Knochenschraube mit winkelvariablen Feststeilmitteln
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Fixation von Knochen oder Knochenfragmenten, gemäss dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Bei Knochenfrakturen kann es vorkommen, dass nur sehr dünne Knochenfragmente vorhanden sind. In solchen dünnen Knochenfragmenten findet das Gewinde einer Knochenschraube nicht mehr ausreichend Halt.
Eine Knochenschraube, welche mittels einer auf der dem Schraubenkopf gegenüberliegenden Knochenoberfläche aufliegenden Mutter im Knochen fixierbar ist, ist aus der US 3,489,143 HALLORAN bekannt. Diese bekannte Knochenschraube weist den Nachteil auf, dass die Mutter eine zur Längsachse der Knochenschraube orthogonale, feste Auflage aufweist, so dass Abwinkelungen der Knochenoberfläche gegenüber der Längsachse zu einer einseitigen oder gar nur punktförmigen Auflage der Mutter führen.
Hier will die Erfindung Abhilfe schaffen. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Knochenschraube mit Feststellmitteln zu schaffen, welche eine bezüglich der Längsachse der Knochenschraube winkelvariierbare Auflage aufweisen.
Die Erfindung löst die gestellte Aufgabe mit einer Vorrichtung zur Fixation von Knochen oder Knochenfragmenten, welche die Merkmale des Anspruchs 1 aufweist.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen gekennzeichnet.
Die durch die Erfindung erreichten Vorteile sind im wesentlichen darin zu sehen, dass dank der erfindungsgemässen Vorrichtung
- auch bei einer Auflage der Feststellmittel auf einer schräg, d.h. nicht senkrecht zur Längsachse der Knochenschraube stehenden Knochenoberfläche eine maximale
Kontaktzone zwischen den Feststellmitteln und der Knochenoberfläche herstellbar ist;
- eine Auflage der Feststellmittel auf der Knochenoberfläche auf dem gesamten Umfang der Feststellmittel ermöglicht wird;
- durch die maximierte Kontaktzone oder -fläche bei gleicher Flächenpressung die Haltekräfte der Feststellmittel an der Knochenoberfläche erhöht werden können; oder
- bei gleichen Haltekräften die Flächenpressung zwischen den Feststellmitteln und der Knochenoberfläche reduziert werden können.
In einer bevorzugten Ausführungsform sind die Feststellmittel auf das Aussengewinde der Knochenschraube aufschraubbar, wodurch sich die Anzahl der notwendigen Teile auf ein Minimum reduzieren lässt.
In einer weiteren Ausführungsform wird durch die Auflage eine Fläche definiert, die relativ zur Längsachse der Knochenschraube innerhalb eines Winkelbereichs ß im Bereich von 80° - 100°, vorzugsweise von 85° bis 95° einstellbar ist, so dass die Auflage an die Geometrie der Knochenoberfläche anpassbar ist.
In einer anderen Ausführungsform umfassen die Feststellmittel mindestens ein parallel zur Längsachse elastisch deformierbares Federelement.
Als Federelement ist eine Tellerfeder möglich. Das Federelement kann aber auch als Federring ausgestaltet sein, wobei dieser mindestens einen bezüglich der Längsachse radialen Schlitz aufweist. Durch die Ausgestaltung des Federelementes als Federring ist eine maximale, auf dem Umfang verteilte Kontaktzone zwischen dem Federelement und der Knochenoberfläche erreichbar.
In wiederum einer anderen Ausführungsform ist das Federelement mit einer ein Innengewinde aufweisenden Zentralbohrung ausgestaltet, wobei das Innengewinde über das Aussengewinde der Knochenschraube schraubbar ist.
In einer weiteren Ausführungsform umfassen die Feststellmittel eine Mutter und ein Federelement.
Die Erfindung und Weiterbildungen der Erfindung werden im folgenden anhand der teilweise schematischen Darstellungen mehrerer Ausführungsbeispiele noch näher erläutert.
Es zeigen:
Fig. 1 eine Ansicht einer Ausführungsform der erfindungsgemässen Vorrichtung mit in einen Knochen eingeführter Knochenschraube;
Fig. 2 einen Schnitt durch die unbelasteten Feststellmittel der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform der erfindungsgemässen Vorrichtung;
Fig. 3 einen Schnitt durch die belasteten Feststell mittel der in den Fig. 1 und 2 dargestellten Ausführungsform der erfindungsgemässen Vorrichtung;
Fig. 4 eine Ansicht einer anderen Ausführungsform der erfindungsgemässen Vorrichtung mit in einen Knochen eingeführter Knochenschraube;
Fig. 5 eine Schnitt durch eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemässen Vorrichtung;
Fig. 6 einen Schnitt durch das Federelement einer Ausführungsform der erfindungsgemässen Vorrichtung;
Fig. 7 eine Aufsicht auf das in Fig. 6 dargestellte Federelement;
Fig. 8 einen Schnitt durch eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemässen Vorrichtung; und
Fig. 9 einen Schnitt durch wiederum eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemässen Vorrichtung.
In Fig. 1 ist eine Ausführungsform der erfindungsgemässen Vorrichtung dargestellt, welche im wesentlichen eine Knochenschraube 1 mit einer Längsachse 2, einem Schraubenkopf 21 am hinteren Ende 5 und einem Aussengewinde 3, sowie als Feststellmittel 6 eine koaxial zur Längsachse 2 vom vorderen Ende 4 der Knochenschraube 1 auf das Aussengewinde 3 schraubbare Tellerfeder 8 umfasst. Die Knochenschraube 1 lässt sich beispielsweise zur Fixation von zwei Knochenfragmenten 22;23 einsetzen, wobei der Schraubenkopf 21 auf der aussenstehenden Knochenoberfläche 18 des ersten Knochenfragmentes 22 aufliegt und die Auflage 7 der Feststellmittel 6 auf der aussenstehenden Knochenoberfläche 17 des zweiten Knochenfragmentes 23 zur Anlage bringbar ist. Die Tellerfeder 8 hat eine Zentralbohrung 9 mit einem zum Aussengewinde 3 passenden Innengewinde 10. Wie in Fig. 2 und 3 dargestellt umfasst die Tellerfeder 8 ein inneres ebenes, zur Längsachse 2 konzentrisches Segment 15 und ein äusseres das innere Segment 15 umschliessendes, zur Längsachse 2 konzentrisches hohlkegelstumpfförmiges Segment 16. Im in Fig. 2 dargestellten, unbelasteten Zustand der Feststellmittel 6 beträgt der halbe Kegelwinkel α des äusseren Segmentes 16 zwischen 45 - 90°. Durch die hohlkegelstumpfförmige Ausgestaltung des äusseren Segmentes 16 liegt dieses nur auf seinem äusseren Umfang auf der Knochenoberfläche 17 auf, so dass die Tellerfeder 8 einen linienförmigen Kontakt mit der Knochenoberfläche 17 erhält.
Die Tellerfeder 8 besteht aus einem Federmetall, so dass das äussere Segment 16 parallel zur Längsachse 2 elastisch deformierbar ist. Bei einer wie in Fig. 3 dargestellt, schräg d.h. nicht senkrecht zur Längsachse 2 stehenden Knochenoberfläche 17 kann sich das äussere Segment 16 aufgrund seiner elastischen Deformierbarkeit anpassen, so dass es trotz der schräg stehenden Knochenoberfläche 17 auf dem gesamten Umfang der Tellerfeder 8 aufliegt.
Die Tellerfeder 8 weist zweckmässigerweise einen Aussendurchmesser im Bereich von 3 - 25 mm, vorzugsweise von 5 - 20 mm auf.
Die in Fig. 4 dargestellte Ausführungsform der erfindungsgemässen Vorrichtung unterscheidet sich von der in den Fig. 1 bis 3 dargestellten Ausführungsform nur darin, dass die Feststellmittel 6 zwischen der Knochenoberfläche 17 und dem vorderen Ende 4 der Knochenschraube 1 hintereinander eine Tellerfeder 12 zur Anlage an die Knochenoberfläche 17 und eine auf das Aussengewinde 3 der Knochenschraube 1 schraubbare Mutter 11 umfassen. Die Tellerfeder 12 hat in dieser Ausführungsform eine Zentralbohrung 14 ohne Innengewinde und ist parallel zur Längsachse 2 auf der Knochenschraube 1 verschiebbar.
In Fig. 5 ist eine Ausführungsform der erfindungsgemässen Vorrichtung dargestellt, welche als Feststellmittel 6 nur eine Mutter 11 umfasst. Die Mutter 11 weist eine Zentralbohrung 24 mit einem Innengewinde 13 auf, wobei das Innengewinde 13 nur einen einzigen Gewindegang hat. Ferner besteht zwischen dem Innengewinde 13 und dem Aussengewinde 3 der Knochenschraube 1 ein Spiel, so dass die Mutter 11 schräg über das Aussengewinde 3 schraubbar ist. Durch die als Mutter 11 ausgebildeten Feststellmittel 6 wird durch die an die Knochenoberfläche 17 grenzende Stirnfläche 25 der Mutter 11 eine Auflage 7 gebildet, welche eine kreisringförmige Fläche 19 definiert. Der Winkel ß zwischen der an der Knochenoberfläche 17 anliegenden Stirnfläche 25 der Mutter 11 und der Längsachse 2 der Knochenschraube 1 ist innerhalb eines Winkelbereiches von 80° < ß < 100° variabel. Dadurch ist eine Auflage 7 der Mutter 11 auf dem gesamten Umfang der Mutter 11 herstellbar.
Das Spiel zwischen Knochenschraube 1 und Mutter 11 kann durch verschiedene Parameter kontrolliert werden. Zweckmässigerweise sollte die Steigung des Innengewindes 13 und das Aussengewinde 3 die gleiche Steigung aufweisen, während der Flankenwinkel, der Kern- und Gewinderillendurchmesser der beiden Gewinde innerhalb geeigneter Grenzen verändert werden können.
In den Fig. 6 und 7 ist ein als Federring 26 ausgestaltetes Federelement dargestellt. Der Federring 26 umfasst ein planares kreisscheibenförmiges Mittelteil 31 mit einer zur Längsachse 2 der Knochenschraube (Fig. 1) koaxialen Zentralbohrung 30 sowie vier gegenüber der Längsachse 2 um einen Winkel α abgewinkelte Zungen 28, welche durch radiale Schlitze 27 getrennt sind. Der Winkel α kann zwischen 45° und 90°
betragen. Die Zungen 28 sind parallel zur Längsachse 2 elastisch deformierbar und weisen je eine Kante 32 an ihren freien Enden 29 auf. Bei der Anlage des Federringes 26 an eine Knochenoberfläche 17 (Fig. 1 ) deformieren sich die Zungen 28 derart, dass die Kanten 32 aller Zungen 28 auf der Knochenoberfläche 17 (Fig. 1 ) aufliegen und eine vier Kreisbogen umfassende Auflage 7 (Fig. 1) auf der Knochenoberfläche 17 (Fig. 1 ) bilden.
In Fig. 8 ist eine weitere Ausführungsform dargestellt, bei welcher die Feststellmittel 6 eine Knochenplatte 35 mit einer unteren Oberfläche 36, welche an die Knochenoberfläche 17 zur Anlage bringbar ist, und einer oberen Oberfläche 37 sowie eine Mutter 11 umfassen. Die Mutter 11 ist über das Aussengewinde 3 der Knochenschraube 1 schraubbar und dient zur Fixation der Knochenplatte 35 am Knochen. Die Knochenplatte 35 umfasst eine von der unteren Oberfläche 36 zur oberen Oberfläche 37 durchgehende Zentralbohrung 38, welche sich gegen die obere Oberfläche 37 mit einer zur Längsachse 2 konzentrischen, sphärischen Kavität 40 erweitert. Ferner weist die Mutter 11 eine zur Kavität 40 komplementäre, sphärisch konvexe Wölbung 39 auf. Dadurch lässt sich die Knochenplatte 35 vor dem Anziehen der Mutter 11 bezüglich zwei zueinander orthogonalen und zur Längsachse 2 senkrecht stehenden Achsen um das Zentrum der sphärisch konvexen Wölbung 39 gegenüber der Knochenschraube 1 drehen, so dass die untere Oberfläche 36 der Knochenplatte 35 zur Längsachse 2 einen Winkel ß ≠ 90° einschliessen kann.
In Fig. 9 ist wiederum eine weitere Ausführungsform dargestellt, bei welcher die Feststellmittel 6 eine Knochenplatte 35 mit einer sphärischen Kavität 40, worin ein radial elastisch deformierbarer Einsatz 45 polyaxial bewegbar ist, und eine Mutter 11 umfassen, mittels welcher der Einsatz 45 spreizbar ist. Die Knochenplatte 35 hat eine obere Oberfläche 37, eine zur Anlage an die Oberfläche eines Knochens dienende untere Oberfläche 36 und weist eine die Knochenplatte 35 von der oberen Oberfläche 37 zur unteren Oberfläche 36 durchdringende Zentralbohrung 38 mit der in die obere Oberfläche 37 mündenden sphärisch konkaven Kavität 40 auf. Der Einsatz 45 ist torusförmig ausgestaltet und ist bezüglich der Längsachse 2 radial elastisch deformierbar. Diese radiale Deformierbarkeit wird hier durch beispielsweise vier auf dem Umfang verteilte Schlitze 47 hergestellt. Die Schlitze 47 verlaufen parallel zur Längsachse 2 und dringen von der endständigen Stirnfläche bis zu einer Tiefe T in den
Einsatz 45 ein. Ferner weist der Einsatz 45 eine zur Längsachse 2 koaxiale, konische, sich gegen die untere Oberfläche 36 der Knochenplatte 35 verjüngende Zentralbohrung 46 auf. Die Mutter 11 ist auf das Aussengewinde 3 der Knochenschraube 1 schraubbar und weist einen zur konischen Zentralbohrung 46 des Einsatzes 45 komplementären Aussenkonus 48 auf. Durch Anziehen der Mutter 11 wird der Aussenkonus 48 in die konische Zentralbohrung 46 im Einsatz 45 gepresst, wodurch dieser radial gespreizt und in der Kavität 40 verklemmt wird.