DE60206700T2

DE60206700T2 - Befestigungsvorrichtung für Knochenteile

Info

Publication number: DE60206700T2
Application number: DE60206700T
Authority: DE
Inventors: Lowell Scott Weil Sr.; Anne Celine Godest
Original assignee: DePuy Ireland ULC
Current assignee: DePuy Ireland ULC
Priority date: 2001-07-02
Filing date: 2002-07-01
Publication date: 2006-07-20
Anticipated expiration: 2022-07-02
Also published as: EP1273272A3; ATE306858T1; EP1273272A2; DE60206700D1; EP1273272B8; CA2391635A1; US20030040751A1; US20040249381A1; CA2391635C; US6811552B2; AU5072102A; EP1273272B1; AU783705B2

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Befestigung von Knochenteilen, wie insbesondere Metatarsalkopfteilen, beispielsweise im Rahmen einer Korrektur durch Weil-Osteotomie.
Die Weil-Osteotomie ist eine Operation, bei der an einem Metatarsalkopf ein zur Fußsohle paralleler Schnitt vorgenommen wird und ein Teil nach hinten versetzt wird und dann die Knochenteile miteinander fest verbunden werden.
Man verwendet gewöhnlich zur Verbindung der Knochenfragmente oder Knochenelemente kleiner Größe chirurgische Schrauben, die mit Gewinde versehene Abschnitte enthalten, die dazu bestimmt sind, sich in die beiden Knochenteile einzuschrauben, die dazu bestimmt sind, zueinander gehalten zu werden, und es ist bekannt, den an solchen Schrauben vorhandenen Gewinden verschiedene Steigungen zu geben, um eine gute Verankerung und eine für die Knochenkorrektur und die Osteointegration günstige Kompressionswirkung zu gewährleisten. Derartige Schrauben werden beispielsweise in dem französischen Patent FR 2 788 960 beschrieben, auf welchem der Oberbegriff des Anspruchs 1 beruht.
Diese Schrauben, die beispielsweise aus einem biokompatiblen Material wie Titan bestehen, sind insbesondere aufgrund ihrer kleinen Größe schwer in genauer Weise zu manipulieren. Sie besitzen häufig einen komplizierten Aufbau, der ihre Herstellungskosten erhöht. Schließlich erfordern sie die Verwendung von Hilfsgeräten, die im Allgemeinen große Abmessungen besitzen und für eine genaue Überprüfung der exakten Stellung der in den Knochenfragmenten angebrachten Schraube nicht gut geeignet sind sind.
Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, diese Nachteile zu beseitigen und eine Vorrichtung zur Knochenbefestigung zu schaffen, die besonders leicht zu handhaben ist und einzusetzen ist und eine hervorragende Konsolidierung gewährleistet.
Gegenstand der Erfindung ist eine Vorrichtung zur gegenseitigen Befestigung von Knochenteilen, insbesondere Knochenteilen kleiner Größe, beispielsweise von Metatarsalkopfteilen, die die Form eines Dorns hat, der einen lang gestreckten Schaft aufweist, auf den nach einer Materialschwächungszone, die die Durchtrennung gestattet, ein Befestigungselement folgt, das sich kegelstumpfförmig erstreckt, so dass der Durchmesser in Richtung auf das freie vordere Ende des Elements zu abnimmt, und auf dieser kegelstumpfförmigen Fläche ein Gewinde aufweist, dessen Steigung von dem vorderen Ende an allmählich abnimmt, und bei dem die Scheitel der Gewindegänge, deren Böden von dieser kegelstumpfförmigen Fläche gebildet werden, einem zur Achse des Dorns koaxialen geometrischen Zylinder eingeschrieben sind, wobei das vordere Ende so abgeschrägt ist, dass ein schneidendes Ende gebildet wird, um ein selbstschneidendes Einschrauben in die Knochenteile zu gestatten.
Dadurch ergibt sich eine zunehmende Vergrößerung der Gewindetiefe von der Schwächungszone an auf das vordere freie Ende zu.
Der hintere Teil des Befestigungselements, der sich auf die Schwächungszone zu erstreckt, weist Längsnuten auf, die die Gewindegänge in dieser Zone teilweise unterbrechen, um die Einführung von entsprechenden Fingern eines Werkzeugs zu gestatten, das im gegebenen Fall die Ausschraubung des Befestigungselements durch Drehung in einer Richtung gestattet, die zu der Richtung der Drehung, die seine Einschraubung in die Knochenteile gestattet hat, entgegengesetzt ist.
Das selbstbohrende Ende ist vorzugsweise von einer Trokar-Spitze gebildet, die beispielsweise von drei schrägen und winkelmäßig um 120° versetzten Flächen geformt ist.
Der Schaft der Spindel, der mit dem eigentlichen Befestigungselement durch eine Schwächung verbunden ist, die eine durchtrennbare Zone bildet, weist vorzugsweise eine Zylinderfläche auf, die glatt ist oder anders behandelt ist, um den Angriff in einem rotierenden Gerät wie einer Bohrmaschine zu erleichtern.
Der durchtrennbare Teil ist vorteilhafterweise in Form einer Nut mit im Wesentlichen dreieckigem Querschnitt ausgeführt, dessen Spitze einen im Wesentlichen spitzwinkligen Nutboden bildet, der den Bruch durch winkelmäßiges Kippen des Befestigungselements bezüglich der Stange erleichtert, wobei gleichzeitig eine vollkommene Festigkeit gegenüber den bei dem Eintreiben des Befestigungselements in die Knochenteile erzeugten Belastungen gewährleistet wird.
Der erfindungsgemäße Dorn kann auf diese Weise dazu verwendet werden, zwei Knochenfragmente, die der Chirurg zuvor jeweils positioniert hat, zu verbinden und aneinander anzudrücken, worauf eventuell ein Loch mit einem Dorn mit kleinerem Durchmesser vorgebohrt wird und der erfindungsgemäße Dorn bis in seine endgültige Stellung eingeführt und kompressiv eingeschraubt wird, worauf ein Bruch der durch trennbaren Zone und die Entfernung des eigentlichen Schafts des Dorns folgt.
Bei einer vorteilhaften Ausführungsform kann man zum Bohren des Vorlochs einen Gewindedorn mit kleinerem Durchmesser verwenden, wonach man den erfindungsgemäßen Dorn anbringt, was zwischen den Gewinden Verlagerungen von kleinen Volumen von Knochenmaterialien bewirkt, was die Osteointegration erleichtert.
Vorzugsweise und erfindungsgemäß fasst man eine Vielzahl von erfindungsgemäßen Dornen, die verschiedene Abmessungen hinsichtlich Länge und/oder Gewindescheiteldurchmesser und/oder Konizität und/oder Steigung haben, in einem Satz zusammen.
Die Dorne eines Satzes unterscheiden sich vorzugsweise durch die Länge des implantierbaren Befestigungselements, wobei der Gewindegangscheiteldurchmesser unverändert bleibt.
Die Anzahl von verschiedenen Größen von Dornen eines solchen Satzes oder Kits beträgt vorteilhafterweise zwischen 10 und 16, wobei der Satz für jede Größe einen oder mehrere Dorne haben kann.
Die Abmessungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung erstrekken sich vorzugsweise in den folgenden Bereichen:

– Länge des Befestigungselements zwischen seiner Spitze und dem Boden der abtrennbaren Nut: 9 mm bis 40 mm,
– Konizität des Befestigungselements 0,75° ± 0,5°,
– mittlerer Durchmesser der kegelstumpfförmigen Fläche: 1,2 mm,
– Durchmesser des geometrischen Gewindegangzylinders: 2 mm bis 2,5 mm,
– Änderung der Gewindesteigung (von) 0,5 mm an der Spitze bis 1,8 mm am hinteren Ende, wobei diese Werte um ± 0,5 mm schwanken können.

Die Gewindegangquerschnitte sind vorzugsweise im Wesentlichen dreieckig mit einer geneigten Seite auf das vordere Ende des Befestigungselements zu und einer im Wesentlichen zur Achse des Dorns senkrechten Seite auf das hintere Ende des Befestigungselements zu.
Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels, wobei auf die beiliegende Zeichnung Bezug genommen wird. In dieser zeigen:
1 eine Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Dorns von kleiner Länge,
2 eine vergrößerte Ansicht des vorderen Endes des Dorns,
3 eine vergrößerte Schnittansicht III-III von 2,
4 eine vergrößerte Seitenansicht des die Bruchzone umfassenden Teils,
5 eine Ansicht ähnlich 1 eines Dorns großer Länge,
6 eine 2 entsprechende Ansicht dieses Dorns.
Man bezieht sich zunächst auf die 1 bis 4.
In diesen Figuren ist eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Dorns dargestellt, der aus Titan der Sorte TA6V der Norm ISO 5832/3 besteht und eine Länge von 114 mm hat. Dieser Dorn besitzt einen langen zylindrischen Schaft 1, der bei einer dreieckigen Nut 2 endet, die eine durchtrennbare Schwächungszone bildet. Vom Boden dieser dreieckigen Nut 2 an erstreckt sich das eigentliche Befestigungselement 3.
Dieses Element besitzt, wie man in 2 besser sieht, eine Kegelstumpfform mit geringer Konizität und endet am vorderen Ende mit einer Trokar-Spitze 4, die von drei abgeschrägten Flächen gebildet ist, die winkelmäßig um 120° um die Längsachse des Dorns versetzt sind.
Vom vorderen Ende an, genauer gesagt vom hinteren Ende der Spitze 4 an, besitzt der Dorn ein Gewinde, dessen vordere Gewindegangflanken nach vorne und nach innen geneigt sind, während die hinteren Flanken zur Achse im Wesentlichen senkrecht sind.
Wie man in 2 sieht, nimmt die Gewindesteigung von dem Wert 1,76 mm allmählich bis zu dem Wert 0,50 mm hinten bei der letzten Windung des Gewindes ab.
Der Nutbodendurchmesser am vorderen Ende beträgt 1 mm und 1,4 mm am hinteren Ende, wobei der mittlere Durchmesser 1,2 mm in der zentralen Zone des Elements 3 beträgt. Erfindungsgemäß sind die Gewindegangscheitel alle einem geometrischen Zylinder D mit einem Durchmesser von 2 mm eingeschrieben.
Auf diese Weise nimmt die Tiefe der Nut des Gewindegangs allmählich nach vorne zu, wobei Gewindegänge mit einer zunehmenden Höhe gebildet werden, um eine sehr verbesserte Verankerung zu gewährleisten, die in Kombination mit der durch die Änderung der Steigung des Gewindes gewährleisteten allmählichen Anziehung die Kohäsion und dann die Osteointegration der verbundenen Knochenfragmente beträchtlich erhöht.
Auf Höhe der Nut 2 sind zwei diametral entgegengesetzte Längsrillen 5 eingefräst, deren Tiefe die Tiefe der Nut 2 nicht überschreitet, wie man insbesondere in 3 sieht. Diese Rillen erstrecken sich zum Teil in dem vorderen Ende des eigentlichen Schafts 1 und erstrecken sich über einen großen Teil der hinteren Hälfte des Elements 3.
Die Verwendung des erfindungsgemäßen Dorns findet folgendermaßen statt:
Bei einer Weil-Osteotomie nähert der Chirurg die beiden zu verbindenden Metatarsalknochenfragmente und fixiert sie provisorisch mit Hilfe von Zangen in der Stellung, die sie einnehmen müssen. Nötigenfalls bohrt er dann an der zur Aufnahme des Elements 3 vorgesehenen Stelle ein Loch mit einem Bohrer oder einem Dorn, der vorzugsweise mit Gewinde versehen ist und dessen Außendurchmesser kleiner als der Durchmesser des Elements 3 ist. Er misst dann mit einem Lineal die Länge des gewünschten Elements 3. Nach Entnahme des Bohrdorns setzt er den Dorn 1 mit der geeigneten Abmessung in die Spindel einer Vorrichtung wie einer Bohrmaschine ein und schraubt das das Ende des Dorns bildende Element 3 in das vorgebohrte Loch. Bei dem Eintreiben des Elements 3 werden die zu verbindenden Knochenfragmente allmählich gegeneinander gepresst. Der Chirurg überprüft dann, ob das Element 3 in der gewünschten Tiefe eingesetzt ist, indem er die Stellung des Nutbodens 3 bezüglich der Knochenrinde überprüft.
Danach verbiegt er den Schaft 1 bezüglich des Elements 3, was einen glatten Bruch in der Zone 2 bewirkt, und das Element 3 bleibt auf diese Weise in seiner endgültigen Stellung.
Wenn der Chirurg das Element 3 entfernen möchte, verwendet er eine Glockenfräse, um den Umfang des hinteren Endes des Elements 3 freizulegen. Dann verwendet er ein Hilfsgerät in Form eines Schraubendrehers, der an seinem vorderen Ende zwei parallele Finger in Längsrichtung besitzt, die in die beiden Längsrillen 5 des hinteren Endes des Elements 3 eintreten können, in denen sie sich abstützen. Das Ausschrauben findet auf diese Weise einfach statt, wobei die Drehung die Extraktion des Befestigungselements 3 bewirkt.
In 4 ist unter Verwendung derselben Bezugszahlen ein Dorn mit einem Teil 3 großer Länge dargestellt, wobei die Durchmesserabmessungen identisch bleiben. Die Längsrille 5 besitzt vorzugsweise dieselbe Länge wie die Längsrille 5 von 2, so dass sie nicht mehr den größeren Teil der hinteren Hälfte des Elements 3 einnimmt.

Claims

Vorrichtung zur gegenseitigen Befestigung von Knochenteilen, insbesondere Knochenteilen kleiner Größe, beispielsweise von Metatarsalkopfteilen, die die Form eines Dorns hat, der einen langgestreckten Schaft (1) aufweist, auf den nach einer Materialschwächungszone (2), die die Durchtrennung gestattet, ein Befestigungselement (3) folgt, das sich kegelstumpfförmig erstreckt, so dass der Durchmesser in Richtung auf das freie vordere Ende (4) des Elements zu abnimmt, und auf dieser kegelstumpfförmigen Fläche ein Gewinde aufweist, dessen Steigung von dem vorderen Ende an allmählich abnimmt und bei dem die Scheitel der Gewindegänge, deren Böden von dieser kegelstumpfförmigen Fläche gebildet werden, einem zur Achse des Dorns koaxialen geometrischen Zylinder (D) eingeschrieben sind, wobei das vordere Ende (4) so abgeschrägt ist, dass ein schneidendes Ende gebildet wird, um ein Einschrauben in die Knochenteile zu gestatten, dadurch gekennzeichnet, dass der hintere Teil des Befestigungselements (3), der sich auf die Schwächungszone (2) zu erstreckt, Längsnuten (5) aufweist, die die Gewindegänge in dieser Zone teilweise unterbrechen, um die Einführung von entsprechenden Fingern eines Werkzeugs zu gestatten, das die Ausschraubung des Befestigungselements durch Drehung in einer zur selbstschneidenden Drehung umgekehrten Richtung gestattet.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der durchtrennbare Teil in Form einer Nut (2) mit im wesentlichen dreieckigem Querschnitt (4) ausgeführt ist, dessen Spitze einen im wesentlichen spitzen Nutboden bildet, der das Brechen des Befestigungselements durch Winkelverschwenkung bezüglich des Schafts gestattet, wobei gleichzeitig eine hohe Festigkeit gegenüber den bei der Eintreibung des Befestigungselements in die Knochenteile erzeugten Belastungen gewährleistet wird.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Querschnitte der Gewindegänge im wesentlichen dreieckig sind und eine geneigte Seite auf das vordere Ende (4) des Befestigungselements zu und eine zur Achse des Dorns im wesentlichen senkrechte Seite auf den hinteren Teil des Befestigungselements (3) zu aufweisen.
Satz von Vorrichtungen nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass er eine Vielzahl von Vorrichtungen aufweist, bei denen die Abmessungen des Befestigungselements (3) in mindestens einem der folgenden Parameter variieren: Länge, Durchmesser der Gewindegangscheitel, Konizität, Steigung.
Satz nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtungen des Satzes verschiedene Längen der Befestigungselemente (3) aufweisen, während der Durchmesser des geometrischen Zylinders, dem die Gewindegangscheitel eingeschrieben sind, konstant bleibt.