DE102011106653A1 - Anchoring element for modular anchoring system, particularly for use as bone anchoring element in operative treatment of bone fractures, is provided with functional shaft and functional area for anchoring in structure part - Google Patents
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Abstract
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verankerungselement mit einem funktionalen Schaft und zumindest einem Funktionsbereich zum Verankern in einem Strukturteil sowie ein modulares Verankerungssystem.The present invention relates to an anchoring element with a functional shaft and at least one functional area for anchoring in a structural part as well as a modular anchoring system.
Entsprechende Verankerungselemente werden z. B. als sogenannte Knochenanker in der operativen Behandlung von Knochenfrakturen eingesetzt. Bei der Osteosynthese nach Frakturen sowie einer Refixierung vom Knochen abgerissener Ligamente kommen unterschiedliche Knochenschrauben und Knochennägel zur Anwendung. In der Wirbelsäulenchirurgie sind Knochenschrauben in Verbindung mit Stab- oder Plattensystemen zur Korrektur von spinalen Deformitäten und zur Stabilisierung eines Bandscheiben- oder Wirbelkörperersatzes bekannt.Corresponding anchoring elements z. B. used as so-called bone anchor in the surgical treatment of bone fractures. Osteosynthesis after fractures as well as refixation of ligaments that have been torn off the bone involve the use of different bone screws and bone nails. In spine surgery, bone screws are known in conjunction with rod or plate systems for correcting spinal deformities and stabilizing disc or vertebral body replacement.
Ein Problem stellt hierbei die Verankerungsstabilität dieser Implantate in z. B. durch Osteoporose degenerativ erkrankten Knochensubstanzen dar. Um den Halt von Schrauben in degenerativ veränderten Knochen verbessern zu können, werden diese mit Knochenzement verankert. Sollte jedoch eine Revisionsoperation nötig werden, so ist diese bei zementierten Schrauben häufig nur mit einer großräumigen Schädigung der umliegenden Trabekelstruktur möglich.A problem here is the anchoring stability of these implants in z. B. by osteoporosis degeneratively diseased bone substances. In order to improve the maintenance of screws in degeneratively altered bone, they are anchored with bone cement. However, if a revision surgery is necessary, this is often possible with cemented screws only with a large-scale damage to the surrounding trabecular structure.
Eine weitere Methode zur Verbesserung der Stabilität des Implantats im Knochen ist die Anwendung von sogenannten Revisions- bzw. Osteoporoseschrauben. Der Unterschied zu Standardschrauben besteht meist in einer Vergrößerung des Außendurchmessers.Another method for improving the stability of the implant in the bone is the use of so-called revision or osteoporotic screws. The difference to standard screws is usually in an increase in the outer diameter.
Ebenfalls bekannte Expansionsschrauben erhöhen den Knochen-Implantat-Kontakt und tra gen somit zu einer besseren Verankerung bei. Zum Zum Aufweiten dieser geschlitzten Schrauben wird ein Spreizkern oder eine kleinere Spreizschraube in eine zentrale Bohrung der Expansionsschraube eingeführt.Also known expansion screws increase the bone-implant contact and tra conditions thus contribute to a better anchorage. To widen these slotted screws, an expansion core or a smaller expansion screw is inserted into a central bore of the expansion screw.
Die bisher verwendeten Verankerungselemente bzw. Verankerungsverfahren sind zum Teil mit hohem chirurgischen Aufwand verbunden, welcher auch eine hohe körperliche Belastung für den Patienten darstellt und sind nur für bestimmte Anwendungsgebiete einsetzbar.The anchoring elements or anchoring methods used so far are sometimes associated with high surgical effort, which also represents a high physical stress for the patient and can only be used for certain fields of application.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verankerungselement mit einem Schaft und zumindest einem Funktionsbereich zum Verankern in einem Strukturteil zu schaffen, wobei das Verankerungselement in einfacher und zuverlässiger Weise einsetzbar ist, sowie ein modulares Verankerungssystem mit einem solchen Verankerungselement anzugeben.It is the object of the present invention to provide an anchoring element with a shaft and at least one functional area for anchoring in a structural part, wherein the anchoring element can be used in a simple and reliable manner, and to provide a modular anchoring system with such an anchoring element.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Verankerungselement mit einem Schaft und zumindest einem Funktionsbereich mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1. Bevorzugte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen dargelegt.This object is achieved by an anchoring element with a shaft and at least one functional area with the features of
Hinsichtlich des modularen Verankerungssystems wird die vorgenannte Aufgabe durch die Merkmale des Anspruches 24 gelöst.With regard to the modular anchoring system, the aforementioned object is achieved by the features of claim 24.
Die Erfindung offenbart ein Verankerungselement mit einem Schaft und zumindest einem Funktionsbereich zum Verankern in einem Strukturteil, wobei der Funktionsbereich zumindest eine Komponente aus Formgedächtnismaterial oder superelastischem Material aufweist, die zum Verankern in dem Strukturteil oder zum Lösen aus demselben wirksam ist.The invention discloses an anchoring element having a shaft and at least one functional area for anchoring in a structural part, the functional area having at least one component of shape-memory material or superelastic material which is effective for anchoring in or releasing from the structural part.
In bevorzugter Weise weist bei einigen Ausführungsformen der Schaft zumindest eine Ausnehmung auf und die Komponente ist in der Ausnehmung angeordnet.Preferably, in some embodiments, the shaft has at least one recess and the component is disposed in the recess.
Gemäß bestimmter Ausführungsformen ist die Komponente in einem ersten Zustand vollständig in der Ausnehmung angeordnet und ragt in einem zweiten Zustand aus dieser Ausnehmung hervor. In einem Teil dieser Ausführungsformen ist die Komponente drahtförmig oder blechförmig ausgebildet und mit einem Endabschnitt an dem Schaft befestigt, wobei in dem zweiten Zustand ein freier Endabschnitt der draht- oder blechförmigen Komponente aus der Ausnehmung hervorragt. In einem weiteren Teil dieser Ausführungsformen ist die Komponente drahtförmig oder blechförmig ausgebildet und mit beiden Endabschnitten, gleitbeweglich in der Ausnehmung gelagert und in dem zweiten Zustand ragt ein Mittelabschnitt der draht- oder blechförmigen Komponente aus der Ausnehmung hervor und die beiden Endabschnitte, sind in der Ausnehmung gehalten.According to certain embodiments, the component is arranged in a first state completely in the recess and protrudes in a second state from this recess. In a part of these embodiments, the component is formed in a wire-shaped or sheet-like manner and fixed to the shaft with an end portion, wherein in the second state, a free end portion of the wire or sheet-like component protrudes from the recess. In a further part of these embodiments, the component is formed in a wire-shaped or sheet-like manner and with both end sections, slidably mounted in the recess and in the second state protrudes a central portion of the wire or sheet-like component of the recess and the two end portions are in the recess held.
Gemäß zumindest einer weiteren Ausführungsform ist zumindest ein Vorsprung auf der drahtförmigen oder blechförmigen Komponente ausgebildet.In accordance with at least one further embodiment, at least one projection is formed on the wire-shaped or sheet-like component.
Gemäß bestimmter Ausführungsformen ist die Komponente plattenförmig ausgebildet und mit einer Seitenkante an dem Schaft befestigt, und die Komponente ist von einem ersten Zustand in einen zweiten Zustand im Wesentlichen senkrecht zu einer Längserstreckung des Schaftes bewegbar.According to certain embodiments, the component is plate-shaped and fixed to the shaft with a side edge, and the component is movable from a first state to a second state substantially perpendicular to a longitudinal extension of the shaft.
Gemäß zumindest einer weiteren Ausführungsform geht eine Außenfläche der Komponente in einem ersten Zustand kontinuierlich in eine Außenfläche des Schaftes über und bildet in einem zweiten Zustand einen Absatz zu der Außenfläche des Schaftes.In accordance with at least one further embodiment, an outer surface of the component continuously merges into a first state Outer surface of the shaft and forms in a second state a paragraph to the outer surface of the shaft.
Gemäß zumindest einer weiteren Ausführungsform ist die Komponente aus Formgedächtnismaterial selbsttätig beim Übergang von einem ersten Zustand in einen zweiten Zustand entlang einer Längserstreckung des Schaftes verschiebbar.According to at least one further embodiment, the component of shape memory material is automatically displaceable along the transition of a first state into a second state along a longitudinal extent of the shaft.
Gemäß zumindest einer weiteren Ausführungsform ragt die Komponente aus Formgedächtnismaterial, die in dem ersten Zustand vollständig in der Ausnehmung angeordnet ist, in einem zweiten Zustand aus dieser Ausnehmung hervor.In accordance with at least one further embodiment, the component of shape memory material, which in the first state is arranged completely in the recess, protrudes out of this recess in a second state.
Gemäß bestimmter Ausführungsformen ist die als Aktivierungselement zur Bewegung einer Verankerungseinrichtung ausgebildete Komponente aus Formgedächtnismaterial oder superelastischem Material.According to certain embodiments, the component designed as an activation element for moving an anchoring device is made of shape-memory material or super-elastic material.
In bevorzugter Weise ist die Komponente wendelförmig ausgebildet.Preferably, the component is helical.
Gemäß bestimmter Ausführungsformen weist der Schaft zumindest eine Ausnehmung auf und die Verankerungseinrichtung ist in der Ausnehmung angeordnet.According to certain embodiments, the shaft has at least one recess and the anchoring device is arranged in the recess.
Gemäß bestimmter Ausführungsformen ist die Verankerungseinrichtung in einem ersten Zustand der Komponente aus Formgedächtnismaterial oder superelastischem Material vollständig in der Ausnehmung angeordnet und die Verankerungseinrichtung ragt in einem zweiten Zustand der Komponente aus Formgedächtnismaterial oder superelastischem Material aus dieser Ausnehmung hervor.According to certain embodiments, in a first condition of the shape memory material or superelastic material component, the anchoring means is fully disposed in the recess and the anchoring means projects from the recess in a second state of the shape memory material or superelastic material component.
Gemäß zumindest einer weiteren Ausführungsform weist die Verankerungseinrichtung ein drahtförmiges Element auf und ein Endabschnitt des drahtförmigen Elements ist mit der Komponente aus Formgedächtnismaterial oder superelastischem Material verbunden, wobei in dem zweiten Zustand der Komponente ein freier Endabschnitt des drahtförmigen Elements aus der Ausnehmung hervorragt.In accordance with at least one further embodiment, the anchoring device comprises a wire-shaped element and an end section of the wire-shaped element is connected to the component of shape memory material or superelastic material, wherein in the second state of the component a free end section of the wire-shaped element projects out of the recess.
Gemäß zumindest einer weiteren Ausführungsform ist zumindest ein Vorsprung auf dem draht- oder blechförmigen Element der Verankerungseinrichtung ausgebildet.According to at least one further embodiment, at least one projection is formed on the wire-shaped or sheet-like element of the anchoring device.
Gemäß zumindest einer weiteren Ausführungsform ist die Komponente aus Formgedächtnismaterial oder superelastischem Material als Hülse ausgebildet, die den Schaft umgibt und zumindest einen Vorsprung aufweist, wobei diese Hülse sich bei einem Übergang von einem ersten Zustand in einen zweiten Zustand in Längsrichtung des Schaftes dehnt oder staucht.According to at least one further embodiment, the component of shape-memory material or super-elastic material is formed as a sleeve which surrounds the shaft and has at least one projection, which sleeve expands or pushes in a transition from a first state to a second state in the longitudinal direction of the shaft.
Gemäß zumindest einer weiteren Ausführungsform ist die Komponente aus Formgedächtnismaterial oder superelastischem Material integral mit dem Schaft ausgebildet und weist mindestens einen Vorsprung auf und dehnt oder staucht sich bei einem Übergang von einem ersten Zustand in einen zweiten Zustand.In accordance with at least one further embodiment, the component of shape memory material or superelastic material is formed integrally with the shaft and has at least one protrusion and expands or compresses in a transition from a first state to a second state.
Weiterhin wird die genannte Aufgabe erfindungsgemäß durch ein Verankerungselement mit einem Schaft und zumindest einem Funktionsbereich mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs 19 oder 20 gelöst. Bevorzugte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen dargelegt.Furthermore, the object is achieved according to the invention by an anchoring element with a shaft and at least one functional area with the features of
Die Erfindung offenbart somit weiterhin ein Verankerungselement mit einem Schaft und zumindest einem funktionalen Element, wobei der Schaft partiell geschlitzt ist und aus Formgedächtnismaterial oder superelastischem Material besteht, und dieser Schaft mittels des funktionalen Elementes in einem ersten Zustand aufgespreizt ist und die Seiten des Schaftes in einem zweiten Zustand aufeinander zubewegt sind.The invention thus further discloses an anchoring element with a shaft and at least one functional element, wherein the shaft is partially slotted and made of shape memory material or superelastic material, and this shaft is spread by the functional element in a first state and the sides of the shaft in a second state are moved towards each other.
Die Erfindung offenbart somit weiterhin ein Verankerungselement mit einem Schaft und zumindest einem funktionalen Element, wobei der Schaft aus mehreren Komponenten besteht und diese Komponenten mittels eines funktionalen Elements aus Formgedächtnismaterial oder superelastischem Material in einem ersten Zustand miteinander verspannt und einem zweiten Zustand gelöst sind.The invention thus further discloses an anchoring element with a shaft and at least one functional element, wherein the shaft consists of several components and these components are clamped together by means of a functional element of shape memory material or superelastic material in a first state and a second state solved.
Gemäß zumindest einer weiteren Ausführungsform sind auf der Oberfläche des Schaftes zumindest partiell Vorsprünge angeordnet.According to at least one further embodiment, at least partially projections are arranged on the surface of the shaft.
Gemäß zumindest einer weiteren Ausführungsform ist auf dem Schaft zumindest partiell ein äußeres Gewinde aufgebracht.According to at least one further embodiment, an external thread is at least partially applied to the shaft.
Gemäß zumindest einer weiteren Ausführungsform weist die Verankerungseinrichtung ein drahtförmiges Element auf und ein Mittenabschnitt des drahtförmigen Elements ist mit der Komponente aus Formgedächtnismaterial oder superelastischem Material verbunden und in dem zweiten Zustand der Komponente ragen freie Endabschnitte des drahtförmigen Elements aus der Ausnehmung hervor.In accordance with at least one further embodiment, the anchoring device comprises a wire-shaped element and a middle section of the wire-shaped element is connected to the component of shape-memory material or superelastic material and in the second state of the component free end sections of the wire-shaped element protrude from the recess.
Gemäß bestimmter Ausführungsformen besteht der Schaft aus mehreren Komponenten aus Formgedächtnismaterial oder superelastischem Material, und diese Komponenten sind mittels eines funktionalen Elements in einem ersten Zustand miteinander verspannt und einem zweiten Zustand gelöst.According to certain embodiments, the shaft is made up of a plurality of components of shape memory material or superelastic material, and these components are in a first state by means of a functional element clamped together and solved a second state.
In bevorzugter Weise ist das Verankerungselement als Knochenverankerungselement zum Verankern in einem Knochen ausgebildet.Preferably, the anchoring element is designed as a bone anchoring element for anchoring in a bone.
In bevorzugter Weise wird das Verankerungselement als Implantatverankerungselement, z. B. für Osteosyntheseplatten, interne Fixateure aber auch zur Fixierung mehrerer Elemente wie Knochenelemente, Bänder, Muskeln und/oder Sehnen eingesetzt. Weiterhin eignet sich das Verankerungselement bei speziellen degenerativ erkrankten Knochen (Osteoporose) und als Alternative zur Fixierung mittels Knochenzement.Preferably, the anchoring element is implant anchoring element, z. B. for osteosynthesis, internal fixators but also for fixing several elements such as bone elements, ligaments, muscles and / or tendons used. Furthermore, the anchoring element is suitable for special degeneratively diseased bones (osteoporosis) and as an alternative to fixation by means of bone cement.
Alternativ zu der medizinischen Anwendung kann das genannte Verankerungselement auch zum Einsatz für zellulare Materialien bzw. Schaumstrukturen, beispielsweise aus Metallen, Kunststoffen oder auch Materialverbunden verwendet werden. Weiterhin kann das Verankerungselement zum Einsetzen in weiche Materialien, wie Gummi eingesetzt werden. In weiterer alternativer Anwendung eignet sich das Verankerungselement als Einsatzelement in Faserkunststoffverbunden.As an alternative to the medical application, said anchoring element can also be used for cellular materials or foam structures, for example of metals, plastics or material composites. Furthermore, the anchoring element can be used for insertion into soft materials, such as rubber. In a further alternative application, the anchoring element is suitable as an insert element in fiber-reinforced plastic composites.
Gemäß der Ausführungsformen sind die jeweilig drahtförmigen Elemente bzw. die erläuterten Komponenten aus einer Formgedächtnislegierung (Formgedächtnismaterial) gebildet. Diese Formgedächtnislegierung gehört zur Gruppe der aktiven Werkstoffe. Dabei handelt es sich um Materialien, die bei Einwirkung eines Feldes als Energiewandler zwischen der wirkenden Feldgröße und der mechanischen Energie fungieren. Hierbei wird beispielsweise durch das Aufbringen von Wärme oder durch Aufbringen eines elektrischen oder magnetischen Feldes eine Formänderung des jeweiligen Bauteils erzeugt, wobei das Bauteil von einem ersten Zustand in einen zweiten Zustand überführt werden kann. Dieser Transfer von dem ersten in den zweiten Zustand ist hierbei reversibel oder irreversibel. Die zur Verfügung stehenden Formgedächtnislegierungen verfügen allgemein über eine hohe Elastizität und gute Verformbarkeit. Weiterhin ist die hohe Kompressibilität derartiger Materialien von Vorteil.According to the embodiments, the respective wire-shaped elements and the illustrated components are formed of a shape memory alloy (shape memory material). This shape memory alloy belongs to the group of active materials. These are materials that act as an energy converter between the acting field size and the mechanical energy when exposed to a field. Here, for example, by the application of heat or by applying an electric or magnetic field, a change in shape of the respective component is generated, wherein the component can be transferred from a first state to a second state. This transfer from the first to the second state is reversible or irreversible. The available shape memory alloys generally have high elasticity and good deformability. Furthermore, the high compressibility of such materials is advantageous.
Bei Formgedächtnislegierungen wird weiterhin eine sogenannte Superelastizität beobachtet, bei der eine pseudoelastische Verformung auftritt, welche die herkömmliche elastische Verformung konventioneller Metalle bis zum 20-fachen übersteigt. Dieser sogenannte superelastische Effekt beruht ebenfalls auf einem Zustandswechsel basierend auf einer Gefügeumwandlung der Formgedächtnislegierungen.In the case of shape memory alloys, so-called superelasticity is also observed, in which a pseudoelastic deformation occurs, which exceeds the conventional elastic deformation of conventional metals up to 20 times. This so-called superelastic effect is also based on a change of state based on a structural transformation of the shape memory alloys.
Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend anhand verschiedener Ausführungsformen in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen näher beschrieben und erläutert.The present invention will be described and explained in more detail below with reference to various embodiments in conjunction with the accompanying drawings.
In den Zeichnungen zeigen:In the drawings show:
Die
Die
Wie in der Ausgangslage der
Gemäß der Ausführungsform ist das drahtförmige Element
Bei der gezeigten ersten Ausführungsform wird durch die Indizierung der Formänderung das drahtförmige Element
Bei einem Einsatz des Verankerungselements bewirkt der vorstehende Endabschnitt
In der gezeigten ersten Ausführungsform ist ein Paar von drahtförmigen Elementen
Bei der gezeigten Ausführungsform wird ein drahtförmiges Element
Bei der Verwendung des Verankerungselements gemäß der ersten Ausführungsform wird in dem Strukturteil, wie beispielsweise einem Knochen eine entsprechende Öffnung geschaffen. Bei der ersten Ausführungsform kann diese Öffnung im Durchmesser geringfügig größer als der Durchmesser des Schaftes
Nachdem das Verankerungselement gemäß der ersten Ausführungsform eingesetzt ist, werden die drahtförmigen Elemente aus Formgedächtnislegierungen aktiviert und somit in den zweiten Zustand überführt. Die Endabschnitte der drahtförmigen Elemente treten hierbei aus den Ausnehmungen und über die Außenkontur des Schaftes
Bei der reversiblen Variante der Formgedächtnislegierung kann ein bereits verankertes Element gemäß der Ausführungsform wieder entfernt werden, indem die drahtförmigen Elemente von dem zweiten Zustand in den ersten Zustand zurückgeführt werden. Dadurch ziehen sich die Endabschnitte der drahtförmigen Elemente in die Ausnehmungen zurück und stehen nicht mehr über die Außenkontur des Schaftes hervor. In diesem Zustand lässt sich das Verankerungselement relativ leicht aus dem Strukturteil, wie beispielsweise dem Knochen herausziehen.In the reversible variant of the shape memory alloy, an already anchored element according to the embodiment can be removed again by returning the wire-shaped elements from the second state to the first state. As a result, the end sections of the wire-shaped elements retract into the recesses and no longer protrude beyond the outer contour of the shaft. In this state, the anchoring element can be relatively easily pulled out of the structural part, such as the bone.
Die
Im ersten Zustand der drahtförmigen Elemente sind diese vollständig in der Ausnehmung
In der gezeigten zweiten Ausführungsform ist ein Paar von oberen und unteren drahtförmigen Elementen
Das Verankerungselement gemäß der zweiten Ausführungsform wird in vergleichbarer Weise wie das Verankerungselement gemäß der ersten Ausführungsform verwendet und eingesetzt. Durch den Abstützeffekt an den Endabschnitten der drahtförmigen Elemente erfolgt bei der zweiten Ausführungsform eine entsprechend hochfeste Verankerung, mit der eine hohe Beanspruchung von Implantaten in zuverlässiger Weise abgestützt werden kann.The anchoring element according to the second embodiment is used and used in a similar manner as the anchoring element according to the first embodiment. Due to the supporting effect on the end portions of the wire-shaped elements in the second embodiment, a correspondingly high-strength anchoring, with the high stress of implants can be supported in a reliable manner.
Die
Bei dieser Ausführungsform ist das drahtförmige Element gleitbeweglich in der koaxialen Ausnehmung
Die
Im ersten Zustand sind die drahtförmigen Elemente
Die Verankerungselemente gemäß der dritten und vierten Ausführungsform werden in ähnlicher Weise eingesetzt und verwendet, wie die Verankerungselemente der ersten und zweiten Ausführungsform. Die schlanke Gestalt der Verankerungselemente gemäß der dritten und vierten Ausführungsform erlaubt den Einsatz in relativ kleinen Öffnungen, wobei der Mittelabschnitt der drahtförmigen Elemente nach der Aktivierung relativ weit über die Außenkontur des Schaftes heraustritt. In den gezeigten Ausführungsformen tritt dieser Mittelabschnitt weiter als der Durchmesser des Schaftes über dessen Außenkontur hervor, wenn die Aktivierung erfolgt ist. Dies ermöglicht eine hochfeste Verankerung des Elements.The anchoring elements according to the third and fourth embodiments are used and used in a similar manner as the anchoring elements of the first and second embodiments. The slender shape of the anchoring elements according to the third and fourth embodiments allows the use in relatively small openings, wherein the central portion of the wire-shaped elements after activation emerges relatively far beyond the outer contour of the shaft. In the embodiments shown, this central portion protrudes further than the diameter of the shank beyond its outer contour when the activation has taken place. This allows a high-strength anchoring of the element.
In der dritten und vierten Ausführungsform werden, ähnlich wie in der ersten und zweiten Ausführungsform bereits erläutert, alternativ Komponenten mit nicht kreisförmigem Querschnitt bzw. blechförmige Komponenten eingesetzt. In the third and fourth embodiments, as already explained in the first and second embodiments, alternatively components with non-circular cross-section or sheet-like components are used.
Die
Die fünfte Ausführungsform wird ähnlich der ersten und zweiten Ausführungsform verwendet und eingesetzt. Bei der fünften Ausführungsform erfolgt nach der Aktivierung ein Heraustreten des Mittelabschnitts der drahtförmigen Elemente über die Kontur des Schaftes hinaus, so dass eine hochfeste Verankerung erreicht wird, welche durch die Verwendung der Vorsprünge verstärkt wird.The fifth embodiment is used and used similarly to the first and second embodiments. In the fifth embodiment, after activation, the middle portion of the wire-shaped elements comes out beyond the contour of the shank, so that a high-strength anchoring is achieved, which is reinforced by the use of the projections.
Alternativ zu der gezeigten fünften Ausführung werden in einer Variante drahtförmige Elemente ohne die dargestellten Vorsprünge eingesetzt. Weiterhin werden alternativ zu der gezeigten Ausführungsform, Komponenten mit nicht-kreisförmigem Querschnitt bzw. blechförmige Komponenten eingesetzt, wie dies bereits mit Bezug auf die erste bis vierte Ausführungsform erläutert ist.As an alternative to the fifth embodiment shown, wire-shaped elements without the projections shown are used in a variant. Furthermore, as an alternative to the embodiment shown, components of non-circular cross-section or sheet-like components are used, as already explained with reference to the first to fourth embodiments.
Die
Auch in der zweiten bis fünften Ausführungsform weist der Schaft eine im Wesentlichen zylindrische Grundform auf und wird in der Regel entlang seiner Längsachse in eine zylindrische Öffnung bzw. Bohrung in dem zugehörigen Strukturteil eingesetzt. Dieses Strukturteil ist beispielsweise ein Knochen bei der Verwendung des Verankerungselements als sogenannter Knochenanker. Das Verankerungselement beinhaltet beim tatsächlichen Einsatz in der Regel weitere Halteeinrichtungen, wie Gewindebohrungen oder dergleichen, die für den jeweils speziellen Anwendungsbereich angebracht werden, um beispielsweise weitere Funktionselemente wie einen internen Fixateur zu halten. Diese weiteren jeweils individuell vorgesehenen Einrichtungen sind in der Darstellung der ersten Ausführungsform zur Vereinfachung weggelassen.Also in the second to fifth embodiments, the shaft has a substantially cylindrical basic shape and is usually inserted along its longitudinal axis in a cylindrical opening or bore in the associated structural part. This structural part is for example a bone when using the anchoring element as a so-called bone anchor. The anchoring element includes in actual use usually further holding devices, such as threaded holes or the like, which are mounted for each specific application area, for example, to hold other functional elements such as an internal fixator. These other individually provided devices are omitted in the illustration of the first embodiment for simplicity.
Die
In der gezeigten sechsten Ausführungsform sind zwei Paare von plattenförmigen Komponenten
In der gezeigten sechsten Ausführungsform werden bei der Aktivierung die plattenförmigen Komponenten voneinander wegbewegt und dadurch aufgespreizt. Alternativ zu dieser Ausführungsform sind in einer Variante die plattenförmigen Komponenten in der Ausgangslage gespreizt und werden durch Aktivierung der Formgedächtnislegierung aufeinander zubewegt. Insbesondere kommen die plattenförmigen Komponenten in einer Endstellung in flächigen Kontakt miteinander. Diese Endstellung wird jedoch nur insoweit erreicht, als keine Fremdkörper oder dergleichen zwischen den plattenförmigen Komponenten sind.In the illustrated sixth embodiment, upon activation, the plate-shaped components are moved away from each other and thereby spread apart. Alternatively to this embodiment, in one variant, the plate-shaped components are spread in the starting position and are moved towards each other by activating the shape memory alloy. In particular, the plate-shaped components come in an end position in surface contact with each other. However, this end position is only achieved insofar as there are no foreign bodies or the like between the plate-shaped components.
Die
Durch die Aktivierung der Formgedächtnislegierung erfolgt in der siebten Ausführungsform eine Verdrehung der freien Seitenkanten
In der gezeigten siebten Ausführungsform sind vier plattenförmige Komponenten gleichmäßig über den Umfang verteilt. Alternativ zu dieser gezeigten Ausführungsform werden in einer Variante zwei oder drei plattenförmige Komponenten vorgesehen. Hier ist es bevorzugt, diese Komponenten in einer Gleichverteilung am Umfang des Schaftes anzuordnen. Somit sind beispielsweise drei Komponenten um jeweils 120° versetzt angeordnet oder zwei Komponenten um 180° versetzt angeordnet.In the seventh embodiment shown, four plate-shaped components are uniformly distributed around the circumference. Alternatively to this embodiment shown, two or three plate-shaped components are provided in a variant. Here it is preferred to arrange these components in a uniform distribution on the circumference of the shaft. Thus, for example, three components are arranged offset by 120 ° or two components arranged offset by 180 °.
In der gezeigten siebten Ausführungsform sind die plattenförmigen Komponenten in der Ausgangslage parallel zu der Längsachse des Schaftes angeordnet und bei Aktivierung bzgl. dieser Achse verdreht. Alternativ zu dieser gezeigten Ausführungsform sind in einer Variante die plattenförmigen Komponenten in der Ausgangslage verdreht und werden durch die Aktivierung parallel zu der Längsachse des Schaftes ausgerichtet. In einer weiteren Variante werden Komponenten, die in der Ausgangslage verdreht sind, mit Komponenten, die in der Ausgangslage parallel angeordnet sind, kombiniert. Beispielsweise erfolgt bei vier plattenförmigen Komponenten die Kombination von gegenüberliegenden plattenförmigen Komponenten in paralleler Ausrichtung in der Ausgangslage mit gegenüberliegenden Komponenten, die in der Ausgangslage verdreht sind.In the seventh embodiment shown, the plate-shaped components are arranged in the starting position parallel to the longitudinal axis of the shaft and rotated when activated with respect to this axis. Alternatively to this embodiment shown, the plate-shaped components are rotated in the starting position in a variant and are aligned by the activation parallel to the longitudinal axis of the shaft. In a further variant, components which are twisted in the starting position are combined with components which are arranged in parallel in the starting position. For example, in four plate-shaped components, the combination of opposing plate-shaped components in parallel alignment in the starting position with opposite components, which are twisted in the starting position.
Auch in der sechsten und siebten Ausführungsform weist der Schaft eine im Wesentlichen zylindrische Grundform auf und wird in der Regel entlang seiner Längsachse in eine zylindrische Öffnung bzw. Bohrung in dem zugehörigen Strukturteil eingesetzt. Dieses Strukturteil ist beispielsweise ein Knochen bei der Verwendung des Verankerungselements als sogenannter Knochenanker. Das Verankerungselements beinhaltet beim tatsächlichen Einsatz in der Regel weitere Halteeinrichtungen, wie Gewindebohrungen oder dergleichen, die für den jeweils speziellen Anwendungsbereich angebracht werden, um beispielsweise weitere Funktionselemente wie einen internen Fixateur zu halten. Diese weiteren jeweils individuell vorgesehenen Einrichtungen sind in der Darstellung der ersten Ausführungsform zur Vereinfachung weggelassen.Also in the sixth and seventh embodiments, the shaft has a substantially cylindrical basic shape and is usually inserted along its longitudinal axis into a cylindrical opening or bore in the associated structural part. This structural part is for example a bone when using the anchoring element as a so-called bone anchor. The anchoring element in actual use usually includes other holding devices, such as threaded holes or the like, which are mounted for the particular application area, for example, to hold other functional elements such as an internal fixator. These other individually provided devices are omitted in the illustration of the first embodiment for simplicity.
Bei der Verwendung der Verankerungselemente gemäß der sechsten und siebten Ausführungsform wird zunächst, ähnlich wie bei den voran genannten Ausführungsformen eine Öffnung bzw. eine Bohrung in dem Strukturteil geschaffen, wobei der Durchmesser dieser Öffnung geringfügig größer als der Durchmesser des Schaftes ist. Das Verankerungselement wird in diese Öffnung eingesetzt und zur weiteren Befestigung entlang der Längsachse des Schaftes eingeschlagen, so dass sich die plattenförmigen Elemente in das Strukturteil einschneiden. Mit der Aktivierung erfolgt eine entsprechende Verspreizung der plattenförmigen Elemente, so dass eine hochfeste Verankerung erreicht werden kann.When using the anchoring elements according to the sixth and seventh embodiments, first, similar to the aforementioned embodiments, an opening or a bore is provided in the structural part, wherein the diameter of this opening is slightly larger than the diameter of the shank. The anchoring element is inserted into this opening and hammered for further attachment along the longitudinal axis of the shaft, so that the plate-shaped elements cut into the structural part. With the activation takes place a corresponding spreading of the plate-shaped elements, so that a high-strength anchorage can be achieved.
Die
Der Schaft
Das Verankerungselement gemäß der achten Ausführungsform wird im Wesentlichen eingesetzt und verwendet wie die Verankerungselemente der ersten und zweiten bzw. der dritten und vierten Ausführungsform. Hierbei wird eine geringfügig größere Bohrung in dem Strukturteil geschaffen und der Schaft in diese Bohrung eingesetzt. Nach der Aktivierung öffnet sich die spiralförmige Platte und ermöglicht so die Verankerung des Elementes. Durch die spiralförmig federnde Gestalt wird eine zuverlässige Verankerung erreicht, wobei jedoch eine gewisse elastische Lagerung eine weitere Beschädigung des Strukturteils auf Grund von partiellen Belastungen verhindert.The anchoring element according to the eighth embodiment is essentially used and used as the anchoring elements of the first and second or the third and fourth embodiment. Here, a slightly larger bore is created in the structural part and the shaft inserted into this hole. After activation, the spiral plate opens, allowing anchoring of the element. Due to the spirally resilient shape a reliable anchoring is achieved, but a certain elastic support prevents further damage to the structural part due to partial loads.
Die
In der neunten Ausführungsform ist der Schaft
Durch die Aktivierung der Formgedächtnislegierung wird die Komponente
Das Verankerungselement gemäß der neunten Ausführungsform wird ähnlich den Verankerungselementen der vorangehenden Ausführungsformen eingesetzt, wobei zunächst eine geringfügig größere Bohrung in dem Strukturteil geschaffen wird. Durch die kappenförmige Ausgestaltung kann das gezeigte Verankerungselement einfach in diese Bohrung eingeführt werden, selbst dann, wenn es nicht direkt koaxial angesetzt werden kann. Nach der Aktivierung öffnet sich die Kappe, so dass die hervorstehenden Kanten als Haken wirken und ein Herausziehen des Verankerungselements verhindern und so eine sichere Verankerung schaffen.The anchoring element according to the ninth embodiment is used similarly to the anchoring elements of the preceding embodiments, wherein initially a slightly larger bore is provided in the structural part. Due to the cap-shaped configuration, the anchoring element shown can be easily inserted into this hole, even if it can not be directly applied coaxially. After activation, the cap opens so that the protruding edges act as hooks and prevent withdrawal of the anchoring element, thus providing a secure anchorage.
Die
Durch die Aktivierung des Drahtes
Die
Durch die Überführung der Formgedächtnislegierung in den zweiten Zustand expandiert die spiral- oder schraubenförmige Komponente
Auch in der zehnten und elften Ausführungsform weist der Schaft eine im Wesentlichen zylindrische Grundform auf und wird in der Regel entlang seiner Längsachse in eine zylindrische Öffnung bzw. Bohrung in dem zugehörigen Strukturteil eingesetzt. Dieses Strukturteil ist beispielsweise ein Knochen bei der Verwendung des Verankerungselements als sogenannter Knochenanker. Das Verankerungselement beinhaltet beim tatsächlichen Einsatz in der Regel weitere Halteeinrichtungen, wie Gewindebohrungen oder dergleichen, die für den jeweils speziellen Anwendungsbereich angebracht werden, um beispielsweise weitere Funktionselemente wie einen internen Fixateur zu halten. Diese weiteren jeweils individuell vorgesehenen Einrichtungen sind in der Darstellung der ersten Ausführungsform zur Vereinfachung weggelassen.Also in the tenth and eleventh embodiments, the shaft has a substantially cylindrical basic shape and is usually inserted along its longitudinal axis in a cylindrical opening or bore in the associated structural part. This structural part is for example a bone when using the anchoring element as a so-called bone anchor. The anchoring element includes in actual use usually further holding devices, such as threaded holes or the like, which are mounted for each specific application area, for example, to hold other functional elements such as an internal fixator. These other individually provided devices are omitted in the illustration of the first embodiment for simplicity.
Die Verankerungselemente gemäß der zehnten und elften Ausführungsform werden ähnlich wie die Verankerungselemente der dritten und vierten Ausführungsform verwendet und eingesetzt. Im aktivierten Zustand treten die Endabschnitte der Drähte unter einem spitzen Winkel über die Kontur des Schaftes heraus und verhaken sich in dem Strukturteil. Somit wird eine richtungsabhängige Verankerung des Elements erreicht.The anchoring elements according to the tenth and eleventh embodiments are used and used similarly to the anchoring elements of the third and fourth embodiments. When activated, the end portions of the wires exit at an acute angle beyond the contour of the shaft and become entangled in the structural member. Thus, a directional anchoring of the element is achieved.
Die
Die
Auch in der zwölften und dreizehnten Ausführungsform weist der Schaft eine im Wesentlichen zylindrische Grundform auf und wird in der Regel entlang seiner Längsachse in eine zylindrische Öffnung bzw. Bohrung in dem zugehörigen Strukturteil eingesetzt. Dieses Strukturteil ist beispielsweise ein Knochen bei der Verwendung des Verankerungselements als sogenannter Knochenanker. Das Verankerungselement beinhaltet beim tatsächlichen Einsatz in der Regel weitere Halteeinrichtungen, wie Gewindebohrungen oder dergleichen, die für den jeweils speziellen Anwendungsbereich angebracht werden, um beispielsweise weitere Funktionselemente wie einen internen Fixateur zu halten. Diese weiteren jeweils individuell vorgesehenen Einrichtungen sind in der Darstellung der ersten Ausführungsform zur Vereinfachung weggelassen.Also in the twelfth and thirteenth embodiments, the shank has a substantially cylindrical basic shape and is usually inserted along its longitudinal axis into a cylindrical opening or bore in the associated structural part. This structural part is for example a bone when using the anchoring element as a so-called bone anchor. The anchoring element includes in actual use usually further holding devices, such as threaded holes or the like, which are mounted for each specific application area, for example, to hold other functional elements such as an internal fixator. These other individually provided devices are omitted in the illustration of the first embodiment for simplicity.
Bei dem Verankerungselement gemäß der zwölften Ausführungsform bzw. der dreizehnten Ausführungsform wird zunächst eine Öffnung bzw. eine Bohrung in dem Strukturteil geschaffen, die geringfügig kleiner als der Durchmesser des Elements ist. Dieses Element wird anschließend in bekannter Weise in diese Bohrung eingeschlagen. Auf Grund des Durchmesserunterschiedes zwischen dem Element und der Bohrung wird das Element sicher in der Bohrung gehalten.In the anchoring element according to the twelfth embodiment and the thirteenth embodiment, respectively, an opening or a bore is provided in the structural part, which is slightly smaller than the diameter of the element. This element is then hammered into this hole in a known manner. Due to the difference in diameter between the element and the bore, the element is securely held in the bore.
Zum Entfernen des Verankerungselements gemäß der zwölften Ausführungsform wird das Kernelement entfernt und die Formgedächtnislegierung in den Komponenten aktiviert, so dass sich diese nach innen verformen und den wirksamen Außendurchmesser des Elementes reduzieren kann.To remove the anchoring element according to the twelfth embodiment, the core element is removed and the shape memory alloy is activated in the components, so that they after deform inside and reduce the effective outer diameter of the element.
Auf Grund der Reduktion des Außendurchmessers lässt sich somit das Verankerungselement einfach entfernen.Due to the reduction of the outer diameter, thus the anchoring element can be easily removed.
Gemäß der dreizehnten Ausführungsform erfolgt das Entfernen des Verankerungselements dadurch, dass zunächst das aus einer Formgedächtnislegierung bestehende Kernelement aktiviert und herausgezogen wird. Dadurch lösen sich die einzelnen Komponenten von dem spitzen Abschnitt und können nacheinander entnommen werden.According to the thirteenth embodiment, the removal of the anchoring element is performed by first activating and pulling out the core member made of a shape memory alloy. As a result, the individual components detach from the pointed section and can be removed one after the other.
In der zwölften und dreizehnten Ausführungsform ist die Außenkontur des Schaftes im wesentlichen glatt ausgebildet. Alternativ zu diesen Ausführungsformen ist die Außenfläche des Schaftes mit einer Verzahnung oder mit Vorsprüngen versehen. Insbesondere weist eine vierzehnte und fünfzehnte Ausführungsform, wie sie in den
Die vorangehend erläuterten Ausführungsformen zeigen ein Verankerungselement, wobei eine Komponente aus einem Formgedächtnismaterial aktiviert wird, um das Verankerungselement in einem Strukturteil zu verankern. In einer alternativen Ausführung bzw. in einer alternativen Verwendung der vorangehend erläuterten Ausführungsformen wird die Komponente aus Formgedächtnismaterial aktiviert, um ein Verankerungselement in einem Strukturteil zu lockern. Beispielsweise wird hierzu auf die erste Ausführungsform hingewiesen, wobei in einer alternativen Anwendung der Schaft
Die Ausführungsformen zeigen ein Verankerungselement mit einem Schaft
In bevorzugter Weise weist bei einigen Ausführungsformen der Schaft
Gemäß bestimmter Ausführungsformen ist die Komponente in einem ersten Zustand vollständig in der Ausnehmung
Gemäß zumindest einer weiteren Ausführungsform ist zumindest ein Vorsprung
Gemäß bestimmter Ausführungsformen ist die Komponente
Gemäß zumindest einer weiteren Ausführungsform geht eine Außenfläche
Gemäß bestimmter Ausführungsformen ist die Komponente
Gemäß bestimmter Ausführungsformen weist der Schaft
Gemäß zumindest einer weiteren Ausführungsform weist die Verankerungseinrichtung ein drahtförmiges Element
Gemäß bestimmter Ausführungsformen besteht der Schaft
Gemäß zumindest einer weiteren Ausführungsform ist die Komponente
Gemäß dieser Ausführungsform ist die Verankerungseinrichtung
Die Verankerungseinrichtung weist ein drahtförmiges Element
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist zumindest ein Vorsprung auf dem draht- oder blechförmigen Element der Verankerungseinrichtung ausgebildet.In accordance with at least one embodiment, at least one projection is formed on the wire-shaped or sheet-like element of the anchoring device.
Gemäß zumindest einer weiteren Ausführungsform ist die Komponente aus Formgedächtnismaterial oder superelastischem Material als Hülle oder Hülse ausgebildet, die den Schaft umgibt und zumindest einen Vorsprung aufweist, wobei sich diese Hülse bei einem Übergang von einem ersten Zustand in einen zweiten Zustand in Längsrichtung des Schaftes dehnt oder staucht.According to at least one further embodiment, the component of shape memory material or superelastic material is formed as a sheath or sleeve which surrounds the shaft and has at least one projection, which sleeve expands upon transition from a first state to a second state in the longitudinal direction of the shaft or compresses.
Gemäß zumindest einer weiteren Ausführungsform ist die Komponente aus Formgedächtnismaterial oder superelastischem Material integral mit dem Schaft ausgebildet und weist mindestens einen Vorsprung auf, wobei sich diese bei einem Übergang von einem ersten Zustand in einen zweiten Zustand dehnt oder staucht.In accordance with at least one further embodiment, the component of shape-memory material or super-elastic material is formed integrally with the shaft and has at least one projection, which expands or bends on a transition from a first state to a second state.
Gemäß zumindest einer weiteren Ausführungsform wird ein Verankerungselement mit einem Schaft
Gemäß zumindest einer weiteren Ausführungsform wird ein Verankerungselement mit einem Schaft
Gemäß zumindest einer derartigen Ausführungsform sind auf der Oberfläche des Schaftes
Gemäß zumindest einer weiteren Ausführungsform ist auf dem Schaft
In bevorzugter Weise ist das Verankerungselement als Knochenverankerungselement zum Verankern in einem Knochen ausgebildet.Preferably, the anchoring element is designed as a bone anchoring element for anchoring in a bone.
Die Ausführungsformen zeigen ein Verankerungselement mit einem Schaft und zumindest einem Funktionsbereich zum Verankern in einem Strukturteil, wobei der Funktionsbereich zumindest eine Komponente aus Formgedächtnismaterial oder superelastischem Material aufweist, die zum Verankern oder Lockern in dem Strukturteil wirksam ist, oder der Schaft partiell geschlitzt ist und aus Formgedächtnismaterial oder superelastischem Material besteht, und dieser Schaft in einem ersten Zustand aufgespreizt und in einem zweiten Zustand Seiten des Schaftes auf einander zubewegt sind, oder der Schaft aus mehreren Komponenten besteht, und diese Komponenten mittels eines funktionalen Elements aus Formgedächtnismaterial oder superelastischem Material in einem ersten Zustand miteinander verspannt und einem zweiten Zustand gelöst sind. Das Verankerungselement kann auch im Wesentlichen vollständig aus dem Formgedächtnismaterial (Formgedächtnislegierung, FGL) bestehen, zumindest beispielsweise der ganze Funktionsbereich.The embodiments show an anchoring element with a shaft and at least one functional area for anchoring in a structural part, wherein the functional area comprises at least one component of shape-memory material or super-elastic material, which is effective for anchoring or loosening in the structural part, or the shaft is partially slotted and out Shape memory material or superelastic material, and this shaft is spread in a first state and in a second state sides of the shaft are moved towards each other, or the shaft consists of several components, and these components by means of a functional element of shape memory material or superelastic material in a first Condition clamped together and a second state are solved. The anchoring element can also consist essentially completely of the shape memory material (shape memory alloy, FGL), at least for example the entire functional area.
Gleiches gilt jedenfalls hinsichtlich der Ausbildung des Funktionsbereiches aus superelastischem Material.The same applies in any case with regard to the formation of the functional area of super-elastic material.
Die Erfindung betrifft ferner ein modulares Verankerungssystem mit einer Mehrzahl von Verankerungselementen der beschriebenen Art, die in Abhängigkeit von dem Einsatzgegebenheiten fallspezifisch zum Einsatz kommen und entsprechend ausgewählt werden. Auch der gemeinsame Einsatz einer Mehrzahl von ggf. unterschiedlichen Verankerungselementen ist möglich.The invention further relates to a modular anchoring system with a plurality of anchoring elements of the type described, which are used depending on the circumstances of use case-specific and are selected accordingly. The joint use of a plurality of possibly different anchoring elements is possible.
Claims (24)
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| DE201110106653 DE102011106653A1 (en) | 2011-07-05 | 2011-07-05 | Anchoring element for modular anchoring system, particularly for use as bone anchoring element in operative treatment of bone fractures, is provided with functional shaft and functional area for anchoring in structure part |
Applications Claiming Priority (1)
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| DE201110106653 DE102011106653A1 (en) | 2011-07-05 | 2011-07-05 | Anchoring element for modular anchoring system, particularly for use as bone anchoring element in operative treatment of bone fractures, is provided with functional shaft and functional area for anchoring in structure part |
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