WO2006072284A1 - Variabel winkelstabile schraubverbindung für die osteosynthese - Google Patents

Variabel winkelstabile schraubverbindung für die osteosynthese Download PDF

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Ulrich Finger
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    • A61B17/8033—Cortical plates, i.e. bone plates; Instruments for holding or positioning cortical plates, or for compressing bones attached to cortical plates having indirect contact with screw heads, or having contact with screw heads maintained with the aid of additional components, e.g. nuts, wedges or head covers
    • A61B17/8047—Cortical plates, i.e. bone plates; Instruments for holding or positioning cortical plates, or for compressing bones attached to cortical plates having indirect contact with screw heads, or having contact with screw heads maintained with the aid of additional components, e.g. nuts, wedges or head covers wherein the additional element surrounds the screw head in the plate hole

Definitions

  • the invention relates to a variably angularly stable screw connection for osteosynthesis, comprising a screw with a screw head, which has a conical thread over at least one longitudinal section, an insert ball head ring, which has one or more slot-shaped openings, an implant plate with at least one bore, which has an outer shape of the insert ball head ring has a complementary shape, wherein the insert ball head ring is frictionally fixable in the plate via the screw head, according to the preamble of patent claim 1.
  • a screw connection for osteosynthesis, in particular for fastening a tibial head plate, is previously known from German Utility Model DE 200 22 673 U1.
  • the local screw connection comprises a screw whose head has a substantially conical section in the longitudinal direction. Furthermore, a ring is provided, the outer surface has a spherical or spherical segment shape and is open at one point or severed.
  • an implant plate which comprises a bearing in the form of a bore and a bearing ring mounted therein for supporting the ring, wherein the inner surface of the bearing ring has a complementary shape to the outer surface of the ring, so that the ring arranged in the bearing ring is pivotable like a ball joint ,
  • the ring is spread by the conical portion of the screw, whereby the outer surface of the ring can be pressed against the inner surface of the bearing ring, so that the angular position of the screw can be set virtually arbitrary relative to the implant.
  • the local spreader for the screw thus has a spherical or spherical segment-shaped outer surface and an internal thread into which the provided with a corresponding conical external thread screw heads can be screwed. If the thread is tapered, then when tightening a stretching of the expanding ring with circumferential extension occurs.
  • the expansion ring according to the above explanation is movably guided in the bearing ring, wherein the bearing ring in turn is fixedly mounted in the bore of the implant or an implant plate by clamping, welding, soldering, pressing or embedding.
  • Spreader and screw act together with the presented bearing ring like a ball joint, which is determined by the conical section.
  • the screw can thus, as already briefly explained, be screwed at different angles in the bone, wherein the angle is freely adjustable within predetermined limits due to the ball joint.
  • an object of the invention to provide an advanced variable angularly stable screw for osteosynthesis, comprising a screw with a screw head, which has at least over a longitudinal section a conical thread to specify, the screw requires less parts, allows for easier production and ultimately helps to reduce the amount of otherwise necessary storage of plates and screws for the respective applications.
  • variable angle stable screw for osteosynthesis according to feature combination according to claim 1, wherein the dependent claims include at least expedient refinements and developments.
  • a conical thread complementary to the thread of the screw head is formed in the insert ball head ring, wherein a plurality of circumferentially spaced slot-like openings are provided in this ring, which extend in the longitudinal direction of the conical thread. debohrung, which is located in the head ring, run, the slit in the longitudinal axis is partially or completely executed.
  • the spherical or ball-shaped bore or the amount of holes in the implant plate on the upper, bone-distant side on a conical lowering portion Furthermore, the spherical or ball-shaped bore or the amount of holes in the implant plate on the upper, bone-distant side on a conical lowering portion.
  • the insert ball head ring can be inserted under bias in the respective bore of the plate and pre-fixed there.
  • a very uniform force distribution when screwing in the associated screw is given with a conical head, so that a total of a very secure, non-positive connection between the ku- gelkopf with screwed screw and the plate in the selected angular position is possible.
  • the slot-shaped openings are formed opposite one another in pairs according to an embodiment of the invention in the insert ball head ring.
  • the slotting takes place wholly or partly in the longitudinal axis in any direction both from left to right and vice versa.
  • an opposite pair of slot-shaped openings for bone distant and another pair is oriented to the bone near the plate side. This orientation refers to the open side of the slots.
  • the slot-shaped openings are mutually parallel in the insert ball head ring introduced.
  • the number of slot-shaped openings is three to eight, here again preferably four.
  • the slot width of the openings is in the range between 0.3 mm and 1.0 mm, preferably between 0.4 mm and 0.6 mm.
  • the length of the slot-shaped openings extends substantially over 70% to 80% of the height of the insert ball head rings.
  • FIG. 1 shows a plan view and a sectional view through the insert ball head ring according to the invention
  • Fig. 2 is a plan view and a sectional view of holes in the osteosynthesis plate with recognizable complementary shape with respect to the kugelkopfrings and formed on the bone distant side conical countersinking section and Fig. 3 is a sectional view of a used in a corresponding bore of an implant plate kugelkopfrings with indicated pivotability (arrow).
  • the insert ball head ring for the formation of a variable angle stable screw connection has a spherical or spherical shape 1 with respect to its outer shape. Distributed on the circumferential side in the insert ball head ring in pairs spaced slot-shaped openings 2 are introduced, the pairwise opposite openings 2 are once oriented towards the bone and on the other bone-side plate side, as shown in FIG. 1, left part of the picture, recognize.
  • the insert ball head ring has a tapered thread 3 which is complementary in both taper and pitch to threads of a bone screw with a corresponding conical screw head (not shown).
  • the implant plate 4 has a number of holes 5, wherein those holes which are used for variable angularly stable screw, have a shape according to cross-sectional view of FIG. 2.
  • the respective bore 5 is designed in the form of a spherical head 6 in the predominant region, with a conical countersunk section 7 being present on the upper, bone-distant side.
  • the conical countersunk portion 7 in this case allows extreme lateral angular positions without the screw, not shown in FIG. 3, respectively, of the screw head coming into abutment with the respective plate edge, which would otherwise result in a restriction of the swivel angle.
  • replaceable insert ball head rings 8 the same outer dimensions, but have adapted to different screw heads internal thread. In this way, it is possible to simplify the storage and reduce the costs of manufacturing, distribution and the use of implant plates with associated screws for producing corresponding screw.
  • the implant plate is made of titanium or implant steel
  • the insert ball head ring is made of a plastic material.

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Abstract

Die Erfindung betrifft variabel winkelstabile Schraubverbindungen für die Osteosynthese, umfassend eine Schraube mit einem Schraubenkopf, welcher mindestens über einen Längsabschnitt ein konisches Gewinde aufweist, einen Einsatzkugelkopfring, welcher eine oder mehrere schlitzförmige Öffnungen besitzt, eine Implantatplatte mit mindestens einer Bohrung, welche eine zur Aussenform des Einsatzkugelkopfrings komplementäre Gestalt aufweist, wobei der Ring über den Schraubenkopf in der Platte kraftschlüssig fixierbar ist. Erfindungsgemäss ist im Einsatzkugelkopfring ein zum Gewinde des Schraubenkopfes komplementäres, durchgehendes konisches Gewinde ausgebildet, wobei mehrere, umfangsseitig beabstandete, schlitzförmige Öffnungen vorgesehen sind, welche in Längsrichtung der konischen Gewindebohrung verlaufen. Weiterhin weist die sphärische oder kugelkopfförmige Bohrung in der Implantatplatte auf der oberen, knochenfernen Seite einen konischen Senkabschnitt auf, so dass eine maximale Winkelverstellbarkeit erreicht werden kann.

Description

Variabel winkelstabile Schraubverbindung für die Osteosynthese
Beschreibung
Die Erfindung betrifft eine variabel winkelstabile Schraubverbindung für die Osteosynthese, umfassend eine Schraube mit einem Schraubenkopf, welcher mindestens über einen Längsabschnitt ein konisches Gewinde aufweist, einen Einsatzkugelkopfring, welcher eine oder mehrere schlitzförmige Öffnungen aufweist, eine Implantatplatte mit mindestens einer Bohrung, welche eine zur Außenform des Einsatzkugelkopfrings komplementäre Gestalt besitzt, wobei der Einsatzkugelkopfring über den Schraubenkopf in der Platte kraftschlüssig fixierbar ist, gemäß Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Aus dem deutschen Gebrauchsmuster DE 200 22 673 Ul ist eine Schraubverbindung für die Osteosynthese, insbesondere zur Befestigung einer Tibia- kopfplatte, vorbekannt. Die dortige Schraubverbindung umfasst eine Schraube, deren Kopf in Längsrichtung einen im wesentlichen konischen Abschnitt aufweist. Weiterhin ist ein Ring vorgesehen, dessen Außenfläche eine sphärische oder Kugelsegmentform besitzt und der an einer Stelle offen bzw. durchtrennt ist. Weiterhin wird von einer Implantatplatte ausgegangen, die zur Lagerung des Ringes ein Lager in Form einer Bohrung und eines darin befestigten Lagerrings umfasst, wobei die Innenfläche des Lagerrings eine zur Außenfläche des Ringes komplementäre Form aufweist, so dass der in dem Lagerring angeordnete Ring kugelgelenkartig bewegbar ist. Der Ring wird durch den konischen Abschnitt der Schraube aufgespreizt, wodurch die Außenfläche des Ringes gegen die Innenfläche des Lagerrings pressbar ist, so dass die Winkelstellung der Schraube quasi beliebig gegenüber dem Implantat festgelegt werden kann.
Der dortige Spreizring für die Schraubverbindung besitzt also eine sphärische oder kugelsegmentförmige Außenfläche und ein Innengewinde, in welches die mit einem entsprechenden konischen Außengewinde versehenen Schraubenköpfe eingedreht werden können. Wird das Gewinde konusartig ausgeführt, dann erfolgt beim Eindrehen ein Dehnen des Spreizrings mit Umfangserweiterung. Der Spreizring gemäß obiger Erläuterung ist im Lagerring beweglich geführt, wobei der Lagerring wiederum fest in der Bohrung des Implantats bzw. einer Implantatplatte durch Klemm-, Schweiß-, Löt-, Press- oder Einbettverbindung montiert wird. Spreizring und Schraube wirken zusammen mit dem vorgestellten Lagerring wie ein Kugelgelenk, das durch den konischen Abschnitt feststellbar ist. Die Schraube kann damit, wie bereits kurz erläutert, in verschiedenen Winkel in den Knochen eingedreht werden, wobei der Winkel aufgrund des Kugelgelenks in vorgegebenen Grenzen frei einstellbar ist.
Die bewährte Schraubverbindung gemäß Stand der Technik nach DE 200 22 673 Ul weist allerdings den Nachteil auf, dass durch den notwendigen Lagerring und dessen recht kompliziertem Einsetzen in die Platte fertigungstechnisch Aufwendungen entstehen, die es aus Kostengründen zu vermeiden gilt.
Aus dem Vorgenannten ist es daher Aufgabe der Erfindung, eine weiterentwickelte variabel winkelstabile Schraubverbindung für die Osteosynthese, umfassend eine Schraube mit einem Schraubenkopf, welcher mindestens über einen Längsabschnitt ein konisches Gewinde aufweist, anzugeben, wobei die Schraubverbindung mit weniger Teilen auskommt, eine einfachere Fertigung ermöglicht und letztendlich hilft, den Umfang der ansonsten notwendigen Lagerhaltung von Platten und Schrauben für die jeweiligen Anwendungsfälle zu reduzieren.
Die Lösung der Aufgabe der Erfindung erfolgt mit einer variabel winkelstabilen Schraubverbindung für die Osteosynthese gemäß Merkmalskombination nach Patentanspruch 1, wobei die Unteransprüche mindestens zweckmäßige Ausgestaltungen und Weiterbildungen beinhalten.
Erfindungsgemäß ist demnach im Einsatzkugelkopfring ein zum Gewinde des Schraubenkopfes komplementäres, durchgehendes konisches Gewinde ausgebildet, wobei mehrere, umfangsseitig beabstandete, schlitzartige Öffnungen in diesem Ring vorgesehen sind, welche in Längsrichtung der konischen Gewin- debohrung, die sich im Kopfring befindet, verlaufen, wobei die Schlitzung in Längsachse teilweise oder auch ganz ausgeführt ist.
Weiterhin weist die sphärische oder kugelkopfförmige Bohrung oder die Menge der Bohrungen in der Implantatplatte auf der oberen, knochenfernen Seite einen konischen Senkabschnitt auf.
Im Vergleich zum Stand der Technik ist es mit der vorgestellten Lösung des speziellen Einsatzkugelkopfrings nicht mehr notwendig, einen Spreizring und einen Lagerring vorzusehen, da diese Funktionen im Einsatzkugelkopfring in vorteilhafter Weise vereint sind.
Durch die vorgesehenen mehreren, umfangsseitig beabstandeten, schlitzförmig verlaufenden Öffnungen kann einerseits der Einsatzkugelkopfring unter Vorspannung in die jeweilige Bohrung der Platte eingesetzt und dort vorfixiert werden. Andererseits ist eine sehr gleichmäßige Kraftverteilung beim Eindrehen der zugehörigen Schraube mit konischem Kopf gegeben, so dass insgesamt eine sehr sichere, kraftschlüssige Verbindung zwischen dem Einsatzku- gelkopfring mit eingedrehter Schraube und der Platte in der jeweils gewählten Winkellage möglich wird.
Durch den erfindungsgemäßen Senkabschnitt, der auf der oberen, knochenfernen Seite in den Bohrungen der Platte, die zur Aufnahme des Einsatzkugelkopfrings vorgesehen sind, vorhanden ist, können auch extreme Schrägstellungen und Winkellagen realisiert werden, ohne dass durch ein vorzeitiges Inanschlagkommen des äußeren Endes der Schraubenkopfes mit dem oberen Plattenrand eine unerwünschte Begrenzung des Schwenkbereichs eintritt.
Die schlitzförmigen Öffnungen sind gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung im Einsatzkugelkopfring paarweise gegenüberliegend ausgebildet. Die Schlitzung erfolgt ganz oder teilweise in der Längsachse in beliebiger Richtung sowohl von links nach rechts als auch umgekehrt. In weiterer Ausgestaltung ist jeweils ein gegenüberliegendes Paar der schlitzförmigen Öffnungen zur knochenfernen und ein weiteres Paar zur knochennahen Plattenseite orientiert. Diese Orientierung bezieht sich auf die offene Seite der Schlitze.
Weiterhin sind ausgestaltend die schlitzförmigen Öffnungen zueinander parallel liegend im Einsatzkugelkopfring eingebracht. Bevorzugt beträgt die Anzahl der schlitzförmigen Öffnungen drei bis acht, hier wiederum bevorzugt vier.
Die Schlitzbreite der Öffnungen liegt im Bereich zwischen 0,3 mm und 1,0 mm, bevorzugt zwischen 0,4 mm und 0,6 mm. Die Länge der schlitzförmigen Öffnungen erstreckt sich im wesentlichen über 70% bis 80% der Höhe des Einsatzkugel köpf rings.
Für die Verwendung von Standard-Platten mit vorgegebenen Bohrungen werden auswechselbare Einsatzkugelkopfringe vorgehalten, welche an verschiedene Schraubentypen angepasste durchgehende, konische Gewinde aufweisen. Durch diese Maßnahme gelingt es, die Lagerhaltung im Sinne der Aufgabenstellung der Erfindung zu reduzieren und mit weniger Teilen allen denkbaren Applikationswünschen genügen zu können.
Die Erfindung soll nachstehend anhand eines Ausführungsbeispiels sowie unter Zuhilfenahme von Figuren näher erläutert werden.
Hierbei zeigen:
Fig. 1 eine Draufsicht und eine Schnittdarstellung durch den erfindungsgemäßen Einsatzkugelkopfring;
Fig. 2 eine Draufsicht sowie eine Schnittdarstellung von Bohrungen in der Osteosyntheseplatte mit erkennbarer komplementärer Gestalt bezüglich des Einsatzkugelkopfrings und dem auf der knochenfernen Seite ausgebildeten konischen Senkabschnitt und Fig. 3 eine Schnittdarstellung eines in einer entsprechenden Bohrung einer Implantatplatte eingesetzten Einsatzkugelkopfrings mit angedeuteter Verschwenkbarkeit (Pfeildarstellung).
Der Einsatzkugelkopfring für die Ausbildung einer variabel winkelstabilen Schraubverbindung gemäß Ausführungsbeispiel weist bezüglich seiner Außengestalt eine sphärische oder Kugelform 1 auf. Umfangsseitig verteilt sind im Einsatzkugelkopfring paarweise beabstandete, schlitzförmige Öffnungen 2 eingebracht, wobei die jeweils paarweise gegenüberliegenden Öffnungen 2 einmal zur knochenfernen und zum anderen zur knochennahen Plattenseite orientiert sind, wie dies Fig. 1, linker Bildteil, erkennen lässt.
Im Inneren weist der Einsatzkugelkopfring ein konisches Gewinde 3 auf, welches sowohl von der Konizität als auch der Gewindesteigung komplementär zu einem Gewinde einer Knochenschraube mit entsprechendem konischen Schraubenkopf (nicht gezeigt) ausgeführt wird.
Die Implantatplatte 4 besitzt eine Menge von Bohrungen 5, wobei diejenigen Bohrungen, welche zur variabel winkelstabilen Schraubverbindung genutzt werden, eine Form gemäß Querschnittsdarstellung nach Fig. 2 aufweisen.
Konkret ist auch die jeweilige Bohrung 5 im überwiegenden Bereich kugel- kopfförmig 6 ausgestaltet, wobei auf der oberen, knochenfernen Seite ein konischer Senkabschnitt 7 vorhanden ist.
Gemäß der Darstellung nach Fig. 3 wird deutlich, wie der Einsatzkugelkopfring 8 von der zugehörigen Bohrung 6 in der Implantatplatte 4 aufgenommen wird und wie das Verschwenken des Einsatzkugelkopfrings 8 in quasi beliebige Winkelpositionen vorgenommen werden kann.
Der konische Senkabschnitt 7 ermöglicht hierbei extreme seitliche Winkellagen, ohne dass die in der Fig. 3 nicht gezeigte Schraube respektive der Schraubenkopf in Anschlag mit der jeweiligen Plattenkante gerät, was ansonsten eine Beschränkung des Schwenkwinkels zur Folge hätte. Für die angestrebte Verwendung von Standard-Platten mit vorgegebenen Standard-Bohrungen besteht die Möglichkeit, auswechselbare Einsatzkugelkopfringe 8 vorzusehen, die gleiche Außenabmessungen, jedoch an verschiedene Schraubenköpfe angepasste Innengewinde besitzen. Auf diese Weise gelingt es, die Lagerhaltung zu vereinfachen und die Kosten bei der Herstellung, dem Vertrieb und dem Einsatz von Implantatplatten mit zugehörigen Schrauben zur Herstellung entsprechender Schraubverbindungen zu senken.
Aufgrund der Vielzahl vorgesehener schlitzförmiger Öffnungen besteht die Möglichkeit, den Einsatzkugelkopfring quasi im Übermaß in die entsprechende Bohrung 5 der Platte 4 einzudrücken, so dass diese bereits sicher fixiert ist mit der Folge, dass der Einsatzkugelkopfring einerseits nicht verloren gehen kann und zum anderen beim Eindrehen der Schraube der Ring sich nicht in unerwünschter Weise mitdreht.
In Ausgestaltung der Erfindung besteht die Möglichkeit, dass die Implantatplatte aus Titan oder Implantatstahl besteht, hingegen der Einsatzkugelkopfring aus einem Kunststoffmaterial gefertigt wird. Hierdurch lassen sich kostengünstige Kunststoff-Spritztechniken nutzen, was einen weiteren Vorteil darstellt.
Bezugszeichenliste
1 sphärische oder Kugelkopfform des Einsatzkugelkopfrings
2 schlitzförmige Öffnung
3 konisches Gewinde des Einsatzkugelkopfrings
4 Implantatplatte
5 Bohrung
6 Kugelkopfform der Bohrung 5
7 konischer Senkabschnitt
8 Einsatzkugelkopfring

Claims

Patentansprüche
1. Variabel winkelstabile Schraubverbindung für die Osteosynthese, umfassend eine Schraube mit einem Schraubenkopf, welcher mindestens über einen Längsabschnitt ein konisches Gewinde aufweist, einen Einsatzkugel- kopfring, welcher eine oder mehrere schlitzförmige Öffnungen besitzt, eine Implantatplatte mit mindestens einer Bohrung, welche eine zur Außenform des Einsatzkugelkopfrings komplementäre Gestalt aufweist, wobei der Ring über den Schraubenkopf in der Platte kraftschlüssig fixierbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass im Einsatzkugelkopfring ein zum Gewinde des Schraubenkopfes komplementäres, durchgehendes konisches Gewinde ausgebildet ist, wobei mehrere, umfangsseitig beabstandete, schlitzförmige Öffnungen vorgesehen sind sowie weiterhin die sphärische oder kugelkopfförmige Bohrung in der Implantatplatte auf der oberen, knochenfernen Seite einen konischen Senkabschnitt aufweist.
2. Variabel winkelstabile Schraubverbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die schlitzförmigen Öffnungen im Einsatzkugelkopfring paarweise gegenüberliegend ausgebildet sind.
3. Variabel winkelstabile Schraubverbindung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass jeweils ein gegenüberliegendes Paar der schlitzförmigen Öffnungen zur knochenfernen und ein weiteres Paar zur knochennahen Plattenseite orientiert sind.
4. Variabel winkelstabile Schraubverbindung nach einem der vorangegangenen Ansprüche. dadurch gekennzeichnet, dass vier parallel zueinander liegende schlitzförmige Öffnungen vorgesehen sind. 5. Variabel winkelstabile Schraubverbindung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schlitzbreite der Öffnungen im Bereich zwischen 0,3 mm und 1,0 mm, bevorzugt zwischen 0,
5 mm und 0,6 mm liegt.
6. Variabel winkelstabile Schraubverbindung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Länge der schlitzförmigen Öffnungen über im wesentlichen 70% bis 80% der Höhe des Einsatzkugelkopfrings erstreckt.
7. Variabel winkelstabile Schraubverbindung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kugelkopf unter Vorspannung in die zugehörige Plattenbohrung eingesetzt ist.
8. Variabel winkelstabile Schraubverbindung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass für die Verwendung von Standard-Platten mit vorgegebenen Bohrungen auswechselbare Einsatzkugelkopfringe vorgehalten werden, welche an verschiedene Schraubentypen angepasste, durchgehende, konische Gewinde aufweisen.
9. Variabel winkelstabile Schraubverbindung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die schlitzförmigen Öffnungen in Längsrichtung der konischen Gewindebohrung verlaufen.
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