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Die
Erfindung betrifft ein osteosynthesisches Fixationssystem für Knochen.
Derartige Fixationssysteme werden vorzugsweise in der Osteosynthese verwendet,
wobei ein Verbindungsstück
die Fraktur überbrückt und
die Knochenschrauben durch das Verbindungsstück mit den Knochenfragmenten
verbunden werden. Als Verbindungsstück kann insbesondere eine Kochenplatte,
ein Fixateur oder ein Marknagel in Einsatz kommen.
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Die
Ausgestaltung der Löcher
ist bei diesem Stand der Technik so, dass die Schrauben im Kopfbereich
oder am Schraubenhals mit Gewinde versehen sind und somit eine winkelstabile
Verbindung zwischen Platte und Schrauben zu erzielen. Nachteilig
bei dieser Ausführung
ist, dass das Gewindeloch der Platte nicht gleichzeitig für Standard-
Knochenschrauben mit rundem Kopf ausgelegt ist. So ist es beispielsweise
nicht möglich,
im Gewindeloch eine Standard-Knochenschraube ohne Kopfgewinde einzubringen.
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Das
rührt daher,
dass die Flanken des Plattengewindes nicht an dem kugeligen Schraubenkopf der
Knochenschrauben angepasst werden können, keine optimale Auflagefläche für den Schraubenkopf der
Knochenschraube besitzt und somit der Schraubenkopf im Gewindeloch
nicht optimal aufliegen kann und sich diese im Gewindeloch verkanten
würde.
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Dies
zieht dann auch den Nachteil mit sich, dass das Einbringen einer
Standard-Kortikalisschraube in verschiedenen Winkellagen nicht möglich ist.
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Eine
weitere Ausführung – wie in
DE 43 43 117 C2 beschrieben – ist die
Schrauben mit Gewinde am Schraubenkopf oder Schraubenhals winkelstabil in
verschiedenen Winkellagen mit erhöhtem Kraftaufwand durch Materialumformung
in das Plattengewinde einzudrehen. Dies wurde auch durch das Einfräsen von
Nuten am Gewinde in der Längsachse
begünstigt,
um das erforderliche Drehmoment beim Eindrehen zu reduzieren. Tests
haben gezeigt, dass durch das Eindrehen der Schrauben in einer nicht vom
Gewinde vorgesehen Winkelstellungen es zu Abriebpartikel kommt.
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Gleichzeitig
ist bei dieser Ausführung,
die Stabilität
der Verbindung zwischen Platte und Schraube geschwächt und
ein Herausbrechen des Außengewindes
vom Innengewinde wird ermöglicht.
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Weiterhin
kommt es bei dieser Ausführung zu
einer Umformung innerhalb des Gewindes zwischen Platte und Schraube.
Durch die Klemmungen und Umformung des Gewindes kann diese Verbindung
bei Implantatentfernung nur sehr schwer oder gar nicht gelöst werden
und muss beim Abdrehen des Innensechskant oder Torx durch Spezialwerkzeuge
aufwendig ausgebohrt werden.
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Ein
kugeliges oder sphärisches
Gewinde ist schon aus
DE
20317651 U1 bekannt, welches sowohl zur Aufnahme von Knochenschrauben
mit Kopfgewinde als auch ohne Kopfgewinde geeignet ist. Tests haben
bei dieser Ausführung
gezeigt, dass die Fertigung eines Gewindes entlang einer Sphäre mit entsprechend
kleinem Radius sehr schwierig ist und gleichzeitig die Handhabung
und das Eindrehverhalten von Knochenschrauben mit Kopfgewinde erschwert
wird und in über
50% der Fälle
die Gewinde besonders bei den schwierigen Randbedingungen einer
Operation nicht richtig ineinander greifen.
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Ausgehend
hiervon ist es die Aufgabe der Erfindung, die Einsatzmöglichkeiten
einer Knochenplatte zu verbessern und deren Flexibilität in der Handhabung
zu erhöhen.
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Gelöst wird
diese Aufgabe durch eine Knochenplatte mit den Merkmalen des Anspruchs
1. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen 2 bis
4 angegeben. In Anspruch 5 schließlich ist eine zu der erfindungsgemäßen Knochenplatte
passende Knochenschraube angegeben, die mit der Platte zusammen
als ein Fixierungssystem angesehen werden kann.
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Erfindungswesentlich
ist für
das osteosynthesisches Fixationssystem, dass mindestens ein Durchgangsloch
eine Haltestruktur wie z.B. in Form eines Gewindes besitzt, dessen
Gewindespitzen, die durch die Konturlinie gebildet werden, als Auflagefläche einer
Standard-Knochenschraube
mit glatter und an der Unterseite sphärisch geformten Schraubenkopf
dient, die komplementär
zu dem sphärisch
geformten Schraubenkopf einer Standard-Knochenschraube ist. Somit
liegt diese Knochenschraube mit der sphärischen Auflagefläche des
Schraubenkopfes oder Schraubenhals auf der komplementär geformten
Auflagefläche
des Durchgangslochs auf ohne dass es zu Abscherungen am Schraubenkopf
oder Gewinde oder Verklemmung bzw. Verkanten zwischen diesen beiden
kommt.
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Aufgrund
einer fehlenden Verankerung des Kopfes der Knochenschraube lässt sich
diese Knochenschraube in jeder Position sowohl in Richtung der Längsachse
der Platte als auch seitlich dazu neigen und zwar in einem Winkel
von etwa 20° gemessen
zu der Lotrechten der Plattenebene.
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Dieses
Durchgangsloch kann auch zur Aufnahme einer Knochenschraube mit
einer komplementären
Haltestruktur am Schraubenkopf oder Schraubenhals wie z.B. in Form
eines Gewindes in einer fest vorgeschriebenen Winkellage dienen. Gleichzeitig
wird das Eindrehverhalten der im Kopf- bzw. Halsbereich profilierten
Knochenschrauben durch diese Ausführung wesentlich vereinfacht.
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Das
auf der Innenseite des Durchgangslochs stirnseitig angeordnete Gewinde
weist zwei durch die innen liegenden bzw. vorstehenden Begrenzungslinien
der Gewindelinien gebildete Konturen auf. Allerdings sind die beiden
Profile (Außenkontur)
und (Innenkontur) gegeneinander „versetzt" und weisen somit verschiedene Ursprünge auf.
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Dabei
ist die Innenkontur komplementär
zur Außenkontur
der Knochenschraube mit Gewinde im Kopf- oder Halsbereich und ergibt
sich durch den Gewindefräsprozess.
Die Außenkontur
ist an dem Schraubenkopf der Standard-Knochenschrauben angepasst
und bildet somit eine optimale Auflagefläche für die Knochenschrauben mit
rundem Kopf.
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Damit
können
vorzugsweise Knochenschrauben mit parabel-spiralförmiger Profilierung
am Schraubenkopf oder Schraubenhals winkelstabil eingesetzt werden.
Wenn eine andere Winkellage als die durch die Profilachse vorgegebene
gewünscht wird,
kann eine Knochenschraube mit rundem Kopf im beliebigen Winkel eingesetzt
werden. Zudem weist diese parabel-spiralförmige Profilierung unterschiedliche
Kern- und Außenabmessungen
auf. Die abgestimmte Profilierung der Knochenschraube mit der speziellen
Plattenausführung
ermöglicht
die winkelstabile Verbindung einer Knochenschraube mit einer Osteosyntheseplatte.
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Damit
liegt eine Standardkortikalisschraube mit ihrem sphärischen
Außenumfang
am Schraubenkopf an wesentlich vergrößerten Flächen des Außenprofils an. Durch die angepasste
Auflagefläche
an den Kopf der Knochenschraube, wird eine optimale Fixierung, keine
punktuelle Belastung, keine Abscherung und somit Belastung durch
Fremdpartikel und gleichzeitig eine verbesserte Abstützung erreicht.
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Eine
weitere Ausführung
ist, dass in einer Richtung quer zu der Ebene ihrer Oberseite gesehen gleichermaßen übereinander
angeordnet in einem Teilabschnitt sowohl ein Gewinde als auch eine
glattwandige Haltestruktur angeordnet ist. Durch das Zusammenwirken
von Gewinde und glattwandiger Haltestruktur kann eine mit entsprechenden
Gegenstruktu ren ausgebildete Knochenschraube besonders effektiv
lagefixiert in der Knochenplatte gehalten werden. Durch das Zusammenwirken
des Gewindes in der Knochenplatte mit einem entsprechend ausgebildeten
Gegengewinde am Kopf bzw. Hals der Knochenschraube wird die Knochenschraube
mit einer korrespondierend zu der Haltestruktur ausgebildeten Gegenstruktur
bzw. Anlagestruktur fest in diese Haltestruktur gepresst und so
sicher fixiert und wirkt ein Verkanten dieser entgegen.
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Dabei
ist es grundsätzlich
egal, ob von der Oberseite der Platte her gesehen die Haltestruktur zuerst
und im unteren Bereich der Knochenplatte das Gewinde angeordnet
ist oder umgekehrt. Ebenso gut können
wechselnd und jeweils unterbrochen durch wenigstens einen Abschnitt
mit einer Haltestruktur mehrere Gewindeabschnitte in der Knochenplatte vorgesehen
sein. Bevorzugt wird ein Ausführungsbeispiel,
bei dem der Gewindeabschnitt nahe der Oberseite der Knochenplatte
liegt und eine Haltestruktur nahe der Unterseite der Knochenplatte.
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Derzeit
wird als Haltestruktur eine teilsphärische Fläche bevorzugt. In dieser kann
eine entsprechend sphärisch
bzw. teilsphärisch
ausgebildete Oberfläche
des Kopfes bzw. Halses der Knochenschraube festgelegt werden. Prinzipiell
ist es auch möglich,
andere Formen der Oberflächen
der Haltestrukturen einzusetzen, beispielsweise konisch.
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Ein
gemäß einer
vorteilhaften Weiterbildung vorgesehener Einstich im Übergangsbereich
zwischen Gewinde und Haltestruktur dient als Übergang zwischen Gewinde und
Haltestruktur.
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Eine
weitere vorteilhafte Weiterbildung ist an der Plattenoberseite eine
Freimachung vorzusehen, die es ermöglicht das Kopfgewinde der
Kopfverriegelungsschraube sicher im Plattengewinde zu führen ohne
zu verkanten. Besonders unter Operationsbedingungen, wo das Plattengewinde
nicht immer sauber gehalten werden kann und mit Fremdpartikel wie z.b.
Blut oder Knochengewebe das Gewinde füllt, ist eine Überführung des
Gewindes am Schraubenkopf in das Plattengewinde schwierig.
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So
ist es auch möglich
bei einer Schraubenlage die zwar vertikal korrekt in 90° ausgerichtet
ist aber von der Gewindeachse der Platte verschoben ist, trotzdem
sicher ins Plattengewinde zu führen. Gleichzeitig
können
sich die Fremdpartikel in der Freimachung ablagern und das Gewinde
von Knochenplatte und Schraube können
sicher ineinander greifen.
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Diese
Freimachung kann sich über
die gesamte Platte hin erstrecken oder nur bis zur einer bestimmten
tiefe hin. Vorzugsweise erstreckt sich die Freimachung nur bis zu
ein Drittel der Plattentiefe hin.
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Mit
der Erfindung wird schließlich
noch eine Knochenschraube zur Verwendung mit einer wie oben beschriebenen
Knochenplatte angegeben. Diese hat erfindungsgemäß einen Schraubenkopf bzw. Schraubenhals,
an welchem übereinander
geordnet und zu den entsprechenden Gegenstrukturen in der Knochenplatte
passend arrangiert eine Gewindestruktur und eine komplementär zu der
Haltestruktur des Durchgangslochs ausgebildete Anlagestruktur aufweist.
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Eine
weitere vorteilhafte Weiterbildung der Knochenschraube mit Gewinde
im Kopf- oder Halsbereich für
die winkelstabile Verankerung, ist es die Schraube mit einem Durchgangsloch
und im Schraubenschaft mit seitlichen Durchgangslöchern zu
versehen. Vorteilhaft bei dieser Ausführung ist das die Schraube
direkt für
die Auffüllung
oder Rekonstruktion von Knochendefekten genutzt werden kann. Dabei
wird durch die Schraube hindurch knochenaufbauende Stoffe wie z.B.
Hydroxylapatit direkt in den knöchernen
Defekt appliziert. Durch die zusätzlichen seitlichen
Bohrungen gelangt der knochenaufbauende Stoffe über die Gesamte Länge der
Schraube zum Knochen und tritt auch nur da aus wo die Löcher aufgrund
des Knochendefektes, oder im spongiösen Bereich, frei sind. So
kann auf einfacher weise nach Reposition der Gelenkflächen und
mechanischer Stabilisierung der Defekt mit Hydroxylapatit aufgefüllt werden
und eine Knochenheilung enorm beschleunigt werden.
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Die
Knochenplatte kann mit einer solchen, speziell ausgebildeten Knochenschraube
zugleich winkelstabil fixiert und gespannt werden. Es soll hier jedoch
betont werden, dass auch bei dieser Ausführung die Knochenplatte auch
mit Standardknochenschrauben bzw. an solche Standardknochenschrauben
angelehnten Knochenschrauben fixiert werden kann, die insbesondere
weder ein Gewinde noch eine Anlagestruktur an ihrem Schraubenkopf
bzw. -hals aufweisen.
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Die
erfindungsgemäße Knochenplatte
bietet – auch
zusammen mit der erfindungsgemäßen Knochenschraube – eine große Vielzahl
von Einsatzmöglichkeiten,
die sie zum Fixieren von unterschiedlichsten Frakturen geeignet
macht.
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In
einer bevorzugten Ausgestaltung liegt die Längsachse der Haltestruktur
im wesentlichen senkrecht zu der Plattenebene. Es ist allerdings
auch denkbar, diese Achse aus der Lotrechten gekippt auszubilden.
Dies könnte
für bestimmte
Anwendungen von Vorteil sein, wo eine winkelstabile Fixierung einer
Knochenschraube im Knochen in einer solchen Lage gewünscht ist,
die von der zur Knochenoberfläche
gesehen Lotrechten abweicht.
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Weitere
Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden
Beschreibung eines Ausführungsbeispieles
anhand der beigefügten
Figuren. Dabei zeigen:
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1 ein
Ausführungsbeispiel
für eine
erfindungsgemäße Knochenplatte
in einer dreidimensionalen Ansicht,
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2 die
Knochenplatte aus 1 in einer Ansicht von oben,
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3 in
vergrößerter Darstellung
einen Querschnitt entsprechend 2 mit nur
einem dargestellten Durchgangsloch mit Gewinde
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4 in
vergrößerter Darstellung
einen Querschnitt einer erfindungsgemäßen Durchgangsloch mit Gewinde
und der Haltestruktur,
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5 eine
Ansicht einer Standardknochenschraube,
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6a,
eine mit 3 vergleichbare Ansicht einer
erfindungsgemäßen Knochenplatte
in Verwendung mit einer Standard-Knochenschraube, die auf der durch
die Konturlinie gebildeten Auflagefläche der Gewindestruktur aufliegt.
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6b eine
mit 6a vergleichbare Ansicht einer erfindungsgemäßen Knochenplatte,
in Verwendung mit einer Standard-Knochenschraube in einer von der
Gewindeachse verschiedenen Winkellage.
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7 eine
in dem Gewinde festgelegte Knochenschraube mit Gewindekopf,
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8 eine
weitere Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Knochenplatte
mit Gewinde und glattwandige Haltestruktur, in Verwendung mit einer entsprechend ausgebildete
Knochenschraube mit einer korrespondierend zu der Haltestruktur
ausgebildeten Gegenstruktur und
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9 eine
Knochenschraube mit Gewindekopf und Haltestruktur.
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10 und 11 eine
abgewandelte Ausführung
der Knochenplatte mit Freimachung,
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12 und 13 eine
abgewandelte Ausführung
der Knochenschraube.
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In
den Figuren ist schematisch ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Knochenplatte
gezeigt und allgemein mit 1 bezeichnet. Das gezeigte Ausführungsbeispiel
ist keinesfalls maßstabsgerecht,
sondern dient lediglich einer prinzipiellen Erläuterung.
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Die
erfindungsgemäße Knochenplatte 1 hat eine
Oberseite 2 und eine Unterseite 3, welche zur Auflage
auf den zu fixierenden Knochen dient. Zwischen Oberseite und Unterseite
sind durchgehende Öffnungen
in Form von Durchgangslöcher 4 in
der Knochenplatte eingebracht. Die erfindungsgemäße Knochenplatte 1 weist
in diesem Ausführungsbeispiel
insgesamt neun Durchgangslöcher 4 auf,
ohne jedoch auf diese Anzahl beschränkt zu sein.
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Über die
Tiefe des Durchgangslochs ist ein Gewinde 5 (3)
gebildet welche durch zwei Konturlinien 14 und 18 (6a)
begrenzt wird. Entlang der äußeren Konturlinie 18 verläuft der
Gewindekern und ist komplementär
zur Gewindeaußenkontur 11 der
Knochenschraube 10 (7) und ermöglicht eine
winkelstabile Fixierung dieser Knochenschraube. Die Innenkonturlinie 14 ist
komplementär
zur Außenkontur
der Knochenschraube 8 im Kopfbereich 9 (5)
und bietet somit eine optimale Auflagefläche dieser Knochenschraube
(6a), auch von der Gewindeachse abweichenden Winkelstellungen (6b).
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Eine
weitere Ausführungsform
ist in 4 und in Verwendung mit einer entsprechenden Knochenschraube
in 8 dargestellt. Über die Tiefe des Durchgangslochs
ist
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In
den 6a und 6b ist
in zwei unterschiedlichen Positionen eine in das Durchgangsloch 4 der
Knochenplatte 1 eingesetzte, herkömmliche Knochenschraube 8 dargestellt.
Diese Knochenschraube liegt mit der sphärisch glatt geformten Unterseite
des Schraubenkopfes 9 auf der komplementär geformten
Auflagefläche 14 des
Durchgangslochs 4 auf
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Wie
in 6a zu erkennen, sind die im Durchgangsloch vorhandenen
Zahnungen des Gewindes 15 so geformt, dass sie ebenfalls
eine komplementär
zu der konisch geformten Unterseite des Schraubenkopfes 9 geformte
Führungsfläche bilden. Durch
dieser Auflagefläche
kann die herkömmliche Knochenschraube 8 gegenüber der
lotrechten (entsprechend der Richtung der Gewindeachse) verkippt werden
ohne am Gewinde zu verkanten (siehe 6b). Dies
gibt eine Vielzahl von Möglichkeiten, die
Knochenschraube im Knochen festzulegen. Diese Verkippung ist nicht
nur in einer Richtung entlang der Längsachse der Platte möglich, sondern
auch in Richtungen quer dazu, so dass sich letztlich ein Bereich
von im wesentlichen 360° ergibt,
in dem die Schraube gegenüber
der Gewindeachse gekippt werden kann.
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Eine
solche herkömmliche
Knochenschraube 8 kann mit der erfindungsgemäßen Knochenplatte 1 verwendet
werden, um in verschiedenen Richtungen eingebracht zu werden. Nicht
geeignet ist diese Knochenschraube allerdings, um eine winkelstabile Festlegung
in Knochenplatte 1 und Knochen zu erzielen. Hierzu kann
die erfindungsgemäß an die
Knochenplatte angepasste Knochenschraube 10 verwendet werden,
wie nachfolgend anhand der 7, 8 und 9 beschrieben.
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Der
mit dem Gewinde 11 versehene Abschnitt des Schraubenkopfes
weist eine Außenkontur (eine
Einhüllende
der Gewindezüge)
auf, die ebenfalls sphärisch
und komplementär
zu der Kontur des Gewindekerns 18 der Platte ist.
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Die
Besonderheit der erweiterten Knochenschraube 10 mit Anlagestruktur 12 (9)
liegt jedoch darin, dass sie in dem Durchgangsloch 4 der Knochenplatte 1 lagestabil
festgelegt werden kann. Diese Situation ist in 8 dargestellt.
In dieser Stellung greift das Gewinde 11 des Schraubenkopfes 16 in
das Gewinde 17 in dem Durchgangsloch 4 ein, und die
Anlagestruktur 12 liegt formschlüssig an der Haltestruktur 13 an.
Durch das Zusammenwirken der Gewinde 11 und 17 wird
die Anlagestruktur 12 fest gegen die Haltestruktur 13 gepresst,
wobei anzumerken ist, dass die Haltestruktur 13 und das
Gewinde 17 ebenso koaxial ausgebildet sind, wie das Gewinde 13 und
die Anlagestruktur 12 an dem Schraubenkopf 16.
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Durch
den Einstich 7 kann der Anfang des Gewindezuges des Gewindes
sicher in das Gewinde überführt werden,
so dass er letztlich sicher in dem Gewinde eingreift, ohne zu verkanten.
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Die 10 und 11 zeigen
die Knochenplatte mit einer Freimachung 19 an der Plattenoberseite,
die es ermöglicht,
das Kopfgewinde der Knochenverriegelungsschraube sicher im Plattengewinde
zu führen
ohne zu verkanten.
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Schließlich zeigen
die 12 und 13 noch
eine abgewandelte Ausführung
der Knochenschraube mit seitlichen Durchgangslöchern im Schraubenschaft und
einem axialen Durchgangsloch 21. Die sich hieraus ergebenden
Vorteile wurden vorher beschrieben.
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- 1
- Knochenplatte
- 2
- Oberseite
- 3
- Unterseite
- 4
- Durchgangsloch
- 5
- Gewinde
- 6
- Haltestruktur
- 7
- Einstich
- 8
- Knochenschraube
- 9
- Kopf
der Knochenschraube
- 10
- Knochenschraube
mit Gewindekopf
- 11
- Kopf
der Knochenschraube
- 12
- Haltestruktur
der Knochenschraube
- 13
- Anlagestruktur
- 14
- Gewinde
Kontaktlinie
- 15
- Gewinde
am Durchgangsloch
- 16
- Gewinde
am Schraubenkopf
- 17
- Gewindebereich
oberhalb oder unterhalb der Haltestruktur
- 18
- Äußeren Gewindekonturlinie
- 19
- Freimachung
- 20
- seitliche
Durchgangslöcher
- 21
- axiales
Durchgangsloch