DE3942326A1

DE3942326A1 - Schraube als osteosynthesehilfsmittel

Info

Publication number: DE3942326A1
Application number: DE3942326A
Authority: DE
Inventors: Anton Prof Dr Haerle
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1989-12-21
Filing date: 1989-12-21
Publication date: 1991-06-27
Also published as: ES2075125T3; ATE123642T1; US5147363A; EP0436885B1; JPH06154240A; EP0436885A2; JP2736288B2; EP0436885A3; DE59009239D1

Description

Die Erfindung betrifft eine Schraube gemäß dem Ober begriff des Hauptanspruches.

Knochenschrauben bzw. Stifte mit Knochengewinde-An teil werden meist in Kombination mit Platten- und Stabsystemen angewandt, um Knochen bzw. Knochenteile in einer bestimmten Stellung und Ausrichtung zuein ander zu fixieren.

Bei der herkömmlichen Osteosynthese an Röhrenknochen wird dabei eine mit Löchern versehene Platte mittels durch diese Löcher hindurchgreifenden Knochenschrau ben am Knochen fixiert. Die Ruhigstellung der Knochen bzw. Knochenteile erfolgt durch Anpressen an die Platte mittels Schrauben, wobei die Schrauben köpfe auf der dem Knochen gegenüberliegenden Seite in den angeschrägten Schraubenlöchern ein Widerlager finden. Die stabile Verbindung der Knochen bzw. Kno chenteile wird also über eine Anpressung von Schrau benköpfen an die Knochenplatte und über die sekundär damit hervorgerufene Anpressung der Knochenplatte an den Knochen selbst erreicht. Die im Knochen ver ankerten Knochenschrauben werden in ihrem Verlauf im Knochen selbst praktisch nur auf Zug beansprucht, während in diesem Bereich die Biegekräfte durch das Knochengewebe aufgefangen werden. Am Austritt der Schrauben aus dem Knochen treten dann wesentlich größere, mechanische Beanspruchungen auf, wobei ins besondere Biegebelastungen einwirken. Der Übergang des Knochengewindes der herkömmlichen Schrauben stellt daher eine Beanspruchungskonzentration dar, wobei durch die Einarbeitung einer in den Schrau benhals hineinragenden Imbusausnehmung noch eine zusätzliche Materialschwächung hervorgerufen wird.

In der klinischen Praxis sind daher immer wieder Schraubenbrüche zu beobachten, die in typischer Weise an dieser Prädilektionsstelle auftreten. Da der im Knochen verbleibende, abgebrochene Schrauben anteil praktisch mit der Knochenoberfläche ab schließt und keine Angriffsfläche bietet, müssen zu seiner Entfernung mittels Hohlbohrer relativ große Knochenaufbohrungen vorgenommen werden, die die Knochen erheblich schwächen.

Bei Fixationsverfahren mit Knochenschraubenstiften, die durch eine seitliche Verbindung an Stabsystemen fixiert werden, sind derartige Brüche wegen der größeren Elastizität und der bei einer breitflächi gen Kontaktaufnahme geringer anfallenden Kräfte konzentration etwas seltener. Doch kommt es bei dem größeren Hebelarm und der längeren Wegstrecke zwischen Knochenaustritts- und Fixationsstelle am Stabsystem zu Verbiegungen der Stifte und folglich zu einer mangelnden Ruhigstellung der Knochen bzw. Knochenanteile. Unerwünschte Stellungsänderungen und ausbleibende Knochenheilung sind die Folge.

Bei Verplattungsverfahren an der Wirbelsäule ist die Beanspruchung der Knochenschrauben an ihrem Übergang zum Schraubenkopf noch größer, da aufgrund der ana tomischen Verhältnisse jeder Knochen nur durch eine Knochenschraube an der Knochenplatte fixiert werden kann. Ein weiteres Stabilitätsdefizit resultiert daraus, daß die Knochenplatten nicht breitflächig an Knochen-Kontaktflächen angepreßt werden können, um so einen Teil der Biegungsbelastung durch Zug-/Druck-Beanspruchung zu kompensieren. Da einer seits erhebliche Kräfte und Belastungen auftreten (nahezu das ganze Körpergewicht lastet auf einer fixierenden Schraube), andererseits die Anpressung zwischen Platte und Knochen und sekundär zwischen Platte und Schraube stark herbgesetzt ist, kann eine für die knöcherne Konsolidierung erforderliche Ruhigstellung oft nicht erreicht werden. Wegen der punktuellen Überlastung der Schrauben unter der ver mehrten Biegebelastung lockern sie aus oder brechen viel häufiger als in der Osteosynthese an den Ex tremitäten. Die Auslockerung wiederum hat ihre Ur sache darin, daß eine solide Verankerung nur im Kon taktbereich der Knochenschraube mit kortikalen (Knochenrinde) Strukturen gegeben ist. Während bei den Röhrenknochen der Extremitäten die Schraube immer in zwei Knochenrinden verankert wird, werden bei der Wirbelsäulenfixation die Schrauben durch die engen Knochenverbindungen zwischen dem vorn liegen den Wirbelkörper und dem hinten liegenden Wirbelbö gen eingedreht. Diese Knochenbrücken, Bogenwurzeln (Pedikel) genannt, haben die Form einer Zwirnspule, wobei nur im mittleren, d. h. engen Abschnitt eine gute, direkte Kraftübertragung auf die zentral ver laufende und nur hier mit der Knochenrinde tangen tialen Kontakt aufnehmende Knochenschraube erfolgen kann. Dorsal dieses Isthmuses ist eine wesentliche Kraftübertragung kaum mehr möglich, insbesondere liegt auch keine die Knochenschraube an ihrem Aus tritt abstützende Knochenrinde vor.

Eine stabile Fixation ist an der Wirbelsäule schon primär schwierig und nur dann möglich, wenn das Ge winde der Knochenschraube mit der Pedikel-Kortikalis im Isthmusbereich direkten Kontakt aufnimmt. Die Be anspruchungskonzentration, die natürlich von der Solidität der knöchernen Schraubenverankerung ab hängig ist, tritt entweder am Schraubenkopf, meist aber schon einige Millimeter vom Schraubenkopf ent fernt dort auf, wo die Schraube ihren Kontakt mit der Isthmus-Kortikalis verliert. Insbesondere bei winkelstabilen Verankerungen der Knochenschrauben an einer Knochenplatte sind diese Konzentrationen in hohem Maße geeignet, Schraubenbrüche im hinteren Pedikelbereich in rd. 10% der klinischen Anwen dungen nach sich zu ziehen, wobei die Brüche etwa 2-8 mm vor dem Austritt der Schraube aus dem Pedikel, d. h. in diesem auftreten. Wegen der direk ten Nähe des Rückenmarks sind derartige Komplika tionen besonders problematisch und schwer zu be herrschen.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Schraube als Osteosynthesehilfsmittel zu schaffen, die eine größere Stabilität aufweist und einen bes seren Anschluß zusätzlicher Hilfsmittel ermöglicht.

Diese der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird durch die Lehre des Hauptanspruches gelöst.

Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteran sprüchen erläutert.

Mit anderen Worten ausgedrückt wird vorgeschlagen, daß die Schraube oder der Gewindestift am Obergang vom Knochengewindebereich zum Handhabungsabschnitt eine Verstärkung aufweist. Diese Verstärkung kann dabei konisch, sphärisch-konvex oder durch eine Ge windegangserniedrigung erfolgen.

Weiterhin wird eine Verstärkung im Handhabungsbe reich vorgeschlagen, die als Abstandshalterung dient, gleichzeitig als Anschlagfläche am Knochen ausgebildet ist und eine Anschlagfläche für eine an zuschließende Platte schafft. Hierbei kann dieser Verstärkungsbereich auch eine Halterungsvorrichtung für einen sogenannten Positionator besitzen.

Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung kann die Verstärkung durch eine mit dem Übergang zwischen Knochengewindebereich und Handhabungsteil zusammen wirkende und diesen Bereich stabilisierende Hülse bewirkt werden. Hierbei kann diese Hülse ein mit dem Knochengewinde oder dem Maschinengewinde der Schrau be zusammenwirkendes Innengewinde aufweisen und an der Außenseite so ausgebildet sein, wie dies anhand der Schraube erläutert wurde oder wird.

Zusätzlich kann an der Schraube eine Verbindungsein richtung für einen Knochenhaken vorgesehen sein.

Ausführungsbeispiele von drei Schrauben gemäß der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnungen erläutert. Die Zeichnungen zeigen dabei in

Fig. 1 eine Schraube, bei welcher der Knochengewindebereich insgesamt zy lindrisch ausgebildet ist, sich aber trotzdem im oberen Bereich vor der Handhabe verstärkt, in

Fig. 2 eine Schraube, bei welcher der Knochengewindebereich sich zur Hand habe hin im oberen Bereich konisch erweitert, in

Fig. 3 eine Schraube, bei welcher sich an die Handhabe eine Verlängerung anschließt, in

Fig. 4 eine erste Ausführungsform einer mit dem Maschinengewindebereich der Schraube zusammenwirkende Mutter, in

Fig. 5 eine abgeänderte Ausführungsform einer Mutter, in

Fig. 6 die Anordnung der Mutter auf einer Schraube in Verbindung mit einer Osteosyntheseplatte und einer Deck platte, in

Fig. 7 die Anordnung einer Schraube in Rich tung der Längsachse zweier Platten ge neigt, in

Fig. 8 eine Osteosyntheseplatte und in

Fig. 9 einen Schnitt gemäß der Linie 9-9 in Fig. 8.

In Fig. 1 ist eine Schraube dargestellt, die einen Knochengewindebereich 1 und eine Handhabe 2 auf weist. Das Gewinde 3 des Knochengewindebereiches 1 ist im oberen Bereich vor der Handhabe weniger tief als im unteren Bereich ausgebildet und verstärkt da mit die Drehfestigkeit der Schraube im Bereich vor der Handhabe. Je nach Einsatzfall kann dieser ver stärkte Bereich 1% bis 50% des Knochengewindebe reiches 1 betragen.

Bei dem in Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel erweitert sich der Knochengewindebereich 10 zur Handhabe 12 hin, d. h. die Schraube ist in ihrem Be reich vor der Handhabe konisch sich erweiternd aus gebildet. Hierdurch wird die erforderliche Dreh festigkeit der Schraube in diesem Bereich erzielt.

In Fig. 3 ist schließlich eine Schraube dargestellt, bei der aus Einfachheitsgründen eine Verstärkung des Knochengewindebereiches vor der Handhabe nicht ein gezeichnet ist.

Die in Fig. 3 dargestellte Schraube weist einen Knochengewindebereich 20 auf, an den sich eine Hand habe 22 anschließt, die bei dem dargestellten Aus führungsbeispiel als viereckige Platte ausgebildet ist. Eine solche viereckige Platte schafft einen ebenen Oberflächenbereich 24 und einen ebenen Unter flächenbereich 25 und ermöglicht damit das Ansetzen eines Betätigungswerkzeuges, das die viereckige Platte gabelförmig umfaßt und damit nur an einer Seite offen ist und die Handhabe an drei Seiten um greift.

An die plattenförmige Handhabe 22 schließt sich ein zylindrischer Bereich 26 an, der der Verstärkung und der Auflage eines Osteosynthesehilfsmittels, wie beispielsweise einer Platte oder eines Fixateurs dient. An diesen zylindrischen Bereich 26 schließt sich ein Maschinengewindebereich 23 an und der Ober gang vom zylindrischen Bereich 26 zum Maschinenge windebereich 23 ist als sich konisch verjüngender Endbereich 27 ausgebildet. Wird dieser Endbereich 27, insbesondere konisch konvex ausgebildet, ist auch der Anschluß der Osteosyntheseplatte im Winkel zur Längsachse der Schraube möglich.

Die Fig. 4 bis 7 zeigen den Einsatz einer Mutter 30, die in Verbindung mit der in Fig. 3 dargestellten Schraube eingesetzt werden kann. Die in Fig. 4 dar gestellte Mutter 30 weist zwei sphärische Bereiche und einen Handhabungsbereich 32 auf, während die in Fig. 5 dargestellte Mutter nur einen sphärischen Be reich 31 aufweist und der Handhabungsbereich 32a gegenüber dem sphärischen Bereich zurückversetzt ist. Auf dem sphärischen Bereich dieser Muttern können sich entsprechende Osteosyntheseeinrich tungen, wie beispielsweise die in Fig. 8 dargestell te Osteosyntheseplatte 35, abstützen.

Ein solches Abstützen wird in Fig. 6 und 7 darge stellt. Hierbei ist in Fig. 6 die eigentliche Osteo syntheseplatte 35, die auch als Knochenplatte be zeichnet werden kann, erkennbar und eine sogenannte Deckplatte 40, wie sie zum Stand der Technik gehört (EP-B1 2 01 024).

In der Deckplatte 40 ist ein Schlitz 41 vorgesehen, in das das obere Ende 33 der eigentlichen Knochen schraube hineinragt, wobei dieses obere Ende 33 polygonal ausgebildet ist. Hiermit dient die Deck platte 40 gleichzeitig als Verdrehsicherung.

Die Fig. 7 verdeutlicht, daß durch die Ausbildung der Muttern 30 und insbesondere der damit zusammen wirkenden Bereiche einer Osteosyntheseplatte 35, ein schräges Einsetzen der Knochenschrauben möglich ist, wobei in Fig. 7 eine Stützkugel 34 auf den Maschi nengewindebereich 23 einer Knochenschraube aufge schraubt ist. Diese Stützkugel 34 kann dann durch eine Kontermutter 42 festgelegt werden. Auch hier ist das obere Ende 33 der Schraube polygonal ausge bildet.

In Fig. 8 und 9 ist eine Knochenplatte oder Osteo syntheseplatte 35 dargestellt, die u. a. Langlöcher 36 und 37 aufweist.

Abweichend zum Stand der Technik ist die Platte mit Stegen 38 und 39 ausgerüstet, die sich beispiels weise auf der Knochenoberseite abstützen und somit erfolgt keine vollflächige Abstützung der Platte mehr.

Um die Platte auch ohne die Abstützung auf dem Kno chen halten zu können, ist auch an der Unterseite der Langlöcher 36 und 37 im Bereich der Langlöcher eine konische Erweiterung vorgesehen, die auch sphärische "nestings" aufweisen können, so daß eine gute Abstützung beispielsweise an der Oberseite der Mutter 30 gemäß Fig. 4 erreicht wird.

Wichtig ist, darauf hinzuweisen, daß die konische Erweiterung der Langlöcher 36 und 37 entweder nur an der Unterseite oder nur an der Oberseite oder an der Oberseite und Unterseite der Langlöcher vorgesehen sein kann, wobei, wenn sphärische "nestings" im Be reich der konischen Ausnehmungen vorgesehen werden, diese oben und unten gegeneinander in Längsachse der Knochenplatte 35 versetzt sein können.

Claims

1. Schraube als Osteosynthesehilfsmittel für die Fixation von Knochen bzw. Knochenfragmenten mit einem Knochengewindebereich und einer Handhabe, dadurch gekennzeichnet, daß der Knochengewindebereich (1, 10) unterhalb der Handhabe (2, 12) verstärkt ausgebildet ist.

2. Schraube nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß der verstärkt ausgebildete Be reich 1 bis 50% der Länge des Knochenge windebereiches ausmacht.

3. Schraube nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge kennzeichnet, daß der Außenumfang des Kno chengewindebereiches (1) im Bereich vor der Handhabe (2) zylindrisch ausgebildet ist, die Gewindetiefe aber vom normalen Bereich des Knochengewindebereiches (1) zur Handhabe (2) hin abnimmt.

4. Schraube nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge kennzeichnet, daß sich das Knochengewinde (10) vom Normalbereich zur Handhabe (12) hin verdickt.

5. Schraube als Osteosynthesehilfsmittel für die Fixation von Knochen bzw. Knochenfragmenten mit einem Knochengewindebereich und einer Verlängerung, die zur Ankoppelung an ein Osteosynthesehilfsmittel dient, wobei diese beiden Bereiche durch einen gewindelosen Be reich voneinander getrennt sind, dadurch ge kennzeichnet, daß zusätzlich zur Ausbildung gemäß den Ansprüchen 1 bis 4 der gewindelose Bereich als Handhabe (22) ausgebildet ist, an die ein Betätigungswerkzeug ansetzbar ist, das die Schraube in allen Richtungen mit Ausnahme der Angriffsrichtung des Betäti gungswerkzeuges fixiert.

6. Schraube nach Anspruch 5, dadurch gekenn zeichnet, daß die Verlängerung als Maschinen gewindebereich (23) ausgebildet ist.

7. Schraube nach Anspruch 5 oder 6, dadurch ge kennzeichnet, daß die Handhabe (22) als vier eckige Platte ausgebildet ist, die einen ebenen Oberflächenbereich (24) und einen ebenen Unterflächenbereich (25) aufweist.

8. Schraube nach einem oder mehreren der vorher gehenden Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekenn zeichnet, daß in die Handhabe die gewünschte Fixierung bewirkende Führungs- und Halte rungsnuten eingearbeitet sind.

9. Schraube nach einem oder mehreren der vorher gehenden Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekenn zeichnet, daß sich an die Handhabe in Rich tung des Maschinengewindebereiches (23) ein gewindeloser Bereich (26) anschließt, dessen oberer Endbereich (27) als Auflage für eine Osteosyntheseplatte dienen kann und damit im Durchmesser größer ist als der Durchmesser des Maschinengewindebereiches, wobei gleich zeitig der zylindrische Bereich (26) eine Verstärkung oberhalb der Handhabe (22) schafft.

10. Schraube wenigstens nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der obere Endbereich (27) konisch ausgebildet ist.

11. Schraube wenigstens nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der obere Endbereich (27) konvex ausgebildet ist.

12. Schraube wenigstens nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der obere Endbereich (27) konisch-konvex ausgebildet ist.

13. Schraube wenigstens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstärkung durch eine mit dem Übergang zwischen Knochengewin debereich und Handhabungsteil zusammenwirken de und diesen Bereich stabilisierende Hülse erfolgt.

14. Schraube wenigstens nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülse ein mit dem Knochengewinde zusammenwirkendes Innengewinde aufweist.

15. Schraube nach Anspruch 13, dadurch gekenn zeichnet, daß die Hülse ein mit dem Maschi nengewinde zusammenwirkendes Innengewinde aufweist.

16. Schraube nach einem oder mehreren der vorher gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schraube eine Verbindungseinrichtung für einen Knochenhaken besitzt.

17. Schraube nach einem oder mehreren der vorher gehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine mit dem Maschinengewindebereich (23) zusam menwirkende Mutter, die wenigstens eine sphärisch ausgebildete Anlagefläche (31) auf weist.

18. Schraube nach Anspruch 17, dadurch gekenn zeichnet, daß die Mutter (30) zwei sphärisch ausgebildete Oberflächenbereiche besitzt.

19. Schraube nach Anspruch 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Mutter (30) mit einer Handhabe (32) ausgerüstet ist.

20. Schraube nach einem oder mehreren der vorher gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Ende (33) des Maschinengewindebe reiches (23) polygonal ausgebildet ist.

21. Schraube nach einem oder mehreren der vorher gehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine auf dem Maschinengewindebereich (23) auf schraubbare Stützkugel (34).

22. Schraube nach einem oder mehreren der vorher gehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine zur Aufnahme der Schraube ausgerüstete Osteo syntheseplatte (35) mit wenigstens einem Langloch (36, 37), wobei sich die Platte an ihrer Unterseite über Stege (38, 39) an dem Knochen abstützt.

23. Vorrichtung nach Anspruch 22, dadurch gekenn zeichnet, daß die Langlöcher (36, 37) an der Unterseite der Osteosyntheseplatte (35) konisch erweitert sind.

24. Vorrichtung nach Anspruch 22 oder 23, dadurch gekennzeichnet, daß die konische Erweiterung an der Unterseite der Osteosyntheseplatte (35) sphärisch ausgebildete Einzelbereiche, sogenannte "nestings" aufweist.

25. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vor hergehenden Ansprüche 22 bis 24, dadurch ge kennzeichnet, daß die Langlöcher (36, 37) auch an der Oberseite konisch erweitert sind und daß auch in der Oberseite "nestings" vor gesehen sind.

26. Vorrichtung nach einem oder mehreren der An sprüche 22 bis 25, dadurch gekennzeichnet, daß die "nestings" an der Unterseite und die "nestings" an der Oberseite der Langlöcher (36, 37) gegeneinander in Längsachse der Osteosyntheseplatte (35) versetzt sind.