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Die
Erfindung betrifft eine Knochenschraube zur Verbindung einer Knochenplatte
mit einem Knochen gemäß dem Oberbegriff
des Anspruchs 1.
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In
der Knochenchirurgie werden seit langem, insbesondere zum Verbinden
einzelner Knochenstücke
nach einer Fraktur, Knochenplatten verwendet, die die einzelnen
Knochenstücke
zueinander fixieren. Auch nach dem Entfernen einzelner Knochenstücke, beispielsweise
wegen eines Tumors, werden die verbleibenden Knochenstücke mittels
Knochenplatten in ihrer gewünschten
Ausrichtung zueinander gehalten. Der durch die Entfernung von Knochenmaterial
zwischen den Knochenstücken
entstandene Zwischenraum kann dann durch Knochenplatten überbrückt werden.
Diese Knochenplatten werden in der Regel durch Knochenschrauben
an den jeweiligen Knochenstücken
befestigt.
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Zur
Befestigung dieser Knochenplatten an den einzelnen Knochenstücken dienen
dabei Knochenschrauben, die zum Einen einen Gewindebereich zum Einschrauben
in das jeweilige Knochenstück
und zum Anderen einen Schaft aufweisen, wobei der Schaft durch die
jeweilige Knochenplatte hindurchgeführt wird und mit dieser in
Kontakt steht.
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Sollen
bei einer Operation zwei oder mehrere Knochenstücke miteinander verbunden werden, so
wird üblicher
Weise zunächst
die Knochenplatte angepasst und aufgelegt, dann eine Bohrung in
den Knochen durch ein Schraubenloch der Knochenplatte eingebracht,
und dann die Knochenschraube durch das Schraubenloch hindurch in
das Bohrloch im Knochen eingeschraubt. Vor dem Einschrauben der
Knochenschraube kann hier auch noch ein Gewinde in das Bohrloch
des Knochens geschnitten werden.
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Um
ein Verrutschen der Knochenplatte oder Bewegungen der Knochenplatte
gegenüber
der Knochenschraube zu verhindern, kann die Knochenplatte an der
Knochenschraube verklemmt werden. Ein solches Verrutschen der Knochenplatte
kann dann vorkommen, wenn sich die Verschraubung der Knochenplatte
lockert, beispielsweise wenn sich die Knochenplatte auf grund hoher
Belastungen in den Knochen einsenkt oder Knochenmaterial unterhalb
der Knochenplatte resorbiert wird.
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Eine
entsprechende Verklemmung der Knochenschraube mit der Knochenplatte
ist beispielsweise in der
DE
30 27 138 C2 beschrieben. Diese vorbekannte Knochenschraube
weist im Bereich ihres Schaftes einen Klemmbereich auf, der durch
das Einschrauben eines konusförmigen
Spreizteiles in die Knochenschraube nach außen gespreizt werden kann und
an einem Schraubenloch der Knochenplatte zur Anlage kommt. Der Schraubenkopf
weist dabei vier Zungen auf, die nach außen gespreizt werden können.
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Nachteilig
an dieser Lösung
ist, dass die Zungen des Schraubenkopfes im Bereich des Schraubenloches
beim Verspreizen der Zungen nur entlang einer Linie bzw. eines sehr
schmalen Bereiches mit dem Schraubenloch in Kontakt treten. Dadurch
ist die Halte- und Reibkraft des Klemmbereichs im Schraubenloch
begrenzt.
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Aufgabe
der vorliegenden Erfindung ist daher, die Verbindung zwischen der
Knochenschraube und der Knochenplatte zu verbessern.
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Dies
wird durch eine Knochenschraube zur Verbindung einer Knochenplatte
mit einem Knochen gemäß dem Anspruch
1 erreicht.
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Die
Knochenschraube weist dabei einen Gewindebereich zum Einschrauben
in den Knochen und einen Schaft zum Einführen in ein Schraubenloch der Knochenplatte
auf, wobei der Schaft einen in seinem Abstand zur Schraubenachse
veränderbaren Klemmbereich
zur Verklemmung im Schraubenloch der Knochenplatte aufweist. Erfindungsgemäß weist der
Schaft zwischen dem Gewindebereich und dem Klemmbereich mindestens
einen Verformungsbereich mit einer gegenüber dem Klemmbereich höheren Flexibilität auf. Bei
der Schraube handelt es sich insbesondere um eine Spongiosaschraube
für die Plattenosteosynthese.
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Durch
diesen Verformungsbereich wird erreicht, dass eine im Wesentlichen
vollflächige
Anlage des Klemmbereiches bzw. einer Klemmfläche des Klemmbereichs im Schraubenloch
stattfindet. Auf diese Weise wird die Verspannung und die Reibung zwischen
der Knochenschraube und der Knochenplatte im Klemmbereich verbessert,
wodurch eine höhere
Festigkeit der Verbindung erreicht wird.
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Durch
die erhöhte
Flexibilität
des Verformungsbereichs wird erreicht, dass sich der Schaft bevorzugt
in diesem Verformungsbereich verformt, wenn eine Kraft auf den Klemmbereich
ausgeübt wird.
Der Klemmbereich wird dadurch in einem gewissen Maße vom restlichen
Schaft entkoppelt und kann sich daher im Wesentlichen unabhängig vom übrigen Schaft
ausrichten.
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Die
Ausbildung des Verformungsbereiches kann auf unterschiedliche Weise
vorgenommen werden. Vorteilhaft weist der Schaft im Verformungsbereich
eine gegenüber
dem Klemmbereich geringere Materialstärke und insbesondere einen
geringeren Umfang auf. Dies kann beispielsweise dadurch erreicht
werden, dass der Verformungsbereich mindestens eine im Schaft angeordnete
Rille aufweist. Der Schaft kann aber auch eine den Schaft umfassende, ringförmige Ausnehmung
aufweisen. Weiterhin kann der Schaft auch eine den Schaft umfassende
Einschnürung
aufweisen. Wesentlich ist hier, dass im Bereich des Verformungsbereiches
eine geringere Materialstärke
vorgesehen ist, so dass im Verformungsbereich eine gegenüber dem
Klemmbereich höhere
Elastizität
des Schaftes vorliegt. Durch diesen Bereich geringerer Materialstärke bzw.
höherer Elastizität wird erreicht,
dass sich der Schaft im Klemmbereich beim Verspreizen bzw. Verklemmen vollflächig an
das Schraubenloch anlegen kann.
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Eine
kompakte Ausführung
der. Knochenschraube kann dadurch erreicht werden, dass sich der
Verformungsbereich direkt an den Klemmbereich anschließt.
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Eine
vorteilhafte Ausführung
der Knochenschraube ergibt sich dadurch, dass der Schaft im Klemmbereich
mindestens eine im Wesentlichen zylindermantelsegmentförmige und
in ihrem Abstand zur Schraubenachse variierbare Klemmfläche zur Verklemmung
im Schraubenloch der Knochenplatte aufweist. Der Verformungsbereich
kann dabei derart ausgebildet sein, dass mindestens eine Klemmfläche bei
unterschiedlichen Abständen
von der Schraubenachse eine im Wesentlichen konstante Orientierung relativ
zur Schraubenachse aufweist. Hierdurch wird erreicht, dass auch
bei Verspreizen der Knochenschraube eine vollflächige Anlage am Schraubenloch erreicht
wird. Dies kann insbesondere dann erreicht werden, wenn die mindestens
eine Klemmfläche
eine im Wesentlichen zur Schraubenachse parallele Orientierung aufweist.
Die Bohrungen der Knochenplatte sind üblicherweise parallel zur Schraubenachse ausgeführt, so
dass eine konstant parallele Ausrichtung der Klemmfläche zur
Schraubenachse eine vollflächige
Anlage der Klemmfläche
an dem Schraubenloch bewirkt. Mit Vorteil ist der Verformungsbereich
derart ausgebildet, dass mindestens eine Klemmfläche beim Verklemmen in einem
Schraubenloch der Knochenplatte im Wesentlichen vollflächig zur
Anlage bringbar ist.
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Eine
leichte und stabile Knochenschraube wird dadurch erreicht, dass
der Schaft einen Hohlraum aufweist. Zur Herstellung des Verformungsbereiches
kann die Wanddicke des Schaftes im Verformungsbereich geringer sein,
als im Klemmbereich. Diese geringere Wanddicke kann dabei sowohl
auf der Außenseite
des Schaftes, als auch als Materialaussparung innerhalb des Hohlraumes
vorgesehen sein.
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Vorteilhaft
kann ein Spreizmittel zum Verändern
des Abstandes des Klemmbereiches von der Schraubenachse in den Hohlraum
des Schaftes eingeführt
werden. Dieses Spreizmittel kann dabei beispielsweise eine Spreizschraube
sein, die einen konusförmigen
Kopf aufweist.
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Um
den Abstand des Klemmbereiches bzw. der Klemmfläche von der Schraubenachse
einfach variieren zu können,
ist es vorteilhaft, mindestens einen im Wesentlichen in Richtung
der Schraubenachse verlaufenden Schlitz im Schaft vorzusehen. Durch einen
solchen Schlitz wird der Schaft im Bereich des Schraubkopfes bzw.
des Klemmbereichs in mehrere, von einander unabhängige Teile unterteilt. Diese
Teile können
dann einfacher nach außen
verschoben bzw. verspreizt werden. Vorteilhaft ist hierbei, wenn der
mindestens eine Schlitz den Verformungsbereich schneidet. Hierdurch
ist ein einfaches Verändern
des Abstandes des Klemmbereichs von der Schraubenachse möglich. Auch
der im Verformungsbereich vorgesehene Teil des Schaftes kann so
einfach verschoben werden.
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Mit
Vorteil weist die Knochenschraube Titan, Kunststoff, Stahl und/oder
andere metallische Werkstoffe und/oder Werkstofflegierungen auf.
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Die
grundlegende Idee der Erfindung ist also, dass durch das Vorsehen
eines Verformungsbereiches der Klemmbereich bzw. eine Klemmfläche des Klemmbereiches
im Wesentlichen vollflächig
an einem Schraubenloch zur Anlage bringbar ist. Der Klemmbereich
ist aufgrund des Verformungsbereiches gegenüber dem restlichen Schaft in
einem gewissen Bereich in seiner Orientierung veränderbar bzw.
von diesem in seiner Orientierung unabhängig. Der Verformungsbereich
lässt also
zu, dass der Klemmbereich beim Verspannen bzw. Verpressen mit dem
Schraubenloch sich vollständig
an das Schraubenloch anlegen bzw. anschmiegen kann.
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Die
Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnungen der Figuren näher erläutert.
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Es
zeigen:
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1 einen
Querschnitt durch die erfindungsgemäße Knochenschraube mit einer
Knochenplatte in einem nicht verspannten Zustand;
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2 eine
Detaildarstellung des Schnittes der 1, wobei
aber die Knochenschraube mit der Knochenplatte verspannt ist;
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3 eine
Draufsicht auf den Schraubenkopf der Knochenschraube der 1 und 2;
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4 eine
Draufsicht auf die erfindungsgemäße Knochenschraube
gemäß der 1 bis 3;
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5 eine
Schnittdarstellung des oberen Bereiches einer Knochenschraube nach
dem Stand der Technik; und
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6 eine
Detaildarstellung der Knochenschraube nach dem Stand der Technik
gemäß 5.
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In
der 1 ist eine Schnittdarstellung der erfindungsgemäßen Knochenschraube 1 gezeigt. Die
Knochenschraube 1 dient zur Festlegung einer Knochenplatte 2 an
einem hier nicht gezeigten Knochen bzw. zur Verbindung unterschiedlicher
Knochenstücke.
Die Knochenplatte 2 kann hierbei insbesondere eine im Schulterbereich
anwendbare Knochenplatte sein.
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Die
Knochenschraube 1 weist einen Gewindebereich 10 zum
Einschrauben in einen Knochen auf. Weiterhin ist ein Schaft 11 vorgesehen,
der kein Gewinde trägt
und der durch die Knochenplatte 2 im Bereich eines Schraubenloches 20 der
Knochenplatte 2 hindurchführbar ist. Der Schaft 11 weist
einen Klemmbereich 12 auf, der zur Verklemmung bzw. Ver spannung
der Knochenschraube 1 im Schraubenloch 20 der
Knochenplatte 2 dient, um Knochenschraube 1 und
Knochenplatte 2 fest miteinander zu verbinden. In der 1 ist
die Knochenschraube 1 im unverspannten Zustand gezeigt;
zwischen dem Klemmbereich 12 und dem Schraubenloch 20 besteht
daher ein Abstand und der Klemmbereich 12 bzw. eine Klemmfläche 15 des
Klemmbereichs 12 liegt nicht direkt am Schraubenloch 20 der
Knochenplatte 2 an.
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Die
Knochenschraube 1 weist weiterhin zwischen dem Klemmbereich 12 und
dem Gewinde 10 im Bereich des Schaftes 11 einen
Verformungsbereich 13 auf. Der Verformungsbereich 13 hat
dabei eine gegenüber
dem Klemmbereich 12 geringere Materialstärke und
weist daher eine höhere
Flexibilität,
als der Klemmbereich 12 auf. Dieser Verformungsbereich 13 höherer Flexibilität ist in
der 1 deutlich an der Einschnürung des Materials zu erkennen.
In der in 1 gezeigten Ausführungsform
der Schraube 1 weist der Verformungsbereich 13 eine höhere Flexibilität, als alle
anderen Bereiche der Schraube 1, insbesondere auch der übrigen Bereiche
des Schaftes 11 auf.
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Um
die Knochenplatte 2 zu halten, weist die Knochenschraube 1 im
Bereich des Schaftes 11 weiterhin einen Kragen 14 auf,
der am Endbereich des Schaftes 11 angebracht ist und der
einen größeren Durchmesser
aufweist, als das Schraubenloch 20. Dieser Kragen 14 bildet
gleichzeitig auch den Schraubenkopf aus. Durch diesen Schraubenkopf kann
die Knochenschraube 1 nicht durch das Schraubenloch 20 der
Knochenplatte 2 hindurchrutschen und presst daher die Knochenplat te 2 an
den Knochen, wenn die Knochenschraube 1 in den Knochen
eingeschraubt und festgezogen wird.
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Im
Bereich des Schaftes 11 ist weiterhin ein Hohlraum 3 vorgesehen,
der hier als zentrische, axiale Bohrung in der Schraube 1 vorgenommen
ist. In diesen Hohlraum 3 ist ein Spreizmittel in Form
einer Spreizschraube 30 eingebracht. Die Spreizschraube 30 weist
ein Gewinde 32 auf, das in ein im Hohlraum 3 angebrachtes
Gewinde eingreift und mit dem sie in den Hohlraum 3 eingeschraubt
werden kann. Die Spreizschraube 30 weist weiterhin einen
leicht konischen Kopf auf, so dass beim Einschrauben der Spreizschraube 30 in
Axialrichtung 100 der Knochenschraube 1 der Klemmbereich 12,
und damit die Klemmflächen 15 nach
außen,
also von der Schraubenachse 100 weg, gepresst werden. Durch
das Einschrauben der Spannschraube 30 in die Knochenschraube 1 vergrößert also
der Klemmbereich 12 seinen Abstand von der im Zentrum der
Schraube 1 liegenden Schraubenachse 100.
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In 2 ist
eine Detaildarstellung der Knochenschraube 1 der 1 gezeigt.
Die Knochenschraube 1 wird hier im Gegensatz zur 1 allerdings
im mit dem Schraubenloch 20 der Knochenplatte 2 verspannten
Zustand gezeigt.
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Dabei
ist zum Vergleich mit den strichpunktierten Linien 110 auch
die Lage des Schaftes 11 im unverspannten Zustand gezeigt.
Die durchgezogenen Linien 120 zeigen den verspannten Zustand. Hier
ist zu sehen, dass der Klemmbereich 12 bzw. die Klemmfläche 15 im
verspannten Zustand einen größeren Abstand
von der Schraubenachse 100 aufweist, als im unverspannten
Zustand.
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Der
Klemmbereich 12 der Knochenschraube 1 liegt im
verspannten Zustand mit seiner Klemmfläche 15 direkt am Schraubenloch 20 der
Knochenplatte 2 an. Hierbei wird eine vollflächige Anlage
der Klemmfläche 15 im
Bereich des Schraubenloches 20 erreicht. Der Klemmbereich 12 und
die Klemmfläche 15 können sich
nämlich
auf Grund des Verformungsbereiches 13 gegenüber den übrigen Bereichen
des Schaftes 11 in einem gewissen Maß verformen. Auf Grund des
Verformungsbereiches 13 ist in dem in 2 gezeigten
Beispiel der Klemmbereich 12 wieder quasi parallel zur
Schraubenachse 100 ausgerichtet.
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Diese
Ausrichtung wird dadurch erreicht, dass die Klemmfläche 15 beim
Verspreizen zunächst in
ihrem dem Kragen 14 benachbarten Endbereich 150 an
dem Schraubenloch 20 zur Anlage kommt und dann durch weiteres
Aufbauen einer Spreizkraft auch die übrigen Bereiche der Klemmfläche 15 bis hin
zum untersten Bereich 151 der Klemmfläche 15 mit dem Schraubenloch
in Anlage kommen. Hierbei findet eine leichte Drehung des Klemmbereiches 12 bzw.
der Klemmfläche 15 in
Richtung der Schraubenachse 100 statt, die durch den Verformungsbereich 13 ermöglicht wird.
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Hierbei
ist zu sehen, dass der Klemmbereich 12 bzw. die Klemmfläche 15 im
verspannten Zustand, der durch die Linien 120 gezeichnet
ist, parallel zu dem Klemmbereich 12 bzw. der Klemmfläche 15 im unverspannten
Zustand, der durch die strichpunktierten Linien 110 gezeigt
ist, liegt. Der Klemmbereich 12 bzw. die Klemmfläche 15 hat
daher im unverspannten und im verspannten Zustand eine parallele
Orientierung zueinander. Die Orientierung ist dabei auch parallel
zur Schraubenachse 100.
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In 3 ist
eine Draufsicht auf den Schraubenkopf der Knochenschraube 1 gezeigt.
Hierbei ist zu erkennen, dass Schlitze 41, 42, 43, 44 im
Schaft vorgesehen sind, so dass einzelne Zungen 141, 142, 143, 144 entstehen.
Diese einzelnen Zungen 141, 142, 143, 144 lassen
sich wesentlich einfacher nach außen verspreizen, als dies möglich wäre, wenn
nur eine Materialdehnung des Klemmbereichs vorgenommen werden würde. Im
Zentrum ist weiterhin die mit einem konusförmigen Kopf versehene Spreizschraube 30 zu
sehen, die im Bereich einer Aufnahme 31 mit einem Inbusschlüssel verstellbar
ist.
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In 4 ist
eine Draufsicht auf die erfindungsgemäße Knochenschraube 1 zu
sehen. Im Bereich des Schaftes 11 ist ein Schlitz 42 zu
sehen, der den Verformungsbereich 13 schneidet und über diesen
hinausgeht. Der Schlitz 42 verläuft dabei entlang der Schraubenachse 100.
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Weiterhin
ist das Gewinde 32 der Spreizschraube 30 zu erkennen,
mit der diese in den Hohlraum des Schaftes 11 geschraubt
wird, um den Klemmbereich 12 von der Schraubenachse 100 wegzudrücken.
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Die
Knochenschraube 1 sowie die Spreizschraube 30 können Titan,
Kunststoff, Stahl und/oder andere metallische Werkstoffe und/oder
Werkstofflegierungen aufweisen.
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In
den 5 und 6 ist eine Knochenschraube 1' nach dem Stand
der Technik gezeigt. Diese bekannte Knochenschraube 1' dient mit ihrem Kragen 14' ebenfalls zur
Befestigung einer Knochenplatte 2' und wird durch ein Schraubenloch 20' hindurch geführt. Der
Schaft 11' weist
keinen Verformungsbereich auf, so dass bei einem Verspreizen die Klemmfläche 15' des Klemmbereichs 12' nicht vollständig am
Bohrloch 20' anliegt,
sondern nur in einem linienförmigen
Bereich 150',
wie insbesondere in 6 zum Stand der Technik gezeigt.