DE102009053880A1

DE102009053880A1 - Medizinische Sicherungsschraube, medizinische Schraubverbindung, medizinische Vorrichtung sowie Verfahren zum Herstellen einer medizinischen Sicherungsschraube

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Publication number: DE102009053880A1
Application number: DE102009053880A
Authority: DE
Inventors: Winfried K.W. Holscher
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2009-09-07
Filing date: 2009-11-20
Publication date: 2011-03-10

Abstract

Die Erfindung betrifft eine medizinische, insbesondere chirurgische Sicherungsschraube für eine Schraubverbindung, mit einem Körper (2) aus Titan, einer Titanlegierung, Edelstahl, Kunststoff, Keramik oder einem resorbierbaren Material, mit Außengewinde (3) mit mindestens eine von zwei Gewindezähnen (9, 7) begrenzten Sicherungsgewindegangwindung (6), deren Querschnittsprofil im Vergleich zu dem Querschnittsprofil mindestens einer weiteren Gewindegangwindung (11), vorzugsweise im Vergleich zu mehreren weiteren Gewindegangwindungen (11), bevorzugt im Vergleich zu der überwiegenden Anzahl von Gewindegangwindungen (11), zum Erhöhen des Kraftschlusses einer die Sicherungsschraube (1) aufweisenden Schraubverbindung verformt ist, wobei ausschließlich einer der den Sicherungsgewindegangwindung (6) begrenzenden Gewindezähne (9, 7) in ausschließlich eine Axialrichtung deformiert ist und die zu dem deformierten Gewindezahn (7) benachbarten Gewindezähne (9, 10) nicht deformiert sind, oder dass beide die Sicherungsgewindegangwindung (6) begrenzenden Gewindezähne (7, 7) ausschließlich in eine gemeinsame Axialrichtung deformiert sind.

Description

Die Erfindung betrifft eine medizinische, insbesondere chirurgische, Sicherungsschraube für eine Schraubverbindung, mit einem Körper aus Titan, einer Titanlegierung, Edelstahl, Kunststoff, Keramik oder einem resorbierbaren Material, insbesondere PDLLA, mit Außengewinde, welches mindestens eine von zwei Gewindezähnen begrenzte Sicherungsgewindegangwindung aufweist, deren Querschnittsprofil in dem Vergleich zu dem Querschnittsprofil mindestens einer weiteren Gewindegangwindung, vorzugsweise im Vergleich zu mehreren weiteren Gewindegangwindungen, bevorzugt im Vergleich zu der überwiegenden Anzahl von Gewindegangwindungen zum Erhöhen des Kraftschlusses einer die Sicherungsschraube aufweisenden Schraubverbindung verformt ist. Ferner betrifft die Erfindung eine Schraubverbindung mit einer Sicherungsschraube sowie ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Herstellen einer vorher genannten Sicherungsschraube.
Medizinische, insbesondere chirurgische, Schrauben werden auf dem Medizinsektor für vielfältige Einsatzzwecke eingesetzt. Ein Haupteinsatzgebiet von chirurgischen Schrauben ist das Verblocken von Knochenplatten. Bei einer derartigen Anwendung ist die chirurgische Schraube als Knochenschraube ausgebildet und weist neben einem oberen, meist konischen Außengewinde ein unteres Knochenschraubengewinde zum Einschrauben in den Knochen auf. Das Außengewinde, dessen Durchmesser bevorzugt größer ist als der des Knochenschraubengewindes dient zum Zusammenwirken mit einer, vorzugsweise, zumindest abschnittsweise, ein Innengewinde aufweisenden Durchgangsöffnung in einer Knochenplatte. Darüber hinaus werden medizinische Schraube zum Fixieren von Abutments in Dentalimplantaten eingesetzt. Ferner bilden medizinische Schrauben Bestandteile von Implantaten oder Prothesen, insbesondere mehrteiligen Prothesen wie Revisionshüftprothesen oder Knieprothesen. Darüber hinaus kommen medizinische Schrauben zum Einsatz als Bestandteil von chirurgischen Instrumenten, externen Fixateuren oder Marknagelsystemen. Bei Marknagelsystemen können medizinische bzw. chirurgische Schrauben die Aufgabe haben, im Falle der Ausbildung des Marknagels als modularer Marknagel, zwei axial benachbarte Marknagelmodule aneinander zu fixieren. Die Hauptanwendung von chirurgischen Schrauben bei Marknagelsystemen ist jedoch die eines Verriegelungselementes, welches winklig zum eigentlichen Marknagel in einen Knochen eingebracht wird und die Aufgabe hat, den eigentlichen Marknagel bezüglich Rotation und axialer Verschiebung nach distal zu sichern.
Nachteilig bei bekannten medizinischen, meist chirurgischen, Schrauben für sämtliche vorgenannten Anwendungen ist, dass diese sich wieder aus einem ihnen zugeordneten Innengewindeelement lösen können. Dies gilt es zu vermeiden.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine medizinische Sicherungsschraube mit optimierter Sicherungsfunktion anzugeben. Bevorzugt soll die Sicherungsfunktion (Haltefunktion, Bremsfunktion) ggf. auch nach einer Vielzahl von Schraubvorgängen gewährleistet sein. Ferner besteht die Aufgabe darin, eine entsprechend optimierte medizinische Sicherungsschraubverbindung, eine medizinische Vorrichtung mit einer entsprechend optimierten medizinischen Sicherungsschraube sowie ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Herstellen einer optimierten medizinischen Sicherungsschraube anzugeben.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass ausschließlich einer der die Sicherungsgewindegangwindung begrenzten Gewindezähne in ausschließlich eine Axialrichtung deformiert ist und die (beiden) zu dem deformierten Gewindezahn (axial) benachbarten Gewindezähne nicht deformiert sind, oder dadurch, dass beide den Sicherungsgewindegang begrenzenden Gewindezähne ausschließlich in eine gemeinsame Axialrichtung deformiert sind. Hinsichtlich der Schraubverbindung wird die Aufgabe durch den Einsatz einer nach dem Konzept der Erfindung ausgebildeten medizinischen Sicherungsschraube (im Folgenden Sicherungsschraube) gelöst. Hinsichtlich der medizinischen Vorrichtung wird die Aufgabe durch Einsatz mindestens einer nach dem Konzept der Erfindung ausgebildeten Sicherungsschraube und/oder einer nach dem Konzept der Erfindung ausgebildeten Schraubverbindung gelöst. Hinsichtlich des Verfahrens wird die Aufgabe zur Herstellung einer nach dem Konzept der Erfindung ausgebildeten Sicherungsschraube dadurch gelöst, dass zunächst ein aus Titan, einer Titanlegierung, Edelstahl, Kunststoff, Keramik oder einem resorbierbaren Material ausgebildeter Schraubenrohling mit einem regelmäßigen, d. h. nicht deformierten, Gewinde bereit gestellt wird, und dass anschließend ausschließlich einer der die Sicherungsgewindegangwindung begrenzten Gewindezähne in ausschließlich eine Axialrichtung deformiert wird und die (beiden) zu dem deformierten Gewindezahn axial benachbarten Gewindezähne regelmäßig belassen, d. h. nicht deformiert werden, oder dadurch, dass beide den Sicherungsgewindegang (axial) begrenzenden Gewindezähne ausschließlich in eine gemeinsame Axialrichtung deformiert werden. Bei einem alternativen Herstellungsverfahren wird der ausschließlich im Vergleich zu einem Norm- bzw. Regelgewindeabschnitt deformierte Gewindezahn oder werden beide im Vergleich zu einem Regel- bzw. Normgewinde in eine gemeinsame Axialrichtung deformierten Gewindezähne nicht im Nachhinein verformt. Es wird also nicht zunächst ein Norm- bzw. Regelgewinde, insbesondere ein metrisches Gewinde, in einen Rohling eingebracht, welches partiell deformiert wird, sondern der ausschließlich eine deformierte Gewindezahn oder die in eine gemeinsame Axialrichtung deformierten Gewindezähne werden bereits (im Vergleich zu einem Norm- bzw. Regelgewindeabschnitt) deformiert eingebracht. Bevorzugt geschieht dies mittels entsprechend ausgeformten Gewindewalzen (Gewinderollen), ganz besonders bevorzugt durch Einrollen mit einem sog. Flachbackenwerkzeug.
Hinsichtlich der Vorrichtung wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass die Vorrichtung als Deformiervorrichtung zum Deformieren des ausschließlich einen die Sicherungsgewindegangwindung begrenzenden Gewindezahnes oder der beiden die Sicherungsgewindegangwindungen begrenzenden Gewindezähne ausgebildet ist, wobei die Vorrichtung eine zum drehfesten Halten eines mit einem Norm-Außengewinde versehenen Schraubenrohling ausgebildete Halterung aufweist und mit mindestens zwei in Umfangsrichtung nebeneinander angeordneten, in radialer Richtung auf den Schraubenrohling zu verstellbaren Stempelsegmenten versehen ist, die zum Deformieren des einen Gewindezahnes bzw. der mehreren Gewindezähne in die ausschließlich eine Axialrichtung ausgebildet sind.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben. In den Rahmen der Erfindung fallen sämtliche Kombinationen aus zumindest zwei von in der Beschreibung kommenden Ansprüchen und/oder in den Figuren offenbarten Merkmalen. Zur Vermeidung von Wiederholungen sollen vorrichtungsgemäß offenbarte Merkmale als verfahrensgemäß offenbart gelten und beanspruchbar sein. Ebenso sollen verfahrensgemäß offenbarte Merkmale als vorrichtungsgemäß offenbart gelten und beanspruchbar sein.
Die Erfindung hat erkannt, dass es zur Gewährleistung einer dauerhaften Sicherungsfunktion nachteilig ist, wenn entweder ein Gewindezahn, beispielsweise durch radiales Verstemmen, in beide Axialrichtungen deformiert ist, oder wenn zwei axial benachbarte Gewindezähne des Außengewindes in unterschiedliche Axialrichtungen deformiert sind, da jeweils eine Deformationsrichtung der Sicherungswirkung beim Verschrauben der Sicherungsschraube mit einem Innengewindeelement entgegen wirkt, im Extremfall sogar derart, dass die Sicherungsfunktion aufgehoben wird, wenn die Sicherungsschraube auf Zug oder Druck belastet wird. Zur Verbesserung der Sicherungswirkung, insbesondere zur Gewährleistung einer dauerhaften Sicherungs-, d. h. Brems- bzw. Haltewirkung, wird daher erfindungsgemäß vorgeschlagen für den Fall des Vorsehens einer allein stehenden Sicherungsgewindegangwindung nur einen der beiden die Sicherungsgewindegangwindung axial begrenzenden Gewindezähne in ausschließlich eine Axialrichtung zu deformieren, also in ausschließlich eine Axialrichtung zu verformen und die beiden axial zu dem derart verformten Gewindezahn benachbarten Gewindezähne regelmäßig zu belassen, d. h. nicht zu deformieren. Auf diese Weise wird eine Sicherungsgewindegangwindung mit einem verengten Querschnittsprofil geschaffen, also eine Sicherungsgewindegangwindung, in die ein einziger Gewindezahn hineinverdrängt ist, während der axial gegenüberliegende, die Sicherungsgewindegangwindung begrenzende Gewindezahn unverändert beibehalten ist, ebenso wie der auf der anderen Axialseite des deformierten Gewindezahns lokalisierte, von der verengten Sicherungsgewindegangwindung über eine Gewindegangwindung beabstandete Gewindezahn. Die Aufgabe wird zusätzlich oder alternativ auch dadurch gelöst, dass beide die Sicherungsgewindegangwindung axial begrenzenden Gewindezähne ausschließlich in eine gemeinsame Axialrichtung deformiert sind, d. h. nicht in zwei einander entgegen gesetzte Axialrichtungen, wobei es bevorzugt ist, die zu den deformierten Gewindezähnen axial benachbarten Gewindezähne nicht zu deformieren, also regelmäßig zu belassen oder aber auch in die gleiche gemeinsame Axialrichtung zu deformieren, insbesondere zu drücken bzw. zu verdrängen bzw. zu verbiegen. Bei einer nach dem Konzept der Erfindung ausgebildeten Sicherungsschraube kann die Position, ab der das Sicherungsmoment zu wirken beginnt, frei gewählt werden, da diese Position durch die Axialposition der mindestens einen Sicherungsgewindegangwindung bestimmt wird. Für unterschiedliche Anwendungszwecke können also unterschiedliche Sicherungsgewindegangwindungspositionen gewählt werden.
Unter einem in eine Axialrichtung deformierten Gewindezahn wird also ein, im Vergleich zu einem Regel- bzw. Normgewinde, insbesondere einem metrischen Gewinde, in eine Axialrichtung verformter Gewindezahn verstanden, der aufgrund seiner Deformierung derart mit einem korrespondierenden Norm- bzw. Regelgewinde, d. h. nicht deformierten Gegengewinde, zusammenwirkt, dass ein Bremsmoment resultiert.
Zum Erzeugen des gewünschten Sicherungs-, d. h. Brems- bzw. Haltemomentes, also zum Erhöhen des Kraftschlusses einer die Sicherungsschraube aufweisenden Schraubverbindung reicht es aus, einen Gewindezahn nur über einen Teil seiner Umfangserstreckung axial zu deformieren, wobei es bevorzugt ist, den Gewindezahn, zumindest näherungsweise, über seine vollständige Umfangserstreckung in die einzige Axialrichtung zu deformieren, vorzugsweise indem der Bereich der Gewindezahnspitze in die benachbarte (Sicherungs-)Gewindegangwindung hineinverdrängt wird, um deren Querschnittsprofil zu verändern bzw. zu verformen, insbesondere zu verengen. Besonders bevorzugt erhält die Sicherungsgewindegangwindung eine asymmetrische Ausformung.
Für den Fall der Deformierung zweier axial benachbarter Gewindezähne in eine gemeinsame Axialrichtung werden zwei unmittelbar axial benachbarte Sicherungsgewindegangwindungen geschaffen. Es ist auch eine Ausführungsform realisierbar, bei der, wie eingangs erläutert, nur eine einzige Sicherungsgewindegangwindung vorgesehen ist oder bei der zwei Sicherungsgewindegangwindungen über mindestens eine nicht deformierte Gewindegangwindung axial voneinander beabstandet sind. Ebenso ist es möglich eine Sicherungsgewindegangwindung von einer Gruppe von zwei oder mehr Sicherungsgewindegangwindungen axial über mindestens eine nicht deformierte Gewindegangwindung zu beabstanden oder zwei Gruppen von zwei oder mehr Sicherungsgewindegangwindungen axial über mindestens eine nicht deformierte Gewindegangwindung voneinander zu beabstanden.
Ein wesentlicher Vorteil einer nach dem Konzept der Erfindung ausgebildeten Sicherungsschraube besteht darin, dass diese vielfach anziehbar und wieder lösbar ist, ohne dass mit nennenswerten Bremsmomentverlusten gerechnet werden muss.
In Weiterbildung der Erfindung ist mit Vorteil vorgesehen, dass die Sicherungsschraube als Zugschraube ausgebildet ist, die im mit einem Innengewindeelement verschraubten Zustand auf Zug belastet ist. Bevorzugt handelt es sich bei der Zugschraube um eine Kopfschraube, wobei es weiter bevorzugt ist, wenn die ausschließlich eine Axialrichtung, in die der mindestens eine Gewindezahn deformiert ist, mit der Einschraubrichtung zusammenfällt, d. h., dass der mindestens eine Gewindezahn in Richtung vorderem Schraubenende deformiert ist.
Bei einer alternativen Ausführungsform ist die Schraube bevorzugt als Druckschraube ausgebildet, die im verschraubten Zustand auf Druck belastet ist. Bevorzugt handelt es sich bei der Druckschraube um eine Stiftschraube, d. h. eine kopflose Schraube. Bei einer derartigen Schraubenausführung ist es bevorzugt, wenn der mindestens eine Gewindezahn in Richtung hinterem Schraubenende deformiert ist.
Besonders zweckmäßig ist es also, wenn der ausschließlich eine die Sicherungsgewindegangwindung begrenzende Gewindezahn oder die beiden die Sicherungsgewindegangwindung begrenzenden Gewindezähne ausschließlich entgegen der Belastungsrichtung der Schraube in deren bestimmungsgemäßem Einsatz deformiert ist/sind. Besonders bevorzugt wird der Gewindezahn bzw. werden die Gewindezähne derart plastisch verformt, dass dieser/diese beim Verschrauben mit einem Innengewinde elastisch verformt wird/werden und ein in die Sicherungsgewindegangwindung ragender Gewindezahn eines Innengewindes auf beiden Flankenseiten von jeweils einem Gewindezahn des Außengewindes kraftbeaufschlagt ist. Das Wirkprinzip ist zu vergleichen mit demjenigen, das beim Anziehen einer Schraube mit Vorspannung auf Block auftritt – die Flanke des deformierten Gewindezahnes bzw. der deformierten Gewindezähne liegt/liegen spielfrei auf jeweils einer benachbarten Innengewindeflanke an bzw. beaufschlagen diese mit einer Druckkraft.
Besonders zweckmäßig ist eine Ausführungsform der Sicherungsschraube, bei der für den Fall des Vorsehens mehrerer deformierter Gewindezähne sämtliche deformierten Gewindezähne in ausschließlich eine gemeinsame Axialrichtung deformiert sind, d. h. es ist am gesamten Außengewinde nicht ein einziger Gewindezahn vorgesehen, der in eine andere Axialrichtung deformiert ist. Zumindest sollten jedoch insgesamt mehr Gewindezähne in eine erste Axialrichtung verformt sein als Gewindezähne in die entgegengesetzte zweite Axialrichtung verformt sind.
Im Hinblick auf eine besonders kostengünstige Herstellbarkeit der Sicherungsschraube ist es bevorzugt, wenn der wenigstens eine wie zuvor beschrieben ausgebildete Sicherungsgewindegang das einzige den Kraftschluss erhöhende Sicherungsmittel der Sicherungsschraube ist, d. h. eine Ausführungsform, bei der auf weitere Sicherungsmittel verzichtet wird.
Besonders bevorzugt ist eine Ausführungsvariante, bei der die einzige Sicherungsgewindegangwindung oder im Falle von mehreren Sicherungsgewindegangwindungen einer der Sicherungsgewindegangwindungen die axial vorderste oder alternativ die axial hinterste Gewindegangwindung des Außengewindes bildet. Selbstverständlich sind auch Ausführungen realisierbar, bei der die ausschließlich eine Sicherungsgewindegangwindung oder die Sicherungsgewindegangwindungen mit Axialabstand zu einer vordersten und/oder hintersten Gewindegangwindung des Außengewindes angeordnet ist/sind.
Ganz besonders bevorzugt ist in Weiterbildung der Erfindung vorgesehen, dass die chirurgische Sicherungsschraube als Knochenschraube ausgebildet ist, die zusätzlich zu dem den mindestens einen Sicherungsgewindegang aufweisenden Außengewinde ein zum Einbringen in einen, vorzugsweise menschlichen, Knochen ausgebildetes (Knochen-)Außengewinde aufweist. Bevorzugt befindet sich das mit mindestens einem Sicherungsgewindegang versehene Außengewinde oberhalb des Knochenaußengewindes, also sitzt in axialer Richtung betrachtet näher am Schraubenantrieb als das Knochengewinde. Eine derartige ausgebildete Knochenschraube eignet sich hervorragend zum Verblocken von Knochenplatten. Besonders vorteilhaft ist es, dass die Knochenschraube sich winkelstabil mit einer für das multidirektionale Einbringen von Knochenschrauben ausgebildeten Knochenplatte verwenden lässt. Ganz besonders bevorzugt weist das den mindestens einen Sicherungsgewindegang aufweisende Außengewinde eine zylindrische Hüllkontur auf. Die Erfindung führt auch auf eine Kombination mindestens einer Knochenplatte und einer wie zuvor beschrieben ausgebildeten Knochenschraube.
Ganz besonders bevorzugt ist eine Ausführungsvariante, bei der der ausschließlich eine Gewindezahn oder die mehreren Gewindezähne jeweils nicht gleichmäßig über ihre Umfangserstreckung in die ausschließlich eine Axialrichtung deformiert sind, sondern dass der ausschließlich eine Gewindezahn oder die mehreren Gewindezähne jeweils mindestens zwei Wellenabschnitte aufweisen, vorzugsweise mindestens drei oder vier über die Umfangserstreckung des Gewindezahnes bzw. der Gewindezähne von 360° verteilt angeordnete Wellenabschnitte, in welchen die Gewindezähne nicht oder geringfügiger deformiert sind, als die in Umfangsrichtung benachbarten, in ausschließlich eine Axialrichtung deformierten Abschnitte. Bevorzugt sind diese nicht oder nur geringfügig deformierten (Wellen-)Abschnitte gleichmäßig in Umfangsrichtung verteilt angeordnet. Eine derartige Ausformung des Gewindezahnes bzw. der Gewinde zähne mit einer unregelmäßigen Axialdeformierung kann mit einer nach dem Konzept der Erfindung ausgebildeten Vorrichtung hergestellt werden, die derart ausgebildet ist, dass der Schraubenrohling während des Deformierens drehfest gehalten ist und die Deformation des einen Gewindezahns oder der mehreren Gewindezähne mit einer Anzahl von den in Umfangsrichtung nebeneinander angeordneten Stempelsegmenten erfolgt. Die Wellenabschnitte sind darauf zurückzuführen, dass die Stempelsegmente ggf. in ihrer nach radial innen auf den Schraubenrohling verstellten Position in Umfangsrichtung nicht unmittelbar aneinander anliegen, sondern voneinander beabstandet sind. Realisierbar ist auch eine Ausführungsform ohne Wellenabschnitte, wenn sichergestellt ist, dass die Stempelsegmente in ihrer radial inneren Position einen geschlossenen Ring bilden. Bevorzugt wird mindestens eine Flanke des ausschließlich einen Gewindezahns oder jeweils mindestens eine Flanke der mehreren Gewindezähne bei der Deformierung um etwa 1° bis etwa 10°, vorzugsweise um etwa 2° bis etwa 8°, ganz besonders bevorzugt um etwa 5° gegenüber der ursprünglichen Neigung in die ausschließlich eine Axialrichtung geneigt, d. h. deformiert.
Die Erfindung führt auch auf eine medizinische, insbesondere chirurgische, Schraubverbindung mit einer wie zuvor beschrieben ausgebildeten Sicherungsschraube, die mit einem Innengewindeelement, insbesondere einer Mutter, verschraubt ist. Das Innengewinde weist bevorzugt keinen deformierten Gewindezahn auf, sondern ist durchgehend als Norm- bzw. Regelinnengewinde, beispielsweise als metrisches Gewinde, ausgebildet. Es handelt sich also um ein Innengewinde, welches zum bremsmomentfreien Zusammenwirken mit dem mindestens einen Regel- bzw. Normgewindeabschnitt des Außengewindes der Sicherungsschraube ausgelegt ist.
Die Erfindung führt auch auf eine medizinische, insbesondere chirurgische, Vorrichtung, umfassend mindestens eine nach dem Konzept der Erfindung ausgebildete Sicherungsschraube und/oder mindestens eine nach dem Konzept der Erfindung ausgebildete Schraubverbindung. Der Begriff „medizinische Vorrichtung” ist zunächst sehr weit zu verstehen. Hierunter sollen auch Implantate, Implantatsysteme, externe Fixateure, Prothesen, medizinische, insbesondere chirurgische, Instrumente, aber auch Zentrifugen, Sterilisatoren sowie Thermodesinfektoren oder Magnetresonanztomographievorrichtungen verstanden werden. Wesentlich ist, dass die medizinische, vorzugsweise chirurgische, Vorrichtung mindestens eine nach dem Konzept der Erfindung ausgebildete Schraube umfasst, die auch fester Bestandteil eines Bauteils der Vorrichtung sein kann.
Gemäß einer ersten Alternative handelt es sich bei der Vorrichtung um eine Dentalimplantatversorgungsvorrichtung, vorzugsweise umfassend ein im Kieferknochen implantierbares Implantat, ein an dem Dentalimplantat festlegbares Abutment und eine am Abutment fixierbare Krone. Besonders bevorzugt ist es, wenn die vorgeschlagene medizinische Sicherungsschraube zum Fixieren des Abutments im im Knochen verankerten bzw. verankerbaren Dentalimplantat dient, um somit einen sicheren Halt zu gewährleisten. Im Stand der Technik kommt es nämlich aufgrund der dynamischen Kaubelastungen häufig zum Lockern der das Abutment fixierenden Schraubverbindung. Dies kann schlimmstenfalls sogar zum Implantatverlust führen. Zusätzlich oder alternativ kann die Schraube zum Fixieren der Krone am Abutment ausgebildet und angeordnet sein. Die Erfindung führt auch auf die Verwendung der nach dem Konzept der Erfindung ausgebildeten medizinischen Sicherungsschraube als Fixierschraube für ein Abutment und/oder als Fixierschraube für eine Krone am Abutment.
Gemäß einer zweiten Alternative handelt es sich bei der medizinischen, insbesondere chirurgischen, Vorrichtung um ein Implantatsystem, vorzugsweise um ein modulares Implantatsystem, ganz besonders bevorzugt um ein Wirbelsäulenimplantatsystem, wobei die Sicherungsschraube beispielsweise als Fixierschraube zum Miteinanderverbinden zweier Implantatteile dienen kann oder als Knochenschraube zum Festlegen des Implantates an einem Knochen, wobei es bei letzterer Anwendung bevorzugt ist, wenn die Sicherungsschraube zusätzlich zu dem den mindestens einen Sicherungsgewindegang aufweisenden Außengewinde ein Knochengewinde umfasst.
Gemäß einer dritten Alternative handelt es sich bei der Vorrichtung um ein Marknagelsystem, wobei die Sicherungsschraube gemäß einer ersten Alternative dazu dienen kann, für den Fall, dass es sich um einen modularen Marknagel handelt, zwei, insbesondere axial benachbarte, Marknagelmodule aneinander zu fixieren. Die häufigste Anwendung ist jedoch der Einsatz der nach dem Konzept der Erfindung ausgebildeten Sicherungsschraube als Verriegelungselement, mit der der eigentliche Marknagel bezüglich Rotation und/oder axialer Verschiebung nach distal im Knochen gesichert werden kann. Bei Bedarf (jedoch nicht zwingend) umfasst die Sicherungsschraube bei dem letztgenannten Anwendungsfall zusätzlich zu dem den mindestens einen Sicherungsgewindegang aufweisenden Außengewinde (Sicherungsgewinde) ein Knochenaußengewinde. Der mindestens eine Sicherungsgewindegang des Sicherungsgewindes dient dabei zum Festlegen des Verriegelungselementes (Sicherungsschraube) am Marknagel.
Eine weitere Möglichkeit besteht darin, die mindestens eine nach dem Konzept der Erfindung ausgebildete Sicherungsschraube als Prothese, vorzugsweise mehrteilige Prothese, auszubilden, ganz besonders bevorzugt als Revisionshüftprothese oder Knieprothese. Die Sicherungsschraube kann gemäß einer ersten Alternative dazu dienen, zwei Prothesenteile unbeweglich oder gelenkig miteinander zu verbinden oder aber auch um die Prothese am menschlichen Körper, insbesondere an einem Knochen, dauerhaft zu fixieren.
Eine weitere Anwendungsmöglichkeit besteht darin, die medizinische Vorrichtung als chirurgisches Instrument auszubilden, insbesondere als im Einsatz dynamisch belastetes chirurgisches Instrument. Bevorzugt hat die Sicherungsschraube dabei die Aufgabe, mindestens zwei Bauteile des chirurgischen Instrumentes entweder beweglich oder unbeweglich aneinander zu fixieren.
Auch ist es möglich, die Sicherungsschraube als Fixierschraube in einem externen Fixateur einzusetzen.
Ein weiteres Anwendungsgebiet der medizinischen Schraube können medizinische Zentrifugen, MRT-Vorrichtungen, Sterilisatoren oder Thermodesinfektoren sein, wobei die Sicherungsschraube bei diesen medizinischen Vorrichtungen bevorzugt eine Fixierfunktion zum Aneinanderfixieren von mindestens zwei Bauteilen hat, um ein unbeabsichtigtes Lösen durch im Betrieb auftretende Vibrationen sicher zu verhindern.
Ferner führt die Erfindung auf ein Verfahren zum Herstellen einer wie zuvor beschrieben ausgebildeten medizinischen, insbesondere chirurgischen, Sicherungsschraube. Das Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass zunächst ein herkömmlicher Schraubenrohling mit einem regelmäßigen Außengewinde bereit gestellt wird, wobei das Außengewinde in einem darauffolgenden Schritt partiell deformiert wird und zwar derart, dass ausschließlich einer der die (spätere) Sicherungsgewindegangwindung begrenzenden Gewindezähne in ausschließlich eine Axialrichtung deformiert wird und die beiden zu diesem deformierten Gewindezahn axial benachbarten Gewindezähne regelmäßig belassen, d. h. nicht deformiert werden und/oder dadurch, dass beide den Sicherungsgewindegang begrenzenden Gewindezähne ausschließlich in eine gemeinsame Axialrichtung deformiert werden, wobei es bei einer derartigen Ausführungsform bevorzugt ist, wenn die beiden axial zu den deformierten Gewindezähnen benachbarten Gewindezähne regelmäßig belassen, d. h. nicht deformiert werden. Ganz besonders bevorzugt wird keiner der Gewindezähne des Außengewindes in eine entgegen gesetzte Axialrichtung, auch nicht in zwei Axialrichtungen deformiert.
Bei einer alternativen Ausführungsvariante des Verfahrens wird auf eine nachträgliche Deformierung eines der die Sicherungsgewindegangwindung begrenzenden Gewindezähne bzw. die nachträgliche Deformierung zweier axial benachbarter Gewindezähne in eine gemeinsame Axialrichtung verzichtet; stattdessen wird der mindestens eine deformierte Gewindezahn vorzugsweise sämtliche deformierten Gewindezähne bereits deformiert eingebracht. Dabei wird unter einem ausschließlich in eine Axialrichtung deformierten Gewindezahn ein Gewindezahn verstanden, der im Vergleich zu einem Gewindezahn eines Norm- bzw. Regelgewindes in einer Axialrichtung verformt, vorzugsweise verschoben ist, um so beim Zusammenwirken mit einem Norm- bzw. Regelinnengewinde ein Bremsmoment zu erzeugen. Benachbart zu dem einen deformierten Gewindezahn oder benachbart zu der Gruppe von in eine gemeinsame Axialrichtung deformierten Gewindezähne befindet sich zumindest auf einer Axialseite, bevorzugt auf beiden Axialseiten ein Norm- bzw. Regelgewindeabschnitt, der im Wesentlichen bremsmomentfrei mit einem entsprechenden Norm- bzw. Regelgegengewindeabschnitt zusammenwirken kann. Bevorzugt wird das partiell in ausschließlich einer Axialrichtung definierte Außengewinde unmittelbar mit einem entsprechend ausgeformten Flachbackenwerkzeug in einen Rohling durch Rollen eingeformt, so dass eine Deformierung im Nachhinein unterbleiben kann.
Besonders zweckmäßig ist es, wenn das Deformieren des mindestens einen Gewindezahns in eine Axialrichtung durch axiales Kraftbeaufschlagen erfolgt, vorzugsweise während einer Relativbewegung der Sicherungsschraube zu einem Deformierwerkzeug, wobei es besonders bevorzugt ist, wenn das Deformierwerkzeug still steht und die Sicherungsschraube bei gleichzeitiger Zug- oder Druckbelastung relativ zu dem Werkzeug verdreht wird.
Besonders bevorzugt ist es, wenn der mit einem Norm-Außengewinde versehene Schraubenrohling bei der Deformation des einen die Sicherungsgewindegangwindung begrenzenden Gewindezahnes bzw. bei der Deformierung der mehreren Gewindezähne in die ausschließlich eine Axialrichtung stillsteht, d. h. drehfest gehalten wird und die Deformation mit Hilfe von mindestens zwei in Umfangsrichtung nebeneinander angeordneten Stempelsegmenten vorgenommen wird und zwar durch eine Relativverstellbewegung der Stempelsegmente und des Schraubenrohlings in radialer Richtung aufeinander zu. Bevorzugt sind die Stempelsegmente zumindest näherungsweise gleich groß und gleichmäßig in Umfangsrichtung verteilt angeordnet, um eine gleichmäßige Druckbelastung auf den Schraubenrohling ausüben zu können. Grundsätzlich müssen sich die Stempelsegmente nicht, was jedoch bevorzugt ist, in am Schraubenrohling anliegenden Zustand über, zumindest näherungsweise, 360° erstrecken. Es ist auch denkbar, den ausschließlich einen Gewindezahn oder die mehreren Gewindezähne nur über zwei Umfangsabschnitte zu deformieren, wobei die Umfangsabschnitte in Summe bevorzugt einen Umfangswinkel aus einem Winkelbereich zwischen 90° und 270° ergeben.
Ganz besonders zweckmäßig ist es, wenn zumindest eine Flanke des ausschließlich einen Gewindezahns oder mindestens eine Flanke jedes der mehreren Gewindezähne aus einem Winkelbereich zwischen etwa 1° und etwa 10°, vorzugsweise zwischen etwa 2° und etwa 8°, ganz besonders bevorzugt etwa 5° in die ausschließlich eine Axialrichtung – verglichen mit der ursprünglichen Neigung – deformiert wird/werden.
Um eine möglichst robuste Sicherungsschraube zu erhalten, ist eine Ausführungsform bevorzugt, bei der das Außengewinde der Sicherungsschraube nach dem Deformiervorgang vergütet wird.
Besonders zweckmäßig ist eine Verfahrensvariante, bei der der Schraubenrohling ausschließlich durch Umformen, insbesondere durch Pressen, ganz besonders bevorzugt durch Kaltfließpressen aus einem geeigneten Stahl hergestellt wird und anschließend die Deformierung des mindestens einen Gewindezahns in eine Axialrichtung erfolgt. Ganz besonders bevorzugt wird vollständig auf eine spanende Bearbeitung der Sicherungsschraube bei deren Herstellung verzichtet.
Die Erfindung führt auch auf eine Vorrichtung zur Herstellung einer, vorzugsweise wie zuvor beschrieben ausgebildeten, medizinischen Sicherungsschraube, ganz besonders bevorzugt zur Durchführung eines zuvor beschriebenen Verfahrens. Die Vorrichtung zeichnet sich durch eine Halterung aus, mit der ein Schraubenrohling zur Bearbeitung, d. h. während der Deformation, drehfest gehalten werden kann. Ganz besonders bevorzugt greift die Halterung hierzu in nicht zu deformierende Gewindegänge mit entsprechenden Innengewindeabschnitten ein. Ferner umfasst die Vorrichtung mindestens zwei in Umfangsrichtung nebeneinander angeordnete Stempelsegmente zum Deformieren eines oder mehrerer Gewindezähne, vorzugsweise ausschließlich in eine Axialrichtung.
Besonders zweckmäßig ist es, wenn die Axialposition der Stempelsegmente relativ zu der Halterung zum drehfesten Halten des Schraubenrohlings einstellbar ist, vorzugsweise derart, dass der eine oder die mehreren zu deformierenden Gewindezähne aus einer Vielzahl von Gewindezähnen auswählbar sind und/oder um den Grad der Deformation einstellen zu können.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnungen.
Diese zeigen in:
1 eine ausschnittsweise, geschnittene Darstellung einer Sicherungsschraube mit einer einzigen Sicherungsgewindegangwindung,
2 ein alternatives Ausführungsbeispiel einer Sicherungsschraube mit insgesamt drei Sicherungsgewindegängen,
3 einen Herstellungsschritt zur Herstellung einer Sicherungsschraube durch Deformieren der axial benachbarten Sicherungsgewindezähne in eine gemeinsame Axialrichtung,
4 eine abgewickelte Darstellung eines Außengewindes einer Sicherungsschraube mit zwei Sicherungsgewindegangwindungen,
5 ein Implantatsystem, umfassend eine Knochenplatte sowie eine als Knochenschraube ausgebildete Sicherungsschraube,
6 ein Marknagelsystem, umfassend einen Marknagel sowie ein Verriegelungselement,
7 eine stark schematisierte medizinische, insbesondere chirurgische, Vorrichtung, umfassend eine Sicherungsschraube zum Aneinanderfixieren zweier Bauteile der Vorrichtung,
8 eine Dentalimplantatversorgungsvorrichtung,
9 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zum Deformieren mindestens eines Gewindezahns eines Schraubenrohlings in einer Draufsicht,
10 eine teilgeschnittene Ansicht einer bevorzugten Ausführungsform einer derartigen Vorrichtung,
11a eine vergrößerte Darstellung einer Schraubverbindung, umfassend eine Standardschraube und eine Mutter,
11b eine Schraubverbindung, umfassend eine Sicherungsschraube mit einem deformierten Gewindezahn,
11c eine Schraubverbindung, umfassend eine Sicherungsschraube mit zwei über einen Gewindezahn axial voneinander beabstandeten deformierten Gewindezähnen, und
11d ein vergrößertes Detail aus 11c.
In den Figuren sind gleiche Elemente und Elemente mit der gleichen Funktion mit den gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet.
In 1 ist in einer unvollständigen Darstellung ein Längsschnitt durch eine medizinische, insbesondere chirurgische, Sicherungsschraube 1 (im Folgenden Sicherungsschraube 1) gezeigt. Zu erkennen ist ein aus Titan ausgebildeter Körper 2 (hier ein Schraubenschaft) der Sicherungsschraube. Auf die Darstellung eines gegebenenfalls vorgesehenen Schraubenkopfes wurde aus Übersichtlichkeitsgründen verzichtet.
Der Körper 2 ist mit einem Außengewinde 3 versehen, wobei von dem Außengewinde 3 die Querschnittsprofile (Schnittrichtung in Längsrichtung der Schraube) von insgesamt vier Gewindegangwindungen 4 gezeigt sind. Von den vier Gewindegangwindungen 4 des Gewindegangs 5 des Außengewindes 3 ist eine einzige Gewindegangwindung als sogenannte Sicherungsgewindegangwindung 6 ausgeführt, deren Querschnittsprofil im Vergleich zu den anderen Gewindegangwindungen 4 verformt, hier verengt ist. Die Verformung des Querschnittsprofils der Sicherungsgewindegangwindung 6 resultiert aus einer Deformierung des den die Sicherungsgewindegangwindung 6 rechts begrenzenden Gewindezahns 7 in der Zeichnungsebene nach links in eine erste Axialrichtung 8, die mit der Einschraubrichtung der Sicherungsschraube 1 zusammenfällt. Vor der Deformierung in die erste Axialrichtung 8 hatte der mit dem Bezugszeichen 7 gekennzeichnete Gewindezahn die mit dem Bezugszeichen 7' gekennzeichnete (normale) Gewindezahnform, d. h. die Gewindezahnform eines Regel- bzw. Normgewindes. Die beiden axial zu dem deformierten Gewindezahn 7 benachbarten Gewindezähne 9, 10, von denen der Gewindezahn 9 die Sicherungsgewindegangwindung 6 axial vorne begrenzt sind nicht deformiert, d. h. sie werden ursprünglich (normal) belassen. Die Gewindezähne 9, 10 gehören also zu nicht deformierten Gewindeabschnitten, d. h. zu Norm- bzw. Regelgewindeabschnitten.
Wie sich aus 1 ergibt, wurde der Gewindezahn 7 in der Zeichnungsebene nach links durch Kraftbeaufschlagung von rechts (etwas) verdrängt, mit der Folge, dass die Sicherungsgewindegangwindung 6 (etwas) verengt ist und die in der Zeichnungsebene rechts benachbarte Gewindegangwindung 11 (etwas) verbreitert ist.
Aus 1 ergibt sich, dass kein weiterer Gewindezahn außer der Gewindezahn 7 deformiert ist, auch nicht in eine der ersten Axialrichtung 8 entgegen gesetzte Axialrichtung.
2 zeigt eine alternative Ausführungsform einer Sicherungsschraube 1, deren Körper 2 ebenfalls ein Außengewinde 3 aufweist. Im Gegensatz zu den zuvor beschriebenen und im 1 dargestellten Ausführungsbeispiel sind beim Ausführungsbeispiel gemäß 2 insgesamt sechs Sicherungsgewindegangwindungen 6 vorgesehen. Jeweils beide, die rechten beiden Sicherungsgewindegangwindungen 6 axial begrenzenden Gewindezähne 7 sind in eine gemeinsame (erste) Axialrichtung 8 verdrängt, d. h. deformiert, wohingegen lediglich der die linke Sicherungsgewindegangwindung 6 rechts begrenzende Gewindezahn 7 in die erste Axialrichtung 8 deformiert ist. Die beiden, die deformierten Gewindezähne 7 axial sandwichartig zwischen sich aufnehmenden Gewindezähne 9, 10 sind hingegen nicht deformiert, d. h. wie ursprünglich belassen. Die Gewindezähne 9, 10 sind also jeweils Bestandteil eines Norm- bzw. Regelgewindeabschnittes, wobei diese Norm- bzw. Regelgewindeabschnitte durch die Sicherungsgewindegangwindungen 6 voneinander axial beabstandet sind.
Aus 2 ergibt sich somit ein verformtes Querschnittsprofil sämtlicher Sicherungsgewindegangwindungen 6, wobei sich das Querschnittsprofil der in der Zeichnungsebene linken Sicherungsgewindegangwindung 6 (etwas) von den Querschnittsprofilen der anderen beiden axial benachbarten Sicherungsgewindegangwindungen 6 unterscheidet, da nur der die linke Sicherungsgewindegangwindung 6 rechts begrenzende Gewindezahn 7 in die erste Axialrichtung deformiert ist, wohingegen der diese Sicherungsgewindegangwindung 6 links begrenzende Gewindezahn 9 nicht deformiert ist. Bei den anderen beiden Sicherungsgewindegangwindungen 6 sind jeweils beide diese begrenzenden Gewindezähne 7 in die erste Axialrichtung 8 deformiert.
3 zeigt einen Verfahrensschritt bei der Herstellung einer Sicherungsschraube 1. Zunächst wird ein Schraubenrohling mit herkömmlichem, d. h. regelmäßigem Außengewinde bereitgestellt. Dieses ursprüngliche Außengewinde wird dann zu dem gezeigten Außengewinde 3 partiell deformiert, und zwar indem, hier zwei, Gewindezähne 7 in eine gemeinsame (erste) Axialrichtung 8 deformiert, d. h. hier umgebogen bzw. verdrängt werden, so dass insgesamt zwei Sicherungsgewindegangwindungen 6 entstehen, von denen die rechte von zwei in eine gemeinsame Axialrichtung 8 deformierte Gewindezähne 7 begrenzt werden und die in der Zeichnungsebene linke Sicherungsgewindegangwindung 6 von dem nicht deformierten (linken) Gewindezahn 9 und dem rechten, deformierten Gewindezahn 7. Wie auch bei den vorangehenden Ausführungsbeispielen ist der die deformierten Sicherungsgewindegangwindungen 6 rechts begrenzende Gewindezahn 10 nicht deformiert. Das Außengewinde 3 weist keinen einzigen, in eine der ersten Axialrichtung 8 entgegen gesetzte Axialrichtung deformierten Gewindezahn auf.
4 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Sicherungsschraube 1 mit einer abgewickelten Darstellung des Außengewindes 3. Zu erkennen sind insgesamt zwei axial unmittelbar benachbarte Sicherungsgewindegangwindungen 6, die sich dadurch auszeichnen, dass mindestens ein die Sicherungsgewindegangwindungen 6 axial begrenzender Gewindezahn 7 in das entsprechende Querschnittsprofil einer der Sicherungsgewindegangwindungen 6 hinein verdrängt ist. Die gestrichelte Darstellung 7' zeigt die unverformte, d. h. nicht deformierte Position der deformiert dargestellten Gewindezähne 7.
Zu erkennen ist, dass auch bei. dem Ausführungsbeispiel gemäß 4 kein einziger Gewindezahn in eine zweite, der ersten Axialrichtung 8 entgegen gesetzte Axialrichtung verdrängt ist. Die beiden die deformierten Gewindezähne 7 axial sandwichartig zwischen sich aufnehmenden Gewindezähne 9, 10 sind nicht deformiert, d. h. regelmäßig belassen.
Es ist nicht zwingend notwendig, die Gewindezähne 7, wie in 4 dargestellt, über ihre gesamte Umfangsstreckung in einer Axialrichtung zu deformieren, sondern es reicht grundsätzlich auch aus, diese nur über einen Teil (Abschnitt) ihrer Umfangsstreckung in eine Axialrichtung, im Falle von zwei deformierten Gewindezähnen in die gemeinsame Axialrichtung zu deformieren, wobei eine Deformierung des jeweils selben Gewindezahns oder eines axial benachbarten Gewindezahns in die entgegen gesetzte Axialrichtung vermieden werden soll.
In 3 ist der Deformierungsverfahrensschritt zur Deformierung der Gewindezähne 7 gezeigt. Zum Deformieren der Gewindezähne 7 ist ein Deformierwerkzeug 12 mit einem Deformierzahn (Deformierfortsatz) vorgesehen. Dieser ist in dem gezeigten Ausführungsbeispiel feststehend angeordnet und die Sicherungsschraube 1 wird in Pfeilrichtung 3 verdreht und dabei in eine zweite, der ersten Axialrichtung 8 entgegengesetzte Axialrichtung 14 axialkraftbeaufschlagt. Hierdurch wird zumindest der radial äußere Teil der Gewindezähne 7 in die jeweils benachbarten, zu einer Sicherungsgewindegangwindung 6 werdenden Gewindegangwindung hineinverdrängt. Alternativ kann das Außengewinde 3 bereits mit den deformierten Gewindezähnen 7 eingebracht werden, d. h. es wird auf eine nachfolgende Deformierungsschicht verzichtet.
Bei einer nicht gezeigten, ebenfalls realisierbaren alternativen Ausführungsvariante kann der deformierte Gewindezahn 7 gemäß 1 einen axial äußeren Gewindezahn bilden, ebenso wie einer der deformierten Gewindezähne 7 gemäß den 2 bis 4.
In 5 ist in der unteren Zeichnungshälfte eine Knochenplatte 15, vorzugsweise zum Aneinanderfixieren zweier Knochensegmente, gezeigt. Die lediglich schematisch dargestellte Knochenplatte 15 umfasst zwei Durchgangslöcher 16, die in dem gezeigten Ausführungsbeispiel mit Innengewinde 17 versehen sind, wobei auch Ausführungen ohne Innengewinde oder mit sich nur über einen Umfangsabschnitt erstreckenden Innengewinde realisierbar sind.
Das Innengewinde 17 ist korrespondierend zu einem Außengewinde 3 einer in der oberen Zeichnungshälfte dargestellten, als Knochenschraube ausgebildeten Sicherungsschraube 1 ausgebildet. Das Außengewinde 3 der Sicherungsschraube 1 ist beispielsweise wie in 1, 2, 3 oder 4 dargestellt ausgebildet. Das Außengewinde 3 ist dazu geeignet und bestimmt, winkelstabil in unterschiedlichen Einbringungswinkeln verblockend mit den Durchgangslöchern 16 der Knochenplatte 15 zusammenzuwirken.
Wie sich aus 5 oben ergibt, weist das nach dem Konzept der Erfindung ausgebildete Außengewinde 3 eine zylindrische Hüllkontur auf und ist in einem oberen, etwas verdickten Abschnitt der Sicherungsschraube 1 angebracht.
Unterhalb des Außengewindes 3 (Sicherungsgewinde) befindet sich ein zum Einschrauben in einen Knochen ausgebildetes Knochenschraubengewinde 18.
6 zeigt schematisch ein Marknagelsystem 19 mit einem nur ausschnittsweise dargestellten Marknagel 20 zum Einbringen in einen Oberschenkelknochen. Der Marknagel 20 ist durchsetzt von einer Sicherungsschraube 1, die den Marknagel 20 gegen Rotation und axiales Verschieben nach distal im Knochen sichert. Die Sicherungsschraube 1 weist in ihrem mittleren Abschnitt ein Außengewinde 3 auf, welches wie in den 1, 2, 3 oder 4 gezeigt ausgebildet sein kann. Das Außengewinde 3 wirkt mit einem korrespondierenden Innengewinde in einer Durchgangsöffnung 21 des Marknagels 20 zusammen. Die als Verriegelungselement dienende Sicherungsschraube 1 kann, wie dargestellt, ohne Knochenschraubengewinde oder alternativ auch mit Knochenschraubengewinde ausgebildet sein.
7 zeigt rein schematisch eine medizinische oder chirurgische Vorrichtung 22, beispielsweise ein chirurgisches Instrument, einen externen Fixateur, eine Zentrifuge, ein Sterilisateur, etc. Zu erkennen sind ein erstes und ein zweites Bauteil 23, 24 der Vorrichtung 22, die über eine Sicherungsschraube 1 aneinander fixiert sind. Die Sicherungsschraube 1 umfasst einen Kopf 25 sowie einen Schaft mit Außengewinde 3, wobei das Außengewinde 3 wie beispielsweise in den 1, 2, 3 oder 4 gezeigt ausgebildet sein kann. Im ersten, oberen Bauteil 23 befindet sich eine innengewindefreie Durchgangsbohrung 26, die in axialer Richtung fluchtet mit einer Innengewindebohrung 27 des zweiten Bauteils 24. Die Sicherungsschraube 1 liegt mit dem Kopf 25 am oberen Bauteil 22 an und presst dieses gegen das untere Bauteil 24, mit dem das Außengewinde 3 in einem fixierenden Eingriff ist.
8 zeigt lediglich beispielhaft ein Dentalimplantatversorgungssystem 28 mit einem in der Zeichnungsebene unten dargestellten Dentalimplantat 29 zum Verankern im Kieferknochen. Es darauf hingewiesen, dass das Dentalimplantatversorgungssystem 28 lediglich äußerst schematisch dargestellt ist – es besteht kein Anspruch auf eine zeichnerisch korrekte Darstellung – es soll lediglich die Funktionsweise erläutert werden. Das Dentalimplantat 29 weist am Außenumfang ein Knochenschraubengewinde 18 zum Verankern im Kieferknochen auf. Das Dentalimplantat 29 ist mit einer stirnseitigen Stufenbohrung 30, umfassend mehrere Axialabschnitte, versehen. Bei einem obersten Abschnitt 31 handelt es sich um einen Innenkonusabschnitt zur bakteriendichten Anlage eines oberhalb des Dentalimplantates 29 dargestellten Abutments 32. Unterhalb des Abschnitts 31 befindet sich ein Mehrkantabschnitt 33 zum formschlüssigen Zusammenwirken mit einem korrespondierenden Gegenabschnitt 34 des Abutments 32. Durch Ineinandergreifen des Mehrkantabschnittes 33 und des Gegenabschnittes 34 wird das Abutment 32 gegen ein Verdrehen relativ zum Dentalimplantat 29 gesichert. Axial an den Mehrkantabschnitt 33 schließt ein Innengewindeabschnitt 35 an, der zum Zusammenwirken mit dem Außengewinde 3 einer als Fixierschraube ausgebildeten Sicherungsschraube 1 ausgebildet ist. Das Außengewinde 3 kann beispielsweise wie in den 1, 2, 3 oder 4 dargestellt ausgebildet sein. Im montierten Zustand durchsetzt die Sicherungsschraube 1 das Abutment 32 bzw. eine Durchgangsöffnung 36 des Abutments 32 in axialer Richtung und ist mit dem Innengewinde des Innengewindeabschnittes 35 unter Erzeugung eines Bremsmomentes verschraubt. Die Sicherungsschraube 1 umfasst einen Kopf 25, der im montierten Zustand auf einer inneren Ringschulter 37 des Abutments 32 aufliegt und dieses in axialer Richtung nach unten auf das Dentalimplantat 29 drückt. Oberhalb der Ringschulter 37 befindet sich im Abutment 32 ein Innengewinde 38 zum Zusammenwirken mit einer weiteren als Fixierschraube dienenden Sicherungsschraube 1, die in der Zeichnungsebene ganz oben dargestellt ist. Diese Sicherungsschraube 1 umfasst ein Außengewinde 3, das beispielsweise wie in den 1,
2, 3 oder 4 dargestellt ausgebildet sein kann. Das Außengewinde 3 kann mit dem Innengewinde 38 verschraubt werden. Die in der Zeichnungsebene obere Sicherungsschraube 1 dient zum Fixieren einer lediglich schematisch angedeuteten Krone 39 am Abutment 32. Hierzu ist die Krone 39 mit einer Stufenbohrung 40 versehen, so dass die. Krone 39 in axialer Richtung kraftbeaufschlagt werden kann. Nach Einbringen der Sicherungsschraube 1 in die Krone 39 wird der oben offene Teil der Stufenbohrung 40 mit einem geeigneten Zahnschmelzersatzmaterial verschlossen.
In 9 ist in einer unvollständigen, schematischen Darstellung eine Vorrichtung 45 zur Herstellung einer, beispielsweise wie in den 1 bis 4 gezeigten, medizinischen Sicherungsschraube dargestellt. Die Vorrichtung 45 ist derart ausgebildet, dass mit dieser ausschließlich ein Gewindezahn oder mehrere, insbesondere axial unmittelbar hintereinander angeordnete, Gewindezähne eines Schraubenrohlings 46 in ausschließlich eine Axialrichtung deformierbar ist/sind. Zu diesem Zweck ist eine in 5 nicht gezeigte Halterung vorgesehen, mittels der der Schraubenrohling 46 drehfest durch Eingreifen in das Norm-Außengewinde 47 gehalten werden kann, während die eigentliche Deformierung des Gewindezahns oder der Gewindezähne durch Stempelsegmente 48, in dem gezeigten Ausführungsbeispiel vier Stempelsegmente 48 erfolgt, die gleichmäßig in Umfangsrichtung beabstandet sind und die in radialer Richtung, was durch die Pfeile angedeutet ist, relativ zu dem Schraubenrohling 46 auf diesen zu verstellbar sind. Die Stempelsegmente 48 weisen jeweils an ihrem radial inneren Ende einen gekrümmten Deformierabschnitt 49 auf, der derart ausgeformt ist, dass sich mit diesem der ausschließlich eine Gewindezahn oder die mehreren Gewindezähne in die ausschließlich eine Axialrichtung deformieren lassen. Durch die Wahl der Axialposition der Stempelsegmente 48 ist der Grad der Deformierung einstellbar.
In 10 ist eine teilgeschnittene Darstellung einer Vorrichtung 1 zum Deformieren eines Normaußengewindes 47 eines Schraubenrohlings 46 gezeigt. Dieser kann mittels einer geeigneten Robotik 50 oder alternativ manuell in die Vorrichtung 45 eingebracht werden. Die Vorrichtung 45 umfasst eine Halterung 51 zum drehfesten Halten des Schraubenrohlings 46, wobei die Halterung 51 in dem gezeigten Ausführungsbeispiel mehrere in Umfangsrichtung nebeneinander angeordnete, in radialer Richtung verstellbare Haltebacken 52 aufweist, die radial innen mit dem Norm-Außengewinde 47 korrespondierende Norm-Innengewindeabschnitte 53 aufweisen, die in das Norm-Außengewinde 47 durch radiales Verstellen der Haltebacken 52 eingreifen können. Nachdem der Schraubenrohling 46 drehfest fixiert wurde, kann ein Gewindezahn, in dem gezeigten Ausführungsbeispiel zwei unmittelbar benachbarte Gewindezähne 9, 10, in eine Axialrichtung deformiert werden und zwar mit Hilfe von gleichmäßig über den Umfang verteilt angeordneten Stempelsegmenten 54, die radial innen geeignet ausgeformt sind. Beispielsweise können die Stempelsegmente 54 radial innen mit einem geeigneten Innengewindeabschnitt versehen sein, beispielsweise auch einem Norm-Innengewindeabschnitt 53, wobei durch die Wahl des Axialabstandes zwischen den Stempelsegmenten 54 und den Haltebacken 52 der Grad der Deformierung des Gewindezahnes oder der Gewindezähne eingestellt werden kann. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel greifen die Stempelsegmente 54 mit ihren radial inneren Abschnitten an den in der Zeichnungsebene nach oben gerichteten Flanken der Gewindezähne 9, 10 an und beaufschlagen diese durch radiales Verstellen der Stempelsegmente 54 mit einer Deformationskraft in Richtung der Zeichnungsebene nach unten.
In 11a ist eine Schraubverbindung 56 nach dem Stand der Technik gezeigt. Zu erkennen ist, dass das Außengewinde 3 der Schraube keinerlei Sicherungsgewindegang aufweist, so dass sämtliche Gewindezähne 9, 10 der Schraube mit ausschließlich einer in Einschraubrichtung E orientierten Flanke an jeweils einer gegenüberliegenden, entgegen der Einschraubrichtung E orientierten Flanke des Innengewindes eines Gegengewindeelementes 55 anliegen.
11b zeigt ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Schraubverbindung 56, umfassend eine Sicherungsschraube 1 und ein Innengewindeelement 57 mit einem Norm-Innengewinde 58. Das Außengewinde 3 der Sicherungsschraube 1 weist einen einzigen, in eine Axialrichtung, nämlich entgegen der Einschraubrichtung E, deformierten Gewindezahn 7 auf, der in eine Sicherungsgewindegangwindung 6 hinein verdrängt ist, so dass diese im Vergleich zu den übrigen Gewindegangwindungen verengt ist, mit der Folge, dass ein in der Sicherungsgewindegangwindung 6 eingreifender Norm-Innengewindezahn 59 auf beiden Flankenseiten an jeweils einem Gewindezahn des Außengewindes 3 der Sicherungsschraube 1 anliegt, nämlich an dem deformierten Gewindezahn 7 und an dem axial benachbarten Gewindezahn 9. Der nicht deformierte Gewindezahn 9, also der Norm-Gewindezahn 9 und der in Richtung des Norm-Gewindezahns 9 deformierte Gewindezahn 7 begrenzen also die Sicherungsgewindegangwindung 6. Sämtliche Gewindezähne außer der deformierte Gewindezahn 7 sind mit dem Norm-Innengewinde 58 korrespondierende Norm-Außengewindezähne.
Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 11c sind zwei über mehrere Norm-Gewindezähne beabstandete, entgegen der Einschraubrichtung E deformierte Gewindezähne 7 vorgesehen, die jeweils mit einem axial benachbarten Norm-Gewindezahn 9 eine Sicherungsgewindegangwindung 6 begrenzen. Die beiden deformierten Gewindezähne 7 sind also über einen nicht deformierten Norm-Gewindezahn 9 voneinander beabstandet. Wie sich deutlich aus der Detailvergrößerung gemäß 11d eines Details aus 11c ergibt, liegen beide den Sicherungsgewindegang 6 begrenzenden, aneinander gegenüberliegenden Flanken an jeweils einer Flanke eines Norm-Innengewindezahns 58 des Innengewindeelementes 57 an, wodurch die Bremswirkung erzielt wird.
Bei einer alternativen, in den 11a bis 11d nicht dargestellten, jedoch in 4 gezeigten Ausführungsvariante sind zwei unmittelbar benachbarte Gewindezähne 7 in eine gemeinsame Axialrichtung deformiert, wobei die Gruppe der zwei oder mehr unmittelbar benachbarten, deformierten Gewindezähne 7 axial an mindestens einen Norm-Gewindezahn 9 angrenzt.
Bezugszeichenliste

1: Sicherungsschraube
2: Körper
3: Außengewinde
4: Gewindegangwindungen
5: Gewindegang
6: Sicherungsgewindegangwindung
7: deformierte Gewindezähne
7': ursprüngliche Form der deformierten Gewindezähne
8: erste Axialrichtung
9: Gewindezahn
10: Gewindezahn
11: Gewindegangwindung
12: Deformierwerkzeug
13: Pfeilrichtung (Drehrichtung)
14: zweite Axialrichtung
15: Knochenplatte
16: Durchgangslöcher
17: Innengewinde
18: Knochenschraubengewinde
19: Marknagelsystem
20: Marknagel
21: Durchgangsöffnung
22: Vorrichtung
23: Bauteil
24: Bauteil
25: Kopf
26: Durchgangsbohrung
27: Innengewindebohrung
28: Dentalimplantatversorgungssystem
29: Dentalimplantat
30: Stufenbohrung
31: Abschnitt
32: Abutment
33: Mehrkantabschnitt
34: Gegenabschnitt
35: Innengewindeabschnitt
36: Durchgangsöffnung
37: Ringschulter
38: Innengewinde
39: Krone
40: Stufenbohrung
45: Vorrichtung
46: Schraubenrohling
47: Norm-Außengewinde
48: Stempelsegmente
49: Deformierabschnitt
50: Robotik
51: Halterung
52: Haltebacken
53: Norm-Innengewindeabschnitt
54: Stempelsegmente
55: Gegengewindeelement
56: Schraubverbindung
57: Innengewindeelement
58: Norm-Innengewinde
59: Norm-Innengewindezahn
E: Einschraubrichtung

Claims

Medizinische, insbesondere chirurgische, Sicherungsschraube für eine Schraubverbindung, mit einem Körper (2) aus Titan, einer Titanlegierung, Edelstahl, Kunststoff, Keramik oder einem resorbierbaren Material, mit Außengewinde (3) mit mindestens eine von zwei Gewindezähnen (9, 7) begrenzten Sicherungsgewindegangwindung (6), deren Querschnittsprofil im Vergleich zu dem Querschnittsprofil mindestens einer weiteren Gewindegangwindung (11), vorzugsweise im Vergleich zu mehreren weiteren Gewindegangwindungen (11), bevorzugt im Vergleich zu der überwiegenden Anzahl von Gewindegangwindungen (11), zum Erhöhen des Kraftschlusses einer die Sicherungsschraube (1) aufweisenden Schraubverbindung verformt ist, wobei ausschließlich einer der die Sicherungsgewindegangwindung (6) begrenzenden Gewindezähne (9, 7) in ausschließlich eine Axialrichtung deformiert ist und die zu dem deformierten Gewindezahn (7) benachbarten Gewindezähne (9, 10) nicht deformiert sind, oder dass beide die Sicherungsgewindegangwindung (6) begrenzenden Gewindezähne (7, 7) ausschließlich in eine gemeinsame Axialrichtung deformiert sind.
Sicherungsschraube nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der ausschließlich eine Gewindezahn (7) über seine gesamte Umfangserstreckung deformiert ist, bzw. dass die beiden Gewindezähne (7, 7) jeweils über ihre gesamte Umfangserstreckung deformiert sind.
Sicherungsschraube nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei Sicherungsgewindegangwindungen (6) unmittelbar axial benachbart sind.
Sicherungsschraube nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Sicherungsgewindegangwindungen (6) über mindestens eine nicht verformte Gewindegangwindung (11) axial voneinander beabstandet sind.
Sicherungsschraube nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sicherungsschraube (1) als Zugschraube, vorzugsweise als Zugkopfschraube, ausgebildet ist und die ausschließlich eine Axialrichtung mit der Einschraubrichtung zusammenfällt.
Sicherungsschraube nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sicherungsschraube (1) als Druckschraube, vorzugsweise als Stiftschraube, ausgebildet ist und die ausschließlich eine Axialrichtung der Einschraubrichtung entgegengesetzt ist.
Sicherungsschraube nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass für den Fall des Vorsehens mehrere deformierte Gewindezähne (7) sämtliche deformierten Gewindezähne (7) in ausschließlich eine gemeinsame Axialrichtung deformiert sind.
Sicherungsschraube nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Sicherungsgewindegang das einzige den Kraftschluss erhöhende Sicherungsmittel der Sicherungsschraube (1) ist.
Sicherungsschraube nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sicherungsgewindegangwindung (6) oder zumindest eine der Sicherungsgewindegangwindungen (6) ein axial vorderster oder hinterster Gewindegang ist.
Sicherungsschraube nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sicherungsschraube (1) als Knochenschraube ausgebildet ist und zusätzlich zu dem, vorzugsweise zum Verblocken mit einer Knochenplatte (15) dienenden, Außengewinde (3) ein Knochenschraubenaußengewinde aufweist.
Sicherungsschraube nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sicherungsgewindegangwindung (6) und/oder die Sicherungsgewindegangwindungen (6) jeweils in mindestens zwei Abschnitten ihrer Umfangserstreckung nicht oder geringfügiger deformiert ist/sind, als in einem anderen Abschnitt der Umfangserstreckung.
Medizinische, insbesondere chirurgische, Schraubverbindung mit einer Sicherungsschraube (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, die mit einem, vorzugsweise ein Norm- bzw. Regelinnengewinde aufweisenden, Innengewindeelement verschraubt ist.
Medizinische, insbesondere chirurgische, Vorrichtung, mit mindestens einer Sicherungsschraube (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 11 und/oder mit mindestens einer Schraubverbindung gemäß Anspruch 12.
Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung als Dentalimplantatversorgungsvorrichtung (28) ausgebildet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Sicherungsschraube (1) als Fixierschraube zum Fixieren eines Abutments (32) in einem Dentalimplantat (29) ausgebildet ist und/oder dass die Sicherungsschraube (1) als Fixierschraube zum Fixieren einer Krone (39) an einem Abutment (32) ausgebildet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung als Implantatsystem, vorzugsweise als, insbesondere modulares, Wirbelsäulenimplantatsystem, ausgebildet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung als Marknagelsystem (19) ausgebildet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung als Prothese, insbesondere als mehrteilige Prothese, vorzugsweise als Knieprothese oder als Revisionshüftprothese, ausgebildet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung als chirurgisches Instrument oder als externer Fixateur ausgebildet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung als medizinische Zentrifuge, als MRT-Vorrichtung, als Sterilisateur, oder als Thermodesinfekteur ausgebildet ist.
Verfahren zum Herstellen einer medizinischen, insbesondere chirurgischen, Sicherungsschraube (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass zunächst ein aus Titan, einer Titanlegierung, Edelstahl, Kunststoff, Keramik oder einem resorbierbaren Material ausgebildeter Schraubenrohling mit regelmäßigem Außengewinde (3) bereitgestellt und anschließend ausschließlich einer der die Sicherungsgewindegangwindung (6) begrenzenden Gewindezähne (9, 7) in ausschließlich eine Axialrichtung deformiert wird und die zu dem deformierten Gewindezahn (7) axial benachbarten Gewindezähne (9, 10) regelmäßig belassen werden, oder dass beide die Sicherungsgewindegangwindung (6) begrenzenden Gewindezähne (7, 7) ausschließlich in eine gemeinsame Axialrichtung deformiert werden, oder dass in einen Schraubenrohling unmittelbar ein Außengewinde eingebracht wird, vorzugsweise mittels mindestens einer entsprechend ausgeformten Gewindewalze, bei dem ausschließlich einer die Sicherungsgewindegangwindung (6) begrenzenden Gewindezähne (9, 7) im Vergleich zu einem Norm- bzw. Regelgewindeabschnitt in ausschließlich eine Axialrichtung deformiert ist und die zu dem deformierten Gewindezahn (7) axial benachbarten Gewindezähne (9, 10) zu einem Norm- bzw. Regelgewindeabschnitt gehören, oder dass in einem Schraubenrohling, unmittelbar ein Außengewinde (3) eingebracht wird, vorzugsweise mittels einer entsprechend ausgeformten Gewindewalze, bei dem beide die Sicherungsgewindegangwindungen (6) begrenzenden Gewindezähne (7, 7) im Vergleich zu einem Regelgewinde in eine gemeinsame Axialrichtung deformiert sind.
Verfahren nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass das Deformieren durch axiales Kraftbeaufschlagen des mindestens einen Gewindezahns (7), vorzugsweise während einer drehenden Relativbewegung der Sicherungsschraube (1) zu einem Deformierwerkzeug, durchgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass der ausschließlich eine die Sicherungsgewindegangwindung (6) begrenzende Gewindezahn (7) oder beide die Sicherungsgewindegangwindung (6) begrenzenden Gewindezähne (7, 7') mittels mindestens zwei, vorzugsweise vier, in Umfangsrichtung nebeneinander angeordneten, in radialer Richtung auf den Schraubenrohling (46) zu verstellbaren Stempelsegmenten (54) verformt wird/werden.
Verfahren nach Anspruch 21 oder 23, dadurch gekennzeichnet, dass der Schraubenrohling (46) und die Stempelsegmente (54) während des Verformens drehfest angeordnet sind.
Verfahren nach einem der Ansprüche 21 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass der Gewindezahn (7) oder die Gewindezähne (7, 7') um etwa 1° bis etwa 10°, vorzugsweise um etwa 2° bis etwa 8°, bevorzugt um etwa 5° in axialer Richtung gegenüber ihrer ursprünglichen Ausrichtung geneigt werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 21 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass das Außengewinde (3) nach dessen Einbringen oder nach dem Deformieren des mindestens einen Gewindezahns (7) vergütet wird.
Vorrichtung zur Herstellung einer medizinischen Sicherungsschraube (1), vorzugsweise nach einem der Ansprüche 1 bis 11, insbesondere zur Durchführung des Verfahrens gemäß einem der Ansprüche 21 bis 26, mit einer zum drehfesten Halten eines Schraubenrohlings (46) ausgebildeten Halterung (51) und mit mindestens zwei in Umfangsrichtung nebeneinander angeordneten, in radialer Richtung verstellbaren Stempelsegmenten (48) zum Deformieren eines Gewindezahns (7) oder mehrerer Gewindezähne (7, 7').
Vorrichtung nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, dass die Axialposition der Stempelsegmente (48) relativ zu der Halterung (51) einstellbar ist.