WO2022136558A1 - Modular surgical eccentric bone screw - Google Patents

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WO2022136558A1
WO2022136558A1 PCT/EP2021/087316 EP2021087316W WO2022136558A1 WO 2022136558 A1 WO2022136558 A1 WO 2022136558A1 EP 2021087316 W EP2021087316 W EP 2021087316W WO 2022136558 A1 WO2022136558 A1 WO 2022136558A1
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WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
screw
actuator element
state
bone
external thread
Prior art date
Application number
PCT/EP2021/087316
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German (de)
French (fr)
Inventor
Isabell Hamann
Mario Leimert
Dennis Braun
Michael Werner
Christian Rotsch
Original Assignee
Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V.
Asklepios Orthopädische Klinik Hohwald
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Filing date
Publication date
Application filed by Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V., Asklepios Orthopädische Klinik Hohwald filed Critical Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V.
Publication of WO2022136558A1 publication Critical patent/WO2022136558A1/en

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Definitions

  • the screw has an indicator device to indicate whether the actuator element is in the first state and/or in the second state. This makes it easier for a user to operate the screw according to the invention.
  • Embodiment in the first state Embodiment in the first state.
  • 3B shows another longitudinal sectional view of the bone screw according to the second embodiment.
  • 6A shows a side view of a corrugated actuator element in the first state and in the second state
  • the base body 2 has a receptacle 4 designed as a recess which, viewed radially to the thread axis, as shown in FIG. 1, preferably has a rectangular shape and penetrates the base body 2 perpendicularly to the longitudinal axis.
  • the longer side of the receptacle 4 preferably extends parallel to the longitudinal axis of the base body 2.
  • the adjustment mechanism 6 is designed as a screw mechanism in the present embodiment and consists of an actuator 6a, an adjusting screw 6b, an internal thread 6c inside the base body 2, holding sections 6d, a borehole 6e and rotatable bearings 6f of the actuator elements 5.
  • the borehole 6e runs through the Screw head 12, along the direction of extension to the lower part of the base body 2, without completely penetrating it in the longitudinal direction.
  • An internal thread 6c is arranged in the upper region of the borehole 6e, preferably up to about half the depth of the borehole 6e.
  • the base body 2 of the bone screw 1 has at least one internal channel 8 on the remaining flanks, which is configured so that a flowable medium can be guided through the channel 8, the channel 8 having at least one Opening 9 in the area of the external thread 3 and / or at the distal end of the screw 1, which are configured so that the flowable medium can be guided from the inside of the base body 2 to the outside.
  • the at least one channel 8 and the at least one opening 9 are designed in such a way that they do not intersect the recess 4 .
  • the channel 8 is shown only schematically and can run differently than shown.
  • the screw head 12 has an external thread 13 on the outer peripheral surface.
  • the external thread 13 is configured such that an injector 15 can be screwed on.
  • a flowable medium can be introduced, for example, into the channel 8 through the injection device.
  • the external thread 13 can also be used to screw on other tools required for implantation.
  • the bone screw 1 of the third embodiment is basically constructed as in the first and second embodiment. Therefore, identical reference numbers are used with reference to the corresponding previous description.
  • the third exemplary embodiment has a plurality of receptacles 4 which are spaced apart in the longitudinal and circumferential direction, so that several rows (two rows in FIG. 5) of actuator elements 5 can be arranged in the base body 2 .
  • the adjustment mechanism 6 acts as described above. Only here the holding elements 6d are shifted in a row.
  • FIG. 6A shows a side view of a corrugated actuator element in the basic state and in the expanded state.
  • the surface of the actuator element 5 can be corrugated in order to increase the surface roughness of the actuator element 5 .
  • the anchoring of the screw 1 can thus be further improved since each actuator element 5 ensures greater friction in relation to the surrounding bone tissue.

Abstract

The invention relates to a screw (1), in particular a surgical bone screw (1), for use in an osteosynthesis for increasing the anchoring stability in a bone structure. In order to increase the anchoring stability, the screw (1) comprises a main part (2) with an outer thread (3) and at least one actuator element (5) that can be converted between a first state, in which the actuator element (5) is arranged within the diameter of the outer thread (3) in order to screw in the screw (1), and a second state, in which the actuator element (5) protrudes beyond the diameter of the outer thread (3) in order to prevent the screw (1) from rotating.

Description

Modulare chirurgische Knochenexzenterschraube Modular surgical bone eccentric screw
Technisches Gebiet technical field
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schraube, insbesondere eine modulare chirurgische Knochenexzenterschraube für den Einsatz in der Osteosynthese. Die Knochenschraube dient der Erhöhung der Verankerungsstabilität, insbesondere im osteoporotischen Knochen, um die Auslockerung aus dem Knochen zu reduzieren. The present invention relates to a screw, in particular a modular surgical bone eccentric screw for use in osteosynthesis. The bone screw serves to increase the anchoring stability, especially in osteoporotic bones, in order to reduce loosening from the bone.
Um die Relativbewegungen zwischen Frakturteilen zu unterdrücken, ist eine hohe Verankerungsstabilität von Schrauben-Implantaten direkt nach dem Einbringen in den Knochen erforderlich. Speziell bei osteoporotischem Knochen ist jedoch die nötige Verankerungsstabilität aufgrund der strukturellen Schwächung und des begrenzten Platzes nicht in jedem Fall gewährleistet. Oftmals finden die Schrauben-Implantate während der Operation keinen ausreichenden Halt im knöchernen Umfeld und erfordern, entgegen der ursprünglichen Planung, eine Anpassung der Positionierung und verwendeten Schraubengröße, was zu einer zusätzlichen Schädigung von intaktem Knochenmaterial führt. Darüber hinaus können postoperativ unter physiologischen Belastungen aseptische (nicht entzündliche) Auslockerungen auftreten, die auf Mikrobewegungen an der Knochen-Implantat- Schnittstelle infolge einer unzureichenden Implantatstabilität zurückzuführen sind. In order to suppress the relative movements between fracture parts, high anchorage stability of screw implants is required immediately after insertion into the bone. In the case of osteoporotic bone in particular, however, the necessary anchoring stability is not always guaranteed due to the structural weakness and the limited space. Screw implants often do not find sufficient support in the bony environment during the operation and, contrary to the original planning, require an adjustment in positioning and the screw size used, which leads to additional damage to intact bone material. In addition, aseptic (non-inflammatory) loosening can occur postoperatively under physiological stress, which can be attributed to micro-movements at the bone-implant interface as a result of insufficient implant stability.
Müssen die betroffenen Schrauben-Implantate im Rahmen einer Revisionsoperation ersetzt werden, stellt dies insbesondere bei älteren Patienten ein erhebliches Risiko dar, da bei diesem Eingriff schwerwiegende Begleitkomplikationen auftreten können. Beim Entfernen können große Bereiche der knöchernen Struktur zerstört werden, was ein erneutes Einbringen eines Implantates erheblich erschwert. If the affected screw implants have to be replaced as part of a revision operation, this poses a considerable risk, especially in older patients, since serious side complications can occur with this operation. When removing, large areas of the bony structure can be destroyed, which makes it considerably more difficult to insert an implant again.
Aufgrund hoher Lebenserwartungen und der Zunahme von Revisionsoperationen, müssen die Risiken eine Verbesserung der Verankerungsstabilität von chirurgischen Schrauben direkt nach der Implantation ermöglicht werden und eine zusätzliche Schädigung von intaktem Knochenmaterial bei Revisionsoperationen vermieden werden. Due to high life expectancies and the increase in revision operations, the risks of improving the anchoring stability of surgical screws immediately after implantation must be made possible and additional damage to intact bone material during revision operations must be avoided.
Beschreibung des Stands der Technik Description of the prior art
Chirurgische Knochenschrauben sind im Stand der Technik bekannt. Ist eine Verankerung alleine durch die Geometrie der Schaube nicht mehr möglich oder die Möglichkeit der Zementeinspritzung nicht möglich, können zusätzliche passiv oder aktiv bewegliche Komponenten, die in die chirurgische Schraube integriert sind, verwendet werden. Hierdurch kann der Außendurchmesser und somit die Menge des verdrängten Knochenmaterials erhöht werden. Dadurch ergibt sich eine zusätzliche Verdichtung des Knochens um das Implantat. Eine Knochenschraube dieser Art ist beispielsweise aus der Patentschrift US 20130226251 A1 bekannt. Darin ist ein Mechanismus beschrieben, in dem sich innerhalb einer Schraube eine erste Oberfläche in Richtung einer zweiten Oberfläche bewegt. Ein expandierbares äußeres Element umfasst ein erstes Ende, das an der ersten Oberfläche anliegt, und ein zweites Ende, das an der zweiten Oberfläche eines proximalen Abschnitts anliegt. Durch Vorrücken der beiden Oberflächen zueinander wird das erste Ende des expandierbaren Elements zum zweiten Ende des expandierbaren Elements vorgeschoben. Das erweiterbare Element ist so konfiguriert, dass somit der Querschnitt abschnittsweise auf ein Doppeltes des vorherigen Querschnitts erweitert wird. Mindestens eines der Enden des expandierbaren Elements ist ein freies Ende, das sich unter einer der ersten oder zweiten Oberflächen erstreckt und so konfiguriert ist, dass es sich in Bezug auf eine an diese angrenzende Oberfläche dreht. Surgical bone screws are known in the art. If anchoring is no longer possible due to the geometry of the screw alone, or if cement injection is not possible, additional passively or actively moving components that are integrated into the surgical screw can be used. As a result, the outer diameter and thus the amount of displaced bone material can be increased. This results in an additional compression of the bone around the implant. A bone screw of this type is known, for example, from patent specification US 20130226251 A1. Therein a mechanism is described in which a first surface moves towards a second surface within a screw. An expandable outer member includes a first end abutting the first surface and a second end abutting the second surface of a proximal portion. By advancing the two surfaces toward each other, the first end of the expandable member is advanced toward the second end of the expandable member. The expandable element is configured so that the cross-section is thus expanded in sections to double the previous cross-section. At least one of the ends of the expandable member is a free end that extends below one of the first or second surfaces and is configured to rotate with respect to a surface adjacent thereto.
Durch die Verschiebung der Oberflächen beim Vorgang der Querschnittserweiterung wird die zweite Oberfläche, respektive die Spitze, der Knochenschraube verdreht, sowie teilweise aus dem Knochen herausgeführt, welches bereits bei der Querschnittserhöhung zu einer Herabsetzung der Verankerungsstabilität führen kann. Zudem ist die Zugänglichkeit des Mechanismus zur Querschnittserweiterung sehr eingeschränkt. Auch diese vorliegende Erfindung verändert den Querschnitt der Knochenschraube irreversibel und erschwert eine etwaige Herausnahme der Knochenschraube. Due to the displacement of the surfaces during the process of widening the cross-section, the second surface, or the tip, of the bone screw is twisted and partially led out of the bone, which can already lead to a reduction in the anchoring stability when the cross-section is increased. In addition, the accessibility of the mechanism for expanding the cross-section is very limited. This present invention also irreversibly changes the cross section of the bone screw and makes it more difficult to remove the bone screw.
Ein weiteres Beispiel für eine solche Knochenschraube mit Querschnittserweiterung ist im Patentdokument US 2012109222 A1 offenbart. Die darin beschriebene Erfindung beschreibt eine entfernbare Verankerungsschraube, eine Befestigungsschraube, eine Ankerschraube und ein Spitzenabschnitt. Die Ankerschraube ist so konfiguriert, dass sie relativ zur Befestigungsschraube so gedreht werden kann, dass der Spitzenabschnitt in einen aufweitbaren Anker eingreift. Der aufweitbare Anker ist zwischen der Befestigungsschraube und dem Spitzenabschnitt so angeordnet, dass eine Drehung der Ankerschraube relativ zur Befestigungsschraube eine Aufweitung des aufweitbaren Ankers bewirkt. Another example of such a bone screw with an enlarged cross section is disclosed in patent document US 2012109222 A1. The invention described therein describes a removable anchor screw, a set screw, an anchor screw and a tip section. The anchor screw is configured to be rotated relative to the fixation screw such that the tip portion engages an expandable anchor. The expandable anchor is positioned between the set screw and the tip portion such that rotation of the set screw relative to the set screw causes the expandable anchor to expand.
Erneut ist ein Mechanismus beschrieben, in dem sich der Fixierungsabschnitt in Form des Ankers aufstellen lässt, indem eine Ankerschraube und eine Befestigungsschraube nach Einsatz der Befestigungsschraube an der Operationsstelle zueinander verschoben werden, um die Vorrichtung zur Knochenverstärkung nach dem Einsatz sicher an Ort und Stelle zu positionieren. Durch die Verschiebung der Strukturen beim Vorgang der Aufstellung des Ankers wird die innere Struktur, respektive der Spitzenabschnitt, der Verankerungsschraube teilweise aus dem Knochen herausgeführt, welches bereits bei der Fixierung der Schraube zu einer Herabsetzung der Verankerungsstabilität führen kann. Zudem weist die beschriebene Vorrichtung entlang der Verankerungsschraube im Bereich des Ankers einen Längsabschnitt auf, der sowohl im aufgeweiteten Zustand, als auch im Ausgangszustand der Verankerungsschraube kein Außengewinde aufweist. Dies führt bereits bei der Implantierung der Verankerungsschraube zu einer unvollständigen Verankerung der Schraube im Knochen.Again, a mechanism is described in which the fixation portion in the form of the anchor can be set up by sliding an anchor screw and a set screw relative to each other after the set screw has been deployed at the surgical site to securely position the bone augmentation device in place after deployment . Due to the shifting of the structures during the process of setting up the anchor, the inner structure or the tip section of the anchoring screw is partially brought out of the bone, which can already lead to a reduction in the anchoring stability when the screw is being fixed. In addition, the device described has a longitudinal section along the anchoring screw in the area of the anchor on, which has no external thread both in the expanded state and in the initial state of the anchoring screw. This already leads to incomplete anchoring of the screw in the bone when the anchoring screw is implanted.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die aus dem Stand der Technik bekannten Probleme zu lösen und eine Knochenschraube mit erhöhter Verankerungsstabilität bereitzustellen. The object of the present invention is to solve the problems known from the prior art and to provide a bone screw with increased anchoring stability.
Zur Lösung der vorstehend definierten Aufgabe stellt die vorliegende Erfindung die Schraube nach Anspruch 1 bereit. Die erfindungsgemäße Schraube ist insbesondere eine chirurgische Knochenschraube für den Einsatz in der Osteosynthese und dient zur Erhöhung der Verankerungsstabilität in einer Knochenstruktur. Diese Schraube umfasst einen Grundkörper mit einem Außengewinde, mindestens ein Aktorelement, welches zwischen einem ersten Zustand, in welchem das Aktorelement zum Einschrauben der Schraube innerhalb des Durchmessers des Außengewindes angeordnet ist, und einem zweiten Zustand, in welchem das Aktorelement zur Verdrehsicherung der Schraube über den Durchmesser des Außengewindes vorsteht, überführbar ist. In order to achieve the object defined above, the present invention provides the screw according to claim 1. The screw according to the invention is in particular a surgical bone screw for use in osteosynthesis and is used to increase the anchoring stability in a bone structure. This screw comprises a base body with an external thread, at least one actuator element, which is arranged between a first state, in which the actuator element for screwing in the screw is arranged within the diameter of the external thread, and a second state, in which the actuator element for anti-twist protection of the screw is positioned over the Diameter of the external thread protrudes, is convertible.
Hierdurch ergibt sich der Vorteil, dass die beschriebene Knochenschraube mittels des Aktorelements auf einfache Weise von einem Verankerungszustand in einen Grundzustand rückführbar ist, in dem das Aktorelement in Gänze im Gewinde verschwindet, um ein einfaches Herausschrauben zu ermöglichen. Somit kann sowohl eine erhöhte Stabilisierung der Festigkeit im Knochen als auch eine schonende Herausnahme der Knochenschraube gewährleistet werden. This results in the advantage that the bone screw described can be returned in a simple manner from an anchoring state to a basic state by means of the actuator element, in which the actuator element completely disappears in the thread in order to enable simple unscrewing. Thus, both an increased stabilization of the strength in the bone and a careful removal of the bone screw can be guaranteed.
Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstände der abhängigen Ansprüche. Advantageous developments are the subject matter of the dependent claims.
Es kann sinnvoll sein, wenn das Aktorelement als Formgedächtniselement ausgebildet ist, wobei das Aktorelement vorzugsweise aus einer Nickel-Titan-Legierung oder einer Nickel- Titan-Kupfer-Legierung oder einem superelastischen Material hergestellt ist, bevorzugt mittels mechanischem Abtragen, Lasern, additiver Auftragung und/oder elektrochemischen Verfahren. Bei der Ausführung als Formgedächtniselement kann das Aktorelement besonders einfach zwischen dem ersten und dem zweiten Zustand überführt werden. It can be useful if the actuator element is designed as a shape memory element, with the actuator element preferably being made of a nickel-titanium alloy or a nickel-titanium-copper alloy or a superelastic material, preferably by means of mechanical removal, lasers, additive application and /or electrochemical processes. In the embodiment as a shape memory element, the actuator element can be transferred particularly easily between the first and the second state.
Es kann sich als vorteilhaft erweisen, wenn der Grundkörper mindestens eine Aufnahme aufweist, vorzugsweise im Bereich des Außengewindes, wobei bevorzugt das Aktorelement im ersten Zustand in der Aufnahme angeordnet ist und/oder im zweiten Zustand aus der Aufnahme vorsteht, wobei besonders bevorzugt mehrere Aufnahmen entlang einer Gewindeachse hintereinander und/oder in Umfangsrichtung um die Gewindeachse nebeneinander angeordnet sind. In dieser Aufnahme kann das Aktorelement beim Einschrauben der Schraube im ersten Zustand besonders kompakt angeordnet werden. Im zweiten Zustand kann diese kompakte Anordnung aufgelöst werden und durch Hervorstellen des Aktorelements eine Verankerung der Schraube in der Knochenstruktur erreicht werden. It can prove to be advantageous if the base body has at least one receptacle, preferably in the area of the external thread, with the actuator element preferably being arranged in the receptacle in the first state and/or protruding from the receptacle in the second state, particularly preferably along several receptacles a thread axis one behind the other and/or are arranged next to one another in the circumferential direction around the thread axis. The actuator element can be arranged in a particularly compact manner in this receptacle when the screw is screwed in in the first state. in the In the second state, this compact arrangement can be resolved and anchoring of the screw in the bone structure can be achieved by protruding the actuator element.
Es kann hilfreich sein, wenn die Aufnahme (insbesondere mit Blickrichtung radial zur Gewindeachse) eine Rechteckform aufweist, wobei vorzugsweise die längere Seite der Aufnahme parallel zu einer Gewindeachse des Außengewindes ausgerichtet ist. Die kürzere Seite der Aufnahme ist beispielsweise in Umfangsrichtung des Außengewindes ausgerichtet. Diese Ausgestaltung eignet sich insbesondere zur Aufnahme eines entsprechend geformten, rechteckigen Aktorelements, welches die Aufnahme im ersten Zustand idealerweise ausfüllt und gegebenenfalls vollständig verschließt. Dadurch kann gewährleistet werden, dass der vom Aktorelement und der Aufnahme ausgeübte Reibungswiderstand beim Einschrauben der Schraube besonders gering ist. It can be helpful if the receptacle (in particular when viewed radially to the thread axis) has a rectangular shape, with the longer side of the receptacle preferably being aligned parallel to a thread axis of the external thread. The shorter side of the receptacle is aligned, for example, in the circumferential direction of the external thread. This configuration is particularly suitable for receiving a correspondingly shaped, rectangular actuator element, which ideally fills the receptacle in the first state and optionally completely closes it. This ensures that the frictional resistance exerted by the actuator element and the receptacle when the screw is screwed in is particularly low.
Es kann sich als sinnvoll erweisen, wenn sich das Aktorelement im ersten Zustand in einer Ebene erstreckt, vorzugsweise in der Mantelfläche des Grundkörpers und/oder das Aktorelement im zweiten Zustand gewölbt ist, vorzugsweise nach außen (bzw. von der Gewindeachse weg) konvex und nach innen (bzw. zu der Gewindeachse hin) konkav. Dadurch ist der vom Aktorelement ausgeübte Reibungswiderstand im ersten Zustand besonders gering. It can prove useful if the actuator element extends in one plane in the first state, preferably in the lateral surface of the base body and/or the actuator element is curved in the second state, preferably convex outwards (or away from the thread axis) and downwards inside (or toward the thread axis) concave. As a result, the frictional resistance exerted by the actuator element is particularly low in the first state.
Es kann nützlich sein, wenn das Aktorelement einseitig oder beidseitig, vorzugsweise an einer oder beiden gegenüberliegenden Schmalseiten, eingespannt ist. Durch die einseitige Einspannung kann sich das Aktorelement besonders stark verformen. Durch die beidseitige Einspannung ist eine gezielte konvexe Verformung des Aktorelements einstellbar. It can be useful if the actuator element is clamped on one or both sides, preferably on one or both opposite narrow sides. Due to the one-sided clamping, the actuator element can be particularly strongly deformed. Due to the clamping on both sides, a targeted convex deformation of the actuator element can be set.
Es kann sich als hilfreich erweisen, wenn das Aktorelement wenigstens eine wellige, gezackte oder sägezahnartige Oberfläche aufweist, vorzugsweise an der vom Grundkörper (bzw. der Gewindeachse) abweisenden Seite. Durch eine derart gestaltete Oberfläche vergrößert sich der Reibungskoeffizient des Aktorelements gegenüber der Umgebung. Durch die sägezahnartige Oberfläche kann gegebenenfalls eine formschlüssige Verbindung mit dem umliegenden Knochenmaterial erzielt werden, sodass die Schraube besonders stabil in der Knochenstruktur verankert werden kann. It can prove helpful if the actuator element has at least one wavy, jagged or sawtooth-like surface, preferably on the side facing away from the base body (or the thread axis). A surface designed in this way increases the coefficient of friction of the actuator element in relation to the environment. A form-fitting connection with the surrounding bone material can be achieved as a result of the sawtooth-like surface, so that the screw can be anchored particularly stably in the bone structure.
Es kann praktisch sein, wenn der Grundkörper zumindest einen innenliegenden Kanal aufweist, durch den ein fließfähiges Medium geführt werden kann, wobei sich der Kanal bevorzugt zum Außengewinde und/oder einem distalen Ende der Schraube erstreckt. Durch diesen Kanal kann insbesondere ein fließfähiger und aushärtbarer Knochenzement eingeführt und in der Umgebung des Grundkörpers verteilt werden, sodass der Grundkörper mit dem Außengewinde teilweise oder vollständig in diesem Knochenzement eingebettet wird. Dadurch kann die Verankerungsstabilität der erfindungsgemäßen Schraube weiter verbessert werden. Es kann sich als nützlich erweisen, wenn die Schraube einen Verstellmechanismus zur Überführung des Aktorelements zwischen dem ersten und dem zweiten Zustand aufweist, wobei der Verstellmechanismus vorzugsweise als ein Schraub-, Druck-, Keil- oder Drehmechanismus ausgebildet ist. Durch diesen Verstellmechanismus erleichtert sich die Betätigung des Aktorelements zur Überführung zwischen dem ersten und dem zweiten Zustand. Vorzugsweise ist der Verstellmechanismus am Schraubenkopf betätigbar. It can be practical if the base body has at least one internal channel through which a flowable medium can be guided, the channel preferably extending to the external thread and/or a distal end of the screw. In particular, a free-flowing and hardenable bone cement can be introduced through this channel and distributed in the area surrounding the base body, so that the base body with the external thread is partially or completely embedded in this bone cement. As a result, the anchoring stability of the screw according to the invention can be further improved. It can prove useful if the screw has an adjustment mechanism for transferring the actuator element between the first and the second state, with the adjustment mechanism preferably being designed as a screw, pressure, wedge or rotary mechanism. This adjustment mechanism makes it easier to actuate the actuator element to switch between the first and second states. The adjustment mechanism can preferably be actuated on the screw head.
Es kann vorteilhaft sein, wenn der Verstellmechanismus zwischen einer ersten Stellung, in welcher sich das Aktorelement im ersten Zustand befindet, und einer zweiten Stellung, in welcher sich das Aktorelement im zweiten Zustand befindet, verstellbar ist, bevorzugt stufenlos. Durch die entsprechende Stellung des Verstellmechanismus' kann der Zustand des Aktorelements gezielt beeinflusst werden. It can be advantageous if the adjustment mechanism can be adjusted, preferably steplessly, between a first position, in which the actuator element is in the first state, and a second position, in which the actuator element is in the second state. The state of the actuator element can be specifically influenced by the appropriate position of the adjustment mechanism.
Es kann sich als praktisch erweisen, wenn die Schraube eine Arretierung aufweist, um den Verstellmechanismus in der ersten Stellung und/oder in der zweiten Stellung und/oder einer Zwischenstellung zu arretieren. Dadurch kann eine ungewollte Verstellung des Verstellmechanismus' verhindert werden. It can prove practical if the screw has a lock in order to lock the adjusting mechanism in the first position and/or in the second position and/or in an intermediate position. As a result, an unintentional adjustment of the adjustment mechanism can be prevented.
Es kann zweckdienlich sein, wenn die Schraube eine Anzeigeeinrichtung aufweist, um anzuzeigen, ob sich das Aktorelement im ersten Zustand und/oder im zweiten Zustand befindet. Dadurch erleichtert sich die Bedienung der erfindungsgemäßen Schraube für einen Benutzer. It can be expedient if the screw has an indicator device to indicate whether the actuator element is in the first state and/or in the second state. This makes it easier for a user to operate the screw according to the invention.
Es kann sich als nützlich erweisen, wenn die Schraube am distalen Ende einen spitzen Endabschnitt aufweist. Dadurch erleichtert sich das Einführen und Einschrauben der Schraube in die Knochenstruktur, da das Knochengewebe durch den spitzen Endabschnitt leichter verdrängt wird. It can prove useful if the screw has a pointed end section at the distal end. This makes it easier to insert and screw the screw into the bone structure, since the bone tissue is more easily displaced by the pointed end section.
Es kann sinnvoll sein, wenn am oberen Ende des Außengewindes am Grundkörper ein Schraubenkopf angeordnet ist, der vorzugsweise ein Außengewinde und/oder einen Innen- Sechskant aufweist. Am Außengewinde kann ein Einfüllmechanismus zum Injizieren von Knochenzement eingesetzt werden, sodass der Einfüllmechanismus mit dem innen liegenden Kanal des Grundkörpers kommuniziert. Der Innensechskant erleichtert das Bedienen der erfindungsgemäßen Schraube mit kleinformatigem Werkzeug. It can be useful if a screw head, which preferably has an external thread and/or an internal hexagon, is arranged at the upper end of the external thread on the base body. A filling mechanism for injecting bone cement can be used on the external thread, so that the filling mechanism communicates with the internal channel of the base body. The hexagon socket makes it easier to operate the screw according to the invention with a small-sized tool.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verankern einer Schraube nach einer der vorangehenden Ausführungen, wobei das Aktorelement nach dem Einschrauben der Schraube von dem ersten in den zweiten Zustand überführt wird, um die Schraube in der eingeschraubten Position zu verankern. Weitere vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich durch Kombinationen der Merkmale, die in der Beschreibung, den Figuren und den Ansprüchen offenbart sind. A further aspect of the invention relates to a method for anchoring a screw according to one of the preceding embodiments, the actuator element being transferred from the first to the second state after the screw has been screwed in, in order to anchor the screw in the screwed-in position. Further advantageous developments result from combinations of the features that are disclosed in the description, the figures and the claims.
Kurze Beschreibung der Figuren Brief description of the figures
Es zeigen: Show it:
Fig. 1A eine Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Knochenschraube gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel in einem ersten Zustand, wobei die Knochenschraube einen Grundkörper mit Außengewinde und zwei streifenförmige Aktorelemente mit rechteckigem Grundriss aufweist, die auf diametral gegenüberliegenden Seiten des Grundkörpers in entsprechend geformten rechteckigen Ausnehmungen parallel zur Längsachse des Grundkörpers angeordnet sind, wobei die Aktorelemente in dem dargestellten ersten Zustand innerhalb des Durchmessers des Außengewindes jeweils im flachen Zustand angeordnet sind, sodass die Schraube in eine Knochenstruktur einschraubbar ist. 1A shows a side view of a bone screw according to the invention according to a first embodiment in a first state, the bone screw having a base body with an external thread and two strip-shaped actuator elements with a rectangular outline, which are located on diametrically opposite sides of the base body in correspondingly shaped rectangular recesses parallel to the longitudinal axis of the base body are arranged, wherein the actuator elements are each arranged in the flat state in the illustrated first state within the diameter of the external thread, so that the screw can be screwed into a bone structure.
Fig. 1 B eine im Vergleich zu Fig. 1A um 90° gedrehte Seitenansicht der Knochenschraube gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel im ersten Zustand. 1B shows a side view of the bone screw rotated by 90° compared to FIG. 1A according to the first exemplary embodiment in the first state.
Fig. 1C die in Fig. 1 B gezeigte Knochenschraube gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel in einem zweiten Zustand, in welchem die Aktorelemente eine nach außen konvex gekrümmte Konfiguration einnehmen, um über den Durchmesser des Außengewindes vorzustehen und die Knochenschraube in der Knochenstruktur zu verankern. 1C shows the bone screw shown in FIG. 1B according to the first exemplary embodiment in a second state in which the actuator elements assume an outwardly convexly curved configuration in order to protrude beyond the diameter of the external thread and to anchor the bone screw in the bone structure.
Fig. 2A eine Längsschnittansicht der Knochenschraube gemäß dem ersten2A is a longitudinal sectional view of the bone screw according to the first
Ausführungsbeispiel in dem ersten Zustand. Embodiment in the first state.
Fig. 2B eine Längsschnittansicht der Knochenschraube gemäß dem ersten2B is a longitudinal sectional view of the bone screw according to the first
Ausführungsbeispiel in dem zweiten Zustand. Embodiment in the second state.
Fig. 2C eine weitere Längsschnittansicht der Knochenschraube gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel. 2C shows another longitudinal sectional view of the bone screw according to the first embodiment.
Fig. 2D eine perspektivische Ansicht eines Innenkonus gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel. 2D is a perspective view of an inner cone according to the first embodiment.
Fig. 3A eine Längsschnittansicht einer erfindungsgemäßen Knochenschraube gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel in einem ersten Zustand. 3A shows a longitudinal sectional view of a bone screw according to the invention according to a second embodiment in a first state.
Fig. 3B eine weitere Längsschnittansicht der Knochenschraube gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel. 3B shows another longitudinal sectional view of the bone screw according to the second embodiment.
Fig. 3C eine perspektivische Ansicht eines Innenkonus gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel. Fig. 4 eine Draufsicht auf einen Schraubenkopf einer erfindungsgemäßen Knochenschraube gemäß einem der gezeigten Ausführungsbeispiele. 3C is a perspective view of an inner cone according to the second embodiment. 4 shows a top view of a screw head of a bone screw according to the invention according to one of the exemplary embodiments shown.
Fig. 5 eine Längsschnittansicht einer erfindungsgemäßen Knochenschraube gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel in einem zweiten Zustand, wobei die Knochenschrauben mehrere Aktorelemente aufweist, die in Längsrichtung des Grundkörpers hintereinander und in Umfangsrichtung des Grundkörpers nebeneinander regelmäßig angeordnet sind. 5 shows a longitudinal sectional view of a bone screw according to the invention according to a third exemplary embodiment in a second state, the bone screw having a plurality of actuator elements which are regularly arranged one behind the other in the longitudinal direction of the base body and next to one another in the circumferential direction of the base body.
Fig. 6A eine Seitenansicht eines gewellten Aktorelements im ersten Zustand sowie im zweiten Zustand; 6A shows a side view of a corrugated actuator element in the first state and in the second state;
Fig. 6B eine Seitenansicht eines sägezahnartig gezackten Aktorelements im ersten Zustand sowie im zweiten Zustand; 6B shows a side view of a saw-toothed jagged actuator element in the first state and in the second state;
Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele Detailed description of the preferred embodiments
Fig. 1A zeigt eine Seitenansicht einer Knochenschraube 1 gemäß der vorliegenden Erfindung mit Blickrichtung radial zur Längsachse. Die Knochenschraube 1 umfasst einen Grundkörper 2 der sich in Längsrichtung der Knochenschraube erstreckt (Erstreckungsrichtung). Der Grundkörper 2 weist am oberen Ende einen Schraubenkopf 12 auf. Die Knochenschraube 1 kann mittels eines dem Schraubenkopf 12 entsprechenden Werkzeugs in einen zu behandelnden Knochen eingeschraubt werden. Grundkörper 2 weist zudem auf der Umfangsfläche eines Schafts ein Außengewinde 3 auf, das sich ausgehend vom Schraubenkopf 12 entlang einer zur Längsachse des Grundkörpers 2 koaxialen Gewindeachse bis zu dessen distalen Ende erstreckt. Zudem weist der Grundkörper 2 am distalen Ende einen spitzen Endabschnitt 15 auf. Eine Länge, ein Durchmesser und eine Gewindeform der Knochenschraube 1 können auf einen entsprechenden Anwendungsfall zugeschnitten gestaltet werden. 1A shows a side view of a bone screw 1 according to the present invention, viewed radially to the longitudinal axis. The bone screw 1 comprises a base body 2 which extends in the longitudinal direction of the bone screw (direction of extension). The base body 2 has a screw head 12 at the upper end. The bone screw 1 can be screwed into a bone to be treated by means of a tool corresponding to the screw head 12 . The base body 2 also has an external thread 3 on the peripheral surface of a shank, which thread extends from the screw head 12 along a thread axis coaxial with the longitudinal axis of the base body 2 to its distal end. In addition, the base body 2 has a pointed end section 15 at the distal end. A length, a diameter and a thread form of the bone screw 1 can be tailored to a corresponding application.
Der Grundkörper 2 weist in Erstreckungsrichtung eine als Aussparung ausgebildete Aufnahme 4 auf, welche mit Blickrichtung radial zur Gewindeachse, wie in Fig. 1 dargestellt, vorzugsweise eine Rechteckform aufweist und den Grundkörper 2 senkrecht zur Längsachse durchdringt. Die längere Seite der Aufnahme 4 erstreckt sich vorzugsweise parallel zur Längsachse des Grundkörpers 2. In the direction of extent, the base body 2 has a receptacle 4 designed as a recess which, viewed radially to the thread axis, as shown in FIG. 1, preferably has a rectangular shape and penetrates the base body 2 perpendicularly to the longitudinal axis. The longer side of the receptacle 4 preferably extends parallel to the longitudinal axis of the base body 2.
Die Knochenschraube 1 weist zudem mindestens ein Aktorelement 5, vorzugsweise ein Formgedächtniselement, auf, welches innerhalb der mindestens einen Aufnahme 4 angeordnet ist und derart konfiguriert ist, die Form zu ändern, um in einer ersten Stellung innerhalb des Durchmessers des Außengewindes 3 zu verbleiben und in einer zweiten Stellung aus den Aussparungen 4 des Grundkörpers 2 über einen Außendurchmesser des Außengewindes 3 herauszustehen. In der ersten Stellung liegt das mindestens eine Aktorelement 5 in Gänze innerhalb der Aussparung 4. Fig. 1 B zeigt eine im Vergleich zu Fig. 1A um 90° gedrehte Seitenansicht der Knochenschraube 1 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel. Die Aufnahme 4 ist nicht zu erkennen, da diese quer zur Darstellungsansicht verläuft. Das Aktorelement 5 ist ebenfalls nicht erkennbar, da es in Gänze innerhalb der Aufnahme 4 und innerhalb des Durchmessers des Außengewindes 3 liegt. Der maximale Außendurchmesser des Grundkörpers 2 im Bereich des Schafts wird, wie in den Fig. 1A und 1 B dargestellt, durch das Außengewinde 3 definiert. The bone screw 1 also has at least one actuator element 5, preferably a shape memory element, which is arranged within the at least one receptacle 4 and is configured in such a way that it changes shape in order to remain in a first position within the diameter of the external thread 3 and in a second position protruding from the recesses 4 of the base body 2 beyond an outer diameter of the external thread 3 . In the first position, the at least one actuator element 5 lies entirely within the recess 4. FIG. 1B shows a side view of the bone screw 1 according to the first exemplary embodiment, rotated by 90° compared to FIG. 1A. The recording 4 cannot be seen since it runs transversely to the representation view. The actuator element 5 is likewise not recognizable since it lies entirely within the receptacle 4 and within the diameter of the external thread 3 . The maximum outer diameter of the base body 2 in the area of the shank is defined by the external thread 3, as shown in FIGS. 1A and 1B.
Fig. 1C zeigt die in den Fig. 1 A und 1 B gezeigte Knochenschraube gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel in einem Zustand, in der jedes Aktorelement 5 die Form von einer flachen zu einer nach außen konvex gekrümmten Konfiguration geändert hat und aus der entsprechenden Aufnahme 4 des Grundkörpers 2 über den Außendurchmesser des Außengewindes 3 heraussteht. Das Aktorelement 5 ist vorzugsweise aus Blech hergestellt und bildet nach einer Formänderung eine abgerundete sowie nach außen konvex geformte Auswölbung 7. Fig. 1C shows the bone screw shown in Figs. 1A and 1B according to the first embodiment in a state in which each actuator element 5 has changed the shape from a flat to an outwardly convexly curved configuration and from the corresponding receptacle 4 of the Base body 2 protrudes beyond the outer diameter of the external thread 3. The actuator element 5 is preferably made of sheet metal and, after a change in shape, forms a rounded and outwardly convex bulge 7.
Die Knochenschraube 1 gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst zudem einen Verstellmechanismus 6, der das Aktorelement 5 aus einem ersten Zustand bzw. Grundzustand, in dem das Aktorelement 5 in Gänze in der Aufnahme 4 und innerhalb des Durchmessers des Außengewindes 3 liegt, in einen zweiten Zustand bzw. Aufweitungszustand, in dem das Aktorelement 5 über den Außendurchmesser des Außengewindes 3 heraussteht, reversibel überführen kann. The bone screw 1 according to the present invention also includes an adjustment mechanism 6, which moves the actuator element 5 from a first state or basic state, in which the actuator element 5 lies entirely in the receptacle 4 and within the diameter of the external thread 3, into a second state or The expansion state, in which the actuator element 5 protrudes beyond the outer diameter of the external thread 3, can be reversibly converted.
Fig. 2A zeigt eine Längsschnittansicht der Knochenschraube 1 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel in einem Grundzustand mit detaillierter Darstellung des Verstellmechanismus 6. Fig. 2A zeigt die Knochenschraube 1 in einer entlang der Längsachse bzw. Gewindeachse geschnittenen Ansicht. Am unteren, distalen Ende der Knochenschraube 1 sind rechteckige Aufnahmen 4 dargestellt, deren längere Seiten sich parallel zur Längsachse bzw. Gewindeachse der Schraube 1 erstrecken. Der Grundkörper 2 behaust im Innenraum einer zentralen Bohrung 6e, die mit den Aufnahmen 4 von innen kommuniziert, den Verstellmechanismus 6. 2A shows a longitudinal sectional view of the bone screw 1 according to the first exemplary embodiment in a basic state with a detailed representation of the adjustment mechanism 6. FIG. 2A shows the bone screw 1 in a view cut along the longitudinal axis or thread axis. At the lower, distal end of the bone screw 1, rectangular receptacles 4 are shown, the longer sides of which extend parallel to the longitudinal axis or thread axis of the screw 1. The base body 2 houses the adjustment mechanism 6 in the interior of a central bore 6e, which communicates with the receptacles 4 from the inside.
Der Verstellmechanismus 6 ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel als Schraubmechanismus ausgebildet und besteht aus einem Stellglied 6a, einer Stellschraube 6b, einem Innengewinde 6c im Inneren des Grundkörpers 2, Halteabschnitten 6d, einem Bohrloch 6e und drehbaren Lagerungen 6f der Aktorelementen 5. Das Bohrloch 6e verläuft durch den Schraubenkopf 12, entlang der Erstreckungsrichtung bis in den unteren Bereich des Grundkörpers 2, ohne diesen in Längsrichtung vollständig zu durchdringen. Im Bereich der Aussparungen 4 schneiden sich das Bohrloch 6e und die Aufnahmen 4, sodass das Bohrloch 6e mit den Aufnahmen 4 kommuniziert. Im oberen Bereich des Bohrlochs 6e, vorzugsweise bis etwa zur Hälfte der Tiefe des Bohrlochs 6e, ist ein Innengewinde 6c angeordnet. Im Innengewinde 6c wird eine Stellschraube 6b, vorzugsweise eine Madenschraube 6b, eingeschraubt. Die Stellschraube 6b weist eine Länge auf, die kürzer ist als die Länge des Innengewindes 6c. Im Grundzustand ist die Stellschraube 6b am oberen Ende des Innengewindes 6c angeordnet. Am oberen Ende der Stellschraube 6b ist ein vorzugsweise zylinderförmiges Stellglied 6a befestigt. Das Stellglied 6a kann mit der Stellschraube 6b gedreht werden. Das Stellglied 6a weist am oberen Ende eine Schnittstelle für ein Schraubwerkzeug, beispielsweise eine Schlitz- oder Kreuz-Nut auf, um mit einem entsprechenden Werkzeug verdreht zu werden. Das Stellglied 6a steht im Grundzustand aus dem Schraubenkopf 12 heraus. Am unteren Ende der Stellschraube 6b, sowie am unteren Ende des Bohrlochs 6e sind drehbare Gelenklagerungen 6f angeordnet. Ein von den drehbaren Gelenklagerungen 6f gehaltener Abschnitt ist fähig, sich um die eigene Achse zu drehen. Die drehbaren Gelenklagerungen 6f lagern jeweils einen vorzugsweise scheibenförmigen Halteabschnitt 6d, welcher dazu konfiguriert ist, die Aktorelemente 5 in den Aussparungen 4 im Grundzustand zu halten. The adjustment mechanism 6 is designed as a screw mechanism in the present embodiment and consists of an actuator 6a, an adjusting screw 6b, an internal thread 6c inside the base body 2, holding sections 6d, a borehole 6e and rotatable bearings 6f of the actuator elements 5. The borehole 6e runs through the Screw head 12, along the direction of extension to the lower part of the base body 2, without completely penetrating it in the longitudinal direction. In the area of the recesses 4, the borehole 6e and the receptacles 4 intersect, so that the borehole 6e communicates with the receptacles 4. An internal thread 6c is arranged in the upper region of the borehole 6e, preferably up to about half the depth of the borehole 6e. in the Internal thread 6c is a screw 6b, preferably a grub screw 6b screwed. The set screw 6b has a length that is shorter than the length of the internal thread 6c. In the basic state, the set screw 6b is arranged at the upper end of the internal thread 6c. A preferably cylindrical actuator 6a is fastened to the upper end of the adjusting screw 6b. The actuator 6a can be rotated with the set screw 6b. At the upper end, the actuator 6a has an interface for a screwing tool, for example a slotted or cross-groove, in order to be twisted with a corresponding tool. The actuator 6a protrudes from the screw head 12 in the basic state. Rotatable joint bearings 6f are arranged at the lower end of the adjusting screw 6b and at the lower end of the borehole 6e. A portion supported by the rotary joints 6f is capable of rotating about its own axis. The rotatable joint bearings 6f each support a preferably disc-shaped holding section 6d, which is configured to hold the actuator elements 5 in the recesses 4 in the basic state.
Fig. 2A zeigt eine Längsschnittansicht der Knochenschraube 1 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel in einem zweiten Zustand mit detaillierter Darstellung des Verstellmechanismus 6. Durch Verdrehen des Stellglieds 6a dreht sich die Stellschraube 6b entlang des Innengewindes 6c tiefer in das Bohrloch 6e ein und schiebt die Halteabschnitte 6d, welche einerseits am unteren Ende der Stellschraube 6b und andererseits am unteren Ende des Bohrlochs 6e mittels drehbarer Gelenklagerungen 6f gelagert werden, zusammen. Durch das Zusammenschieben der Halteabschnitte 6d wölben sich die Aktorelemente 5 nach außen und werden in den zweiten Zustand überführt, um eine nach außen konvex geformte bzw. abgerundete Auswölbung 7 zu bilden. Die drehbaren Gelenklagerungen 6f gewährleisten hierbei, dass sich die gehaltenen Aktorelemente 5 nicht mit der Schraubbewegung mitdrehen. Zudem können die Haltevorrichtungen 6d beispielsweise durch eine Nut-/Überstand- Lösung im Bohrloch 6e (nicht dargestellt) daran gehindert werden, sich im Bohrloch 6e zu verdrehen. Fig. 2A shows a longitudinal sectional view of the bone screw 1 according to the first embodiment in a second state with a detailed representation of the adjustment mechanism 6. By rotating the actuator 6a, the adjusting screw 6b rotates along the internal thread 6c deeper into the drill hole 6e and pushes the holding sections 6d, which are mounted on the one hand at the lower end of the adjusting screw 6b and on the other hand at the lower end of the borehole 6e by means of rotatable joint bearings 6f, together. As a result of the holding sections 6d being pushed together, the actuator elements 5 arch outwards and are transferred to the second state in order to form an outwardly convex or rounded bulge 7 . The rotatable joint bearings 6f ensure here that the actuator elements 5 held do not rotate with the screwing movement. In addition, the holding devices 6d can be prevented from twisting in the borehole 6e, for example by means of a groove/projection solution in the borehole 6e (not shown).
Der maximale Außendurchmesser der Schraube 1 im Bereich des mit dem Außengewinde 3 versehenen Schafts des Grundkörpers 2 wird, wie in den Fig. 1C dargestellt, durch die ausgewölbten Aktorelemente 5 definiert. Die ausgewölbten Aktorelemente 5 kommen mit umliegendem Knochengewebe in Berührung und bieten eine größere Haltefläche im Knochen. Der erhöhte Außendurchmesser der Knochenschraube 1 dient somit der Erhöhung der Verankerungsstabilität der Knochenschraube 1 . The maximum outer diameter of the screw 1 in the area of the shank of the base body 2 provided with the external thread 3 is defined by the bulging actuator elements 5, as shown in FIG. 1C. The bulging actuator elements 5 come into contact with the surrounding bone tissue and offer a larger holding surface in the bone. The increased outer diameter of the bone screw 1 thus serves to increase the anchoring stability of the bone screw 1 .
Wie oben beschrieben, wird der Verstellmechanismus 6 mittels Verdrehung der Stellschraube 6b durchgeführt. Somit ist der Verstellmechanismus 6 stufenlos einstellbar. Dies führt dazu, dass die Querschnittserweiterung der Knochenschraube 1 beliebig jeweils auf den zutreffenden Behandlungsfall angepasst werden kann. Der Verstellmechanismus 6 ist nicht darauf beschränkt, durch einen Schraubmechanismus ausgebildet zu sein, sondern kann ebenfalls beispielsweise als Druck-, Keil- oder Drehmechanismus ausgebildet sein. As described above, the adjusting mechanism 6 is performed by turning the adjusting screw 6b. Thus, the adjustment mechanism 6 is continuously adjustable. This means that the cross-sectional enlargement of the bone screw 1 can be adapted as desired to the relevant treatment case. The adjustment mechanism 6 is not limited to being formed by a screw mechanism, but can also be formed, for example, as a pressure, wedge or rotary mechanism.
Die verwendeten Aktorelemente 5 sind vorzugsweise Formgedächtniselemente, welche aus einer Formgedächtnislegierung, vorzugsweise einer Nickel-Titan-Legierung oder einer Nickel-Titan-Kupfer-Legierung bestehen. Dies sind spezielle Metalle, die in zwei unterschiedlichen Krista II Strukturen existieren können. Sie werden oft auch als Memorymetalle bezeichnet. Dies rührt von dem Phänomen her, dass sie sich an eine frühere Formgebung trotz nachfolgender starker Verformung scheinbar „erinnern“ können. Die Formwandlung basiert auf einer temperaturabhängigen Gitterumwandlung zu einer dieser beiden Kristallstrukturen. The actuator elements 5 used are preferably shape memory elements, which consist of a shape memory alloy, preferably a nickel-titanium alloy or a nickel-titanium-copper alloy. These are special metals that can exist in two different Krista II structures. They are also often referred to as memory metals. This is due to the phenomenon that they can apparently "remember" an earlier shape despite subsequent severe deformation. The shape transformation is based on a temperature-dependent lattice transformation to one of these two crystal structures.
Die Aktorelemente 5 werden z.B. mittels mechanischem Abtragen, Lasern, additiver Auftragung und/oder elektrochemischen Verfahren hergestellt. Die Aktorelemente 5 werden zudem derart hergestellt, dass sie im ersten Zustand jene Gitterstruktur aufweisen, an welche sich das Aktorelement 5 durch Temperaturzugabe „erinnert“. Der zweite Zustand des Aktorelements 5 ist somit ein Zustand, in dem das Aktorelement 5 durch den Verstellmechanismus 6 aus der zu erinnernden Gitterstruktur heraus umgeformt wurde. Durch einen Wärmeeintrag kann das Aktorelement 5 dann an den Grundzustand (erinnerte Gitterstruktur) erinnert werden und kann über den Verstellmechanismus 6 einfach in die Grundform zurückgebracht werden. Somit kann gewährleistet werden, dass die Knochenschraube 1 reversibel vom ersten in den zweiten Zustand und zurück überführt werden kann und dabei der erste Zustand immer derart ausgeprägt ist, dass sich die Aktorelemente 5 in Gänze in die Aufnahmen 4 zurückziehen. Somit kann eine einfache Entnahme der Knochenschraube 1 gewährleistet werden. The actuator elements 5 are produced, for example, by means of mechanical removal, lasers, additive application and/or electrochemical processes. The actuator elements 5 are also manufactured in such a way that in the first state they have that lattice structure which the actuator element 5 “remembers” by adding temperature. The second state of the actuator element 5 is thus a state in which the actuator element 5 has been reshaped by the adjustment mechanism 6 out of the lattice structure to be remembered. By applying heat, the actuator element 5 can then be reminded of the basic state (remembered lattice structure) and can be easily returned to the basic shape via the adjustment mechanism 6 . It can thus be ensured that the bone screw 1 can be reversibly transferred from the first to the second state and back, and the first state is always pronounced in such a way that the actuator elements 5 retract completely into the receptacles 4 . Thus, a simple removal of the bone screw 1 can be guaranteed.
Fig. 2C zeigt eine weitere Längsschnittansicht der Knochenschraube 1 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel im ersten Zustand. Anhand von Fig. 2C wird eine mögliche Konfiguration der Halteabschnitte 6d und der Gelenklagerungen 6f näher betrachtet. Die Gelenklagerungen 6f sind in Form von Konen 6f, ausgebildet. Fig. 2D zeigt eine perspektivische Ansicht eines solchen Konus 6f gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel. Die Konen 6f weisen eine im wesentlichen zylindrische Form auf. Die vorzugsweise als Blech geformten Aktorelemente 5 werden durch die Konen 6f in der Knochenschraube aufgehängt und gleichzeitig geführt, um ein Verdrehen der Aktorelemente 5 beim Überführen von dem ersten Zustand in den zweiten Zustand zu verhindern. Gleichzeitig erleichtern die Konen das Montieren der Aktorelemente 5 im Schraubeninneren. Wie in Fig. 2C dargestellt, befindet sich ein Konus 6f im mittleren Abschnitt des Bohrlochs 6e, der das vordere Ende der Aktorelemente 5 aufhängt und führt. Am distalen Ende des Bohrlochs 6e ist ebenfalls ein Konus 6f angeordnet in dem das andere Ende der Aktorelemente 5 aufgehängt ist. 2C shows another longitudinal sectional view of the bone screw 1 according to the first embodiment in the first state. A possible configuration of the holding sections 6d and the articulated bearings 6f is considered in more detail with reference to FIG. 2C. The joint bearings 6f are in the form of cones 6f. 2D shows a perspective view of such a cone 6f according to the first embodiment. The cones 6f have a substantially cylindrical shape. The actuator elements 5, which are preferably formed as sheet metal, are suspended in the bone screw by the cones 6f and are simultaneously guided in order to prevent the actuator elements 5 from twisting when being transferred from the first state to the second state. At the same time, the cones make it easier to mount the actuator elements 5 inside the screw. As shown in FIG. 2C, a cone 6f is located in the central portion of the borehole 6e, which suspends and guides the front end of the actuator elements 5. FIG. A cone 6f is also arranged at the distal end of the borehole 6e, in which the other end of the actuator elements 5 is suspended.
Die Konen 6f weisen an einer Stirnseite die Halteabschnitte 6d in Form einer taschenförmigen Vertiefung auf, welche dazu konfiguriert ist die Aktorelemente 5 aufzunehmen. Die taschenförmige Vertiefung im Inneren des Konus 6f ist quaderförmig, wobei deren Querschnittsfläche vorzugsweise so groß ist wie zwei aufeinander gelegte Aktorelemente 5. Die Fertigung der Konen 6f kann additiv oder mechanisch erfolgen. The cones 6f have the holding sections 6d in the form of a pocket-shaped recess on one end side, which is configured to receive the actuator elements 5 . The pocket-shaped depression inside the cone 6f is cuboid, with its cross-sectional area preferably being as large as two actuator elements 5 placed one on top of the other. The cones 6f can be produced additively or mechanically.
Fig. 3A zeigt eine Längsschnittansicht einer Knochenschraube 1 gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel im Grundzustand. Die Knochenschraube 1 gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel ist in Fig. 3A im Vergleich zu den Fig. 2A und 2B derart dargestellt, dass die Knochenschraube um 90° gedreht wurde und eine Sicht durch die Aussparungen 4 gezeigt ist. Fig. 3 zeigt, dass in dem zweiten Ausführungsbeispiel der Grundkörper 2 der Knochenschraube 1 an den jeweils verbleibenden Flanken zumindest einen innenliegenden Kanal 8 aufweist, der konfiguriert ist, dass durch den Kanal 8 ein fließfähiges Medium geführt werden kann, wobei der Kanal 8 mindestens eine Öffnung 9 im Bereich des Außengewindes 3 und/oder am distalen Ende der Schraube 1 aufweist, das so konfiguriert sind, dass das fließfähige Medium vom Inneren des Grundkörpers 2 nach außen geführt werden kann. Der mindestens eine Kanal 8 und die mindestens eine Öffnung 9 sind derart gestaltet, dass diese die Aussparung 4 nicht schneiden. Der Kanal 8 ist lediglich schematisch dargestellt und kann anders als gezeigt verlaufen. FIG. 3A shows a longitudinal sectional view of a bone screw 1 according to a second exemplary embodiment in the basic state. The bone screw 1 according to the second exemplary embodiment is shown in FIG. 3A in comparison to FIGS. 2A and 2B in such a way that the bone screw has been rotated through 90° and a view through the recesses 4 is shown. Fig. 3 shows that in the second exemplary embodiment, the base body 2 of the bone screw 1 has at least one internal channel 8 on the remaining flanks, which is configured so that a flowable medium can be guided through the channel 8, the channel 8 having at least one Opening 9 in the area of the external thread 3 and / or at the distal end of the screw 1, which are configured so that the flowable medium can be guided from the inside of the base body 2 to the outside. The at least one channel 8 and the at least one opening 9 are designed in such a way that they do not intersect the recess 4 . The channel 8 is shown only schematically and can run differently than shown.
Mit der Knochenschraube 1 des zweiten Ausführungsbeispiels ist es demnach möglich, beispielsweise aushärtbaren Knochenzement in den umliegenden Knochen zu injizieren. Durch die Öffnungen 9 kann das im Kanal 8 geführte, fließfähige Medium aus dem Grundkörper 2 austreten. Vorzugsweise ist das fließfähige Medium ein aushärtbarer Knochenzement, der sich im Umfeld der Öffnungen 9 im Knochen ausbreitet und dort aushärtet. Dies führt zu weiterer Erhöhung des Widerhakeneffekts und somit der Erhöhung der Verankerungsstabilität der Knochenschraube 1 im zu behandelnden Knochen. Durch die Konfiguration von Aufnahmen 4 und Kanal 8, welche sich nicht schneiden, kann gewährleistet werden, dass die herausstehenden Aktorelemente 6 nicht mit dem aushärtbaren Knochenzement umschlossen werden. Somit bleibt eine Revisionsoperation mittels reversiblem Zurückführen der Knochenschraube 1 in den Grundzustand möglich. With the bone screw 1 of the second exemplary embodiment, it is therefore possible, for example, to inject hardenable bone cement into the surrounding bone. The flowable medium guided in the channel 8 can exit from the base body 2 through the openings 9 . The flowable medium is preferably a hardenable bone cement, which spreads out in the vicinity of the openings 9 in the bone and hardens there. This leads to a further increase in the barb effect and thus to an increase in the anchoring stability of the bone screw 1 in the bone to be treated. The configuration of receptacles 4 and channel 8, which do not intersect, can ensure that the protruding actuator elements 6 are not surrounded by the hardenable bone cement. A revision operation by means of a reversible return of the bone screw 1 to the basic state thus remains possible.
Eine lokale Aufteilung der Aktorelemente 5 und der Öffnungen 9 für ein Zementinjizieren entlang der Knochenschraube 1 ist zudem denkbar. Während der obere, bei einer Revision leichter zugängliche Teil der Knochenschraube 1 durch das Umschließen von Zement verankert wird, kann im unteren Bereich das Aufweiten der Knochenschraube 1 durch die Aktorelemente 5 für zusätzliche Verankerungsstabilität sorgen. A local division of the actuator elements 5 and the openings 9 for cement injection along the bone screw 1 is also conceivable. While the top, at part of the bone screw 1 that is more easily accessible during a revision is anchored by enclosing cement, the widening of the bone screw 1 by the actuator elements 5 can ensure additional anchoring stability in the lower area.
Fig. 3B zeigt eine weitere Längsschnittansicht der Knochenschraube 1 gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel im ersten Zustand. Anhand von Fig. 3B wird ein Zusammenspiel der Stellschraube 6b mit den Konen 6f näher betrachtet. Über das Stellglied 6a, hier in Form eines Innen-Sechskants dargestellt, kann die Stellschraube 6b in das Innengewinde der Knochenschraube 1 eingeschraubt werden. Die sich axial nach tiefer in die Knochenschraube 1 bewegende Stellschraube 6b drückt gegen den Konus 6f, wobei die Stirnflächen der Stellschraube 6b und des Konus 6f aufeinander gleiten, so dass eine Rotation der Stellschraube 6b nicht auf den Konus 6f übergeben wird. Der Konus 6f bewegt sich ohne zu rotieren axial in Richtung des distalen Endes des Bohrlochs 6e und staucht die geführten Aktorelemente 5 zusammen, um diese von dem ersten in den zweiten Zustand zu überführen. FIG. 3B shows another longitudinal sectional view of the bone screw 1 according to the second exemplary embodiment in the first state. An interaction of the adjusting screw 6b with the cones 6f is considered in more detail with reference to FIG. 3B. The adjusting screw 6b can be screwed into the internal thread of the bone screw 1 via the actuator 6a, shown here in the form of a hexagon socket. The adjusting screw 6b moving axially deeper into the bone screw 1 presses against the cone 6f, the end faces of the adjusting screw 6b and the cone 6f sliding on one another so that a rotation of the adjusting screw 6b is not transferred to the cone 6f. The cone 6f moves without rotating axially in the direction of the distal end of the borehole 6e and compresses the guided actuator elements 5 together in order to convert them from the first to the second state.
Fig. 3B zeigt zudem, dass die Stellschraube 6b und der Konus 6f jeweils mit einem Kanal 8 ausgebildet sind. Durch den Kanal 8 kann ein fließfähiges Medium geführt werden, wobei der Kanal 8 mindestens eine Verbindung zu einer Öffnung 9 in Richtung des Außengewindes 3 und/oder am distalen Ende der Knochenschraube 1 aufweist. Somit ist in Fig. 3B ein Ausführungsbeispiel offenbart, in dem die Aufnahmen 4 und der Kanal 8 für eine Zementinjizierung zusammengelegt werden. Hierbei wird zwar eine Revisionsoperation der Knochenschraube 1 erschwert, durch das Zusammenwirken von aufgeweitetem Aktorelement 5 und ausgehärtetem Zement könnte jedoch die Verankerungsstabilität weiter erhöht werden. 3B also shows that the adjusting screw 6b and the cone 6f are each formed with a channel 8 . A flowable medium can be guided through the channel 8 , the channel 8 having at least one connection to an opening 9 in the direction of the external thread 3 and/or at the distal end of the bone screw 1 . Thus, in Fig. 3B an embodiment is disclosed in which the sockets 4 and the channel 8 are merged for cement injection. Although this makes a revision operation of the bone screw 1 more difficult, the interaction of the expanded actuator element 5 and hardened cement could further increase the anchoring stability.
Fig. 3C zeigt eine perspektivische Ansicht eines Konus 6f mit Kanal 8 gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel. Der Kanal 8 verläuft vorzugsweise jeweils entlang der Achse der Stellschraube 6b und der Konen 6f. Im zweiten Ausführungsbeispiel sind die Halteabschnitte 6d jeweils durch eine zusätzliche taschenförmige Vertiefung pro Aktorelement 5 ausgebildet. Die Aktorelemente 5 werden auf der Stirnseite der Konen 6f einzeln am Konus 6f in die taschenförmigen Vertiefungen eingeführt und von diesen gehalten. 3C shows a perspective view of a cone 6f with channel 8 according to the second embodiment. The channel 8 preferably runs along the axis of the adjusting screw 6b and the cones 6f, respectively. In the second exemplary embodiment, the holding sections 6d are each formed by an additional pocket-shaped depression per actuator element 5. The actuator elements 5 are individually inserted into the pocket-shaped depressions on the end face of the cones 6f on the cone 6f and held by them.
Die Stellschraube 6b wird über das Innengewinde 6c in die Knochenschraube 1 eingeschraubt bis die Aktorelemente 5 für den Anwendungsfall optimal aufgestellt sind. Hierfür kann die Stellschraube 6b nur bis zu einem bestimmten definierten Punkt eingeschraubt werden. Ein Absatz bzw. das Ende des Gewindeganges des Innengewindes 6c stellt einen Überdrehschutz dar. Der Absatz am Ende des Gewindegangs ist so tief im Innengewinde 6c angeordnet, dass in der tiefsten Stellung der Stellschraube 6b die Aktorelemente 5 eine maximale Verformung ausführen bevor sie plastisch verformt werden. Fig. 4 zeigt eine Draufsicht auf einen Schraubenkopf 12 einer Knochenschraube 1 gemäß einem der gezeigten Ausführungsbeispiele. Der Schraubenkopf ist am oberen Ende des Grundkörpers 2 angeordnet. Der Schraubenkopf 12 weist an der Außenumfangsfläche ein Außengewinde 13 auf. Das Außengewinde 13 ist derart konfiguriert, dass eine Einspritzvorrichtung 15 aufgeschraubt werden kann. Durch die Einspritzvorrichtung kann ein fließfähiges Medium beispielsweise in den Kanal 8 eingeführt werden. Außerdem kann das Außengewinde 13 des Weiteren zum Aufschrauben von weiteren zur Implantation benötigten Werkzeugen genutzt werden. The adjusting screw 6b is screwed into the bone screw 1 via the internal thread 6c until the actuator elements 5 are positioned optimally for the application. For this purpose, the adjusting screw 6b can only be screwed in up to a certain defined point. A step or the end of the thread of the internal thread 6c represents an over-tightening protection. The step at the end of the thread is arranged so deep in the internal thread 6c that in the lowest position of the adjusting screw 6b the actuator elements 5 perform a maximum deformation before they are plastically deformed . FIG. 4 shows a plan view of a screw head 12 of a bone screw 1 according to one of the exemplary embodiments shown. The screw head is arranged at the upper end of the base body 2 . The screw head 12 has an external thread 13 on the outer peripheral surface. The external thread 13 is configured such that an injector 15 can be screwed on. A flowable medium can be introduced, for example, into the channel 8 through the injection device. In addition, the external thread 13 can also be used to screw on other tools required for implantation.
Wie in Fig. 4 gezeigt, weist der Schraubenkopf 12 ebenfalls einen Innen-Sechskant 14 auf. Mittels des Innen-Sechskant 14 und einem entsprechenden Sechskant-Werkzeug kann die Knochenschraube 1 geschraubt werden. Das Stellglied 6a ist beispielhaft mit einer Schlitznut dargestellt. In einem Zustand der maximalen Querschnittserweiterung schließt das Stellglied 6a mit einer Zwischenebene im Schraubenkopf 12 ab. As shown in FIG. 4, the screw head 12 also has a hexagon socket 14 . The bone screw 1 can be screwed using the hexagon socket 14 and a corresponding hexagonal tool. The actuator 6a is shown as an example with a slotted groove. In a state of maximum cross-sectional enlargement, the actuator 6a closes with an intermediate plane in the screw head 12.
Fig. 4 zeigt zudem, dass der Verstellmechanismus 6 mit einer Arretierung 10 ausgestattet sein kann. Die Arretierung 10 sorgt dafür, dass ein Zurückstellen des Verstellmechanismus' 6 verhindert werden kann. Die Arretierung 10 ist beispielhaft als ein Verdrehschutz dargestellt. Der Verdrehschutz wird durch einen Schiebemechanismus gewährleistet. In diesem wird, wenn sich das Stellglied 6a in einem Zustand befindet, in dem der Außendurchmesser der Schraube 1 maximal ist, ein Schieber von der Zwischenebene in die obere Fläche des Stellglieds 6a transversal teilweise in den Schlitz des Stellglieds 6a geschoben. Hierdurch ergibt sich eine Verdrehblockade. 4 also shows that the adjustment mechanism 6 can be equipped with a locking device 10 . The lock 10 ensures that the adjustment mechanism 6 can be prevented from being reset. The lock 10 is shown as an example as an anti-twist device. The anti-twist protection is ensured by a sliding mechanism. In this, when the actuator 6a is in a state where the outer diameter of the screw 1 is maximum, a pusher is partially pushed transversely from the intermediate plane into the upper surface of the actuator 6a into the slit of the actuator 6a. This results in a twist blockade.
Der Schraubenkopf 1 weist ferner eine Anzeigeeinrichtung 11 auf, mit welcher in der Umgebung des Stellglieds 6a ein Zustand der maximalen Querschnittsvergrößerung gekennzeichnet wird. Dies ist in Fig. 4 der Einfachheit halber durch zwei Kreise dargestellt. Wenn sich die Kreise, d.h. die Oberfläche des Stellglieds 6a und die Zwischenebene in einer Ebene treffen, kennzeichnet dies die maximale Querschnittsvergrößerung durch die Aktorelemente 5. Zudem ist eine Anzeige denkbar, welche den jeweiligen effektiven Durchmesser der aufgeweiteten Aktorelemente 5 im stufenlosen Verstellen der Knochenschraube 1 anzeigt. The screw head 1 also has a display device 11 with which a state of maximum cross-sectional enlargement is identified in the vicinity of the actuator 6a. This is represented by two circles in FIG. 4 for the sake of simplicity. If the circles, i.e. the surface of the actuator 6a and the intermediate plane meet in one plane, this indicates the maximum cross-sectional enlargement by the actuator elements 5. In addition, a display is conceivable which shows the respective effective diameter of the expanded actuator elements 5 in the stepless adjustment of the bone screw 1 indicates.
Fig. 5 zeigt eine Längsschnittansicht einer Knochenschraube gemäß deinem dritten Ausführungsbeispiel in einem zweiten Zustand. Die Knochenschraube 1 des dritten Ausführungsbeispiels ist grundsätzlich aufgebaut wie im ersten und zweiten Ausführungsbeispiel. Daher werden identische Bezugszeichen mit Verweis auf die entsprechende vorangehende Beschreibung verwendet. Im Unterschied zum ersten und zweiten Ausführungsbeispiel weist das dritte Ausführungsbeispiel mehrere Aufnahmen 4 auf, die in Längs- und Umfangsrichtung beabstandet sind, sodass mehrere Reihen (in Fig. 5 zwei Reihen) von Aktorelementen 5 im Grundkörper 2 angeordnet werden können. Der Verstellmechanismus 6 agiert wie oben beschrieben. Lediglich werden hier die Halteelemente 6d aneinandergereiht verschoben. 5 shows a longitudinal sectional view of a bone screw according to your third embodiment in a second state. The bone screw 1 of the third embodiment is basically constructed as in the first and second embodiment. Therefore, identical reference numbers are used with reference to the corresponding previous description. In contrast to the first and second exemplary embodiment, the third exemplary embodiment has a plurality of receptacles 4 which are spaced apart in the longitudinal and circumferential direction, so that several rows (two rows in FIG. 5) of actuator elements 5 can be arranged in the base body 2 . The adjustment mechanism 6 acts as described above. Only here the holding elements 6d are shifted in a row.
Fig. 6A zeigt eine Seitenansicht eines gewellten Aktorelements im Grundzustand sowie im Aufweitungszustand. Die Oberfläche des Aktorelements 5 kann gewellt sein um die Oberflächenrauigkeit des Aktorelements 5 zu erhöhen. Somit kann die Verankerung der Schraube 1 weiter verbessert werden, da jedes Aktorelement 5 gegenüber dem umliegenden Knochengewebe für eine höhere Reibung sorgt. 6A shows a side view of a corrugated actuator element in the basic state and in the expanded state. The surface of the actuator element 5 can be corrugated in order to increase the surface roughness of the actuator element 5 . The anchoring of the screw 1 can thus be further improved since each actuator element 5 ensures greater friction in relation to the surrounding bone tissue.
Fig. 6B zeigt eine Seitenansicht eines sägezahnartig geformten bzw. gezackten Aktorelements 5 im ersten Zustand sowie im zweiten Zustand. Die Oberfläche des Aktorelements 5 kann gezackt sein, um die Oberflächenrauigkeit des Aktorelements 5 zu erhöhen. Somit kann die Verankerung der Schraube 1 weiter verbessert werden, da jedes Aktorelement 5 gegenüber dem umliegenden Knochengewebe für eine höhere Reibung sorgt. Im Idealfall ist das Aktorelement 5 derart gezackt, dass sich bei passender Richtungsorientierung eine Art Widerhakenstruktur auf dem Aktorelement ergibt. Somit kann die Verankerungsstabilität um ein weiteres verstärkt werden. FIG. 6B shows a side view of an actuator element 5 shaped like a sawtooth or serrated in the first state and in the second state. The surface of the actuator element 5 can be jagged in order to increase the surface roughness of the actuator element 5 . The anchoring of the screw 1 can thus be further improved since each actuator element 5 ensures greater friction in relation to the surrounding bone tissue. In the ideal case, the actuator element 5 is jagged in such a way that a type of barb structure results on the actuator element with a suitable direction orientation. Thus, the anchoring stability can be further enhanced.
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt. Weitere Abänderungen und Variationen der Ausführungsbeispiele sind denkbar. So ist ein Ausführungsbeispiel mit einem asymmetrischen Aufbau mit lediglich einem Aktorelement 5 auf einer Seite der Knochenschraube 1 offenbart. Dies ist beispielsweise vorteilhaft, wenn die Form und der Zustand des zu behandelnden Knochens und Randbedingungen während der Implantierung eine Aufweitung einer Knochenschraube 1 lediglich an einer Stelle erlauben. The present invention is not limited to the exemplary embodiments described. Further modifications and variations of the exemplary embodiments are conceivable. Thus, an embodiment with an asymmetrical structure with only one actuator element 5 on one side of the bone screw 1 is disclosed. This is advantageous, for example, when the shape and condition of the bone to be treated and the boundary conditions during implantation only allow a bone screw 1 to be widened at one point.
Zudem ist ein Ausführungsbeispiel offenbart, in dem eine Vielzahl von Aufnahmen 4 mit entsprechender Anzahl an Aktorelementen 5 zu beliebigen Richtungen der Umfangsfläche des Grundkörpers 2 angeordnet sind. Durch eine solche Anordnung kann eine gleichmäßige Verteilung der Aktorelemente 5 in sämtliche radiale Richtungen ermöglicht werden. Dies führt zu einer gleichmäßigen Verankerung der Knochenschraube 1 im zu behandelnden Knochen. In addition, an exemplary embodiment is disclosed in which a large number of receptacles 4 with a corresponding number of actuator elements 5 are arranged in any direction of the peripheral surface of the base body 2 . Such an arrangement enables a uniform distribution of the actuator elements 5 in all radial directions. This leads to an even anchoring of the bone screw 1 in the bone to be treated.
Obwohl die Erfindung in Bezug auf spezifische Ausführungsformen für eine vollständige und klare Offenbarung beschrieben wurde, sind die beigefügten Ansprüche nicht auf diese Weise zu beschränken, sondern so auszulegen, dass sie alle Modifikationen und alternativen Konstruktionen verkörpern, die einem Fachmann auf entsprechende Weise einfallen können, welche in die hier dargelegte Grundlehre fallen. Zusätzlich können die Merkmale verschiedener Implementierungsausführungsformen kombiniert werden, um weitere Ausführungsformen der Erfindung zu bilden. Although the invention has been described with reference to specific embodiments for complete and clear disclosure, the appended claims should not be so limited but should be construed to embody all modifications and alternative constructions that may appropriately occur to those skilled in the art. which fall within the basic teaching presented here. In addition, the Features of different implementation embodiments can be combined to form further embodiments of the invention.
Bezugszeichenliste Reference List
1 Schraube 1 screw
2 Grundkörper 2 basic bodies
3 Außengewinde 3 external threads
4 Aufnahme bzw. Aussparung 4 recording or recess
5 Aktorelement 5 actuator element
5a Aktorelement mit welliger Oberfläche5a actuator element with a wavy surface
5b Aktorelement mit gezackter Oberfläche5b actuator element with jagged surface
6 Verstellmechanismus 6 adjustment mechanism
6a Stellglied 6a actuator
6b Stellschraube 6b set screw
6c Innengewinde 6c internal thread
6d Halteabschnitt 6d holding section
6e Bohrloch 6e borehole
6f drehbare Lagerung 6f rotatable storage
7 abgerundete Auswölbung 7 rounded bulge
8 Kanal 8 channel
9 Loch 9 hole
10 Arretierung 10 detent
11 Anzeigeeinrichtung 11 display device
12 Sch rauben köpf 12 screw heads
13 Außengewinde des Schraubenkopfs13 external thread of the screw head
14 Innen-Sechskant des Schraubenkopfs14 Allen screw head
15 Spitzer Endabschnitt 15 Pointed End Section

Claims

PATENTANSPRÜCHE Schraube (1), insbesondere chirurgische Knochenschraube (1) für den Einsatz in der Osteosynthese zur Erhöhung der Verankerungsstabilität in einer Knochenstruktur, umfassend, einen Grundkörper (2) mit einem Außengewinde (3), mindestens ein Aktorelement (5), welches zwischen einem ersten Zustand, in welchem das Aktorelement (5) zum Einschrauben der Schraube (1) innerhalb des Durchmessers des Außengewindes (3) angeordnet ist, und einem zweiten Zustand, in welchem das Aktorelement (5) zur Verdrehsicherung der Schraube (1) über den Durchmesser des Außengewindes (3) vorsteht, überführbar ist. Schraube (1) nach dem vorangehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das Aktorelement (5) als Formgedächtniselement ausgebildet ist, wobei das Aktorelement (5) vorzugsweise aus einer Nickel-Titan-Legierung oder einer Nickel- Titan-Kupfer-Legierung oder einem superelastischen Material hergestellt ist, bevorzugt mittels mechanischem Abtragen, Lasern, additiver Auftragung und/oder elektrochemischen Verfahren. Schraube (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper (2) mindestens eine Aufnahme (4) aufweist, vorzugsweise im Bereich des Außengewindes (3), wobei bevorzugt das Aktorelement (5) im ersten Zustand in der Aufnahme (4) angeordnet ist und/oder im zweiten Zustand aus der Aufnahme (4) vorsteht, wobei besonders bevorzugt mehrere Aufnahmen (4) entlang einer Gewindeachse hintereinander und/oder in Umfangsrichtung um die Gewindeachse nebeneinander angeordnet sind. Schraube (1) nach dem vorangehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahme (4) eine Rechteckform aufweist, wobei vorzugsweise die längere Seite der Aufnahme (4) parallel zu einer Gewindeachse des Außengewindes (3) ausgerichtet ist. Schraube (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich das Aktorelement (5) im ersten Zustand in einer Ebene erstreckt, vorzugsweise in der Mantelfläche des Grundkörpers (3) und/oder das Aktorelement (5) im zweiten Zustand gewölbt ist, vorzugsweise nach außen konvex und nach innen konkav. Schraube (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Aktorelement (5) einseitig oder beidseitig, vorzugsweise an einer oder beiden gegenüberliegenden Schmalseiten, eingespannt ist. Schraube (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Aktorelement (5) wenigstens eine wellige, gezackte oder sägezahnartige Oberfläche (5a, 5b) aufweist, vorzugsweise an der vom Grundkörper (2) abweisenden Seite. Schraube (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper (2) zumindest einen innenliegenden Kanal (8) aufweist, durch den ein fließfähiges Medium geführt werden kann, wobei sich der Kanal (8) bevorzugt zum Außengewinde (3) und/oder einem distalen Ende der Schraube (1) erstreckt. Schraube (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schraube (1) einen Verstellmechanismus (6) zur Überführung des Aktorelements (5) zwischen dem ersten und dem zweiten Zustand aufweist, wobei der Verstellmechanismus (6) vorzugsweise als ein Schraub-, Druck-, Keil- oder Drehmechanismus ausgebildet ist. Schraube (1) nach dem vorangehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der Verstellmechanismus (6) zwischen einer ersten Stellung, in welcher sich das Aktorelement (5) im ersten Zustand befindet, und einer zweiten Stellung, in welcher sich das Aktorelement (5) im zweiten Zustand befindet, verstellbar ist, bevorzugt stufenlos. Schraube (1) nach einem der beiden vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schraube (1) eine Arretierung (10) aufweist, um den Verstellmechanismus (6) in der ersten Stellung und/oder in der zweiten Stellung und/oder einer Zwischenstellung zu arretieren. Schraube (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schraube (1) eine Anzeigeeinrichtung (11) aufweist, um anzuzeigen, ob sich das Aktorelement (5) im ersten Zustand und/oder im zweiten Zustand befindet. Schraube (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schraube (1) am distalen Ende einen spitzen Endabschnitt (15) aufweist. Schraube (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass am oberen Ende des Außengewindes (3) am Grundkörper (2) ein Schraubenkopf 19 PATENT CLAIMS Screw (1), in particular surgical bone screw (1) for use in osteosynthesis to increase the anchoring stability in a bone structure, comprising a base body (2) with an external thread (3), at least one actuator element (5) which is between a first state in which the actuator element (5) for screwing in the screw (1) is arranged within the diameter of the external thread (3), and a second state in which the actuator element (5) for preventing the screw (1) from rotating is arranged over the diameter of the external thread (3) protrudes, can be transferred. Screw (1) according to the preceding claim, characterized in that the actuator element (5) is designed as a shape memory element, wherein the actuator element (5) is preferably made of a nickel-titanium alloy or a nickel-titanium-copper alloy or a superelastic material is produced, preferably by means of mechanical removal, lasers, additive application and/or electrochemical processes. Screw (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the base body (2) has at least one receptacle (4), preferably in the area of the external thread (3), with the actuator element (5) preferably being in the first state in the receptacle ( 4) is arranged and/or protrudes from the receptacle (4) in the second state, a plurality of receptacles (4) being particularly preferably arranged one behind the other along a thread axis and/or next to one another in the circumferential direction around the thread axis. Screw (1) according to the preceding claim, characterized in that the seat (4) has a rectangular shape, the longer side of the seat (4) preferably being aligned parallel to a thread axis of the external thread (3). Screw (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the actuator element (5) extends in one plane in the first state, preferably in the lateral surface of the base body (3) and/or the actuator element (5) is curved in the second state , preferably outwardly convex and inwardly concave. Screw (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the actuator element (5) is clamped on one or both sides, preferably on one or both opposite narrow sides. Screw (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the actuator element (5) has at least one wavy, jagged or sawtooth-like surface (5a, 5b), preferably on the side facing away from the base body (2). Screw (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the base body (2) has at least one internal channel (8) through which a flowable medium can be guided, the channel (8) preferably leading to the external thread (3) and/or a distal end of the screw (1). Screw (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the screw (1) has an adjusting mechanism (6) for transferring the actuator element (5) between the first and the second state, the adjusting mechanism (6) preferably being a screw - Pressure, wedge or rotary mechanism is formed. Screw (1) according to the preceding claim, characterized in that the adjusting mechanism (6) moves between a first position, in which the actuator element (5) is in the first state, and a second position, in which the actuator element (5) is in the second state is adjustable, preferably continuously. Screw (1) according to one of the two preceding claims, characterized in that the screw (1) has a detent (10) to lock the adjustment mechanism (6) in the first position and/or in the second position and/or an intermediate position lock. Screw (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the screw (1) has an indicator (11) to indicate whether the actuator element (5) is in the first state and/or in the second state. Screw (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the screw (1) has a pointed end section (15) at the distal end. Screw (1) according to one of the preceding claims, characterized in that at the upper end of the external thread (3) on the base body (2) a screw head 19
(12) angeordnet ist, der vorzugsweise ein Außengewinde (13) und/oder einen Innen- Sechskant (14) aufweist. Verfahren zum Verankern einer Schraube (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Aktorelement (5) nach dem Einschrauben der Schraube (1) von dem ersten in den zweiten Zustand überführt wird, um die Schraube (1) in der eingeschraubten Position zu verankern. (12) is arranged, which preferably has an external thread (13) and / or an internal hexagon (14). Method for anchoring a screw (1) according to one of the preceding claims, wherein the actuator element (5) after screwing in the screw (1) is transferred from the first to the second state in order to anchor the screw (1) in the screwed-in position .
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Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2001076493A1 (en) * 2000-04-10 2001-10-18 Synthes Ag Chur Osteosynthetic anchoring element
DE102010041226A1 (en) * 2010-09-22 2012-03-22 Aces Gmbh Bone anchoring device
US20120109222A1 (en) 2009-03-13 2012-05-03 University Of Toledo Removable Anchoring Pedicle Screw
US20130226251A1 (en) 2012-02-28 2013-08-29 Synthes Usa, Llc Expandable fastener
WO2014040515A1 (en) * 2012-09-17 2014-03-20 上海微创骨科医疗科技有限公司 Pedicle screw having barbs and pedicle screw forming pusher and method
US20170258498A1 (en) * 2016-03-08 2017-09-14 West End Bay Partners, Llc Sacroiliac Joint Stabilization And Fixation Devices And Related Methods
US20190133656A1 (en) * 2017-09-15 2019-05-09 Alphatec Spine, Inc. Surgical Screw
WO2019173627A1 (en) * 2018-03-08 2019-09-12 Materialise N.V. Method and apparatus for fixation

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102011106653A1 (en) 2011-07-05 2013-01-10 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Anchoring element for modular anchoring system, particularly for use as bone anchoring element in operative treatment of bone fractures, is provided with functional shaft and functional area for anchoring in structure part
EP2845553B1 (en) 2013-09-05 2016-05-11 Biedermann Technologies GmbH & Co. KG Bone anchor

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2001076493A1 (en) * 2000-04-10 2001-10-18 Synthes Ag Chur Osteosynthetic anchoring element
US20120109222A1 (en) 2009-03-13 2012-05-03 University Of Toledo Removable Anchoring Pedicle Screw
DE102010041226A1 (en) * 2010-09-22 2012-03-22 Aces Gmbh Bone anchoring device
US20130226251A1 (en) 2012-02-28 2013-08-29 Synthes Usa, Llc Expandable fastener
WO2014040515A1 (en) * 2012-09-17 2014-03-20 上海微创骨科医疗科技有限公司 Pedicle screw having barbs and pedicle screw forming pusher and method
US20170258498A1 (en) * 2016-03-08 2017-09-14 West End Bay Partners, Llc Sacroiliac Joint Stabilization And Fixation Devices And Related Methods
US20190133656A1 (en) * 2017-09-15 2019-05-09 Alphatec Spine, Inc. Surgical Screw
WO2019173627A1 (en) * 2018-03-08 2019-09-12 Materialise N.V. Method and apparatus for fixation

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