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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein orthopädisches Verankerungselement
zum Verankern in oder an mindestens einem Knochenteil, umfassend ein
Verankerungsteil zum Festlegen an dem mindestens einen Knochenteil,
ein Aufnahmeteil mit mindestens einer Verbindungselementaufnahme
für ein
Verbindungselement einer Osteosynthesevorrichtung zum Verbinden
zweier Verankerungselemente und eine ein erstes und ein zweites
Schraubenende aufweisenden Klemmschraube zum Festlegen des Verbindungselements
in der mindestens einen Verbindungselementaufnahme, wobei der Aufnahmeteil
ein Aufnahmeteilgewinde und die Klemmschraube ein zum Aufnahmeteilgewinde
korrespondierendes Klemmschraubengewinde aufweist, wobei das Klemmschraubengewinde
ein in das erste Schraubenende mündendes
Gewindeende umfaßt.
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Ferner
betrifft die vorliegende Erfindung eine Osteosynthesevorrichtung
zum Fixieren von mindestens zwei Knochenteilen relativ zueinander
in einer Fixierstellung, umfassend mindestens zwei Verankerungselemente
und ein an mindestens zwei der mindestens zwei Verankerungselemente
festlegbares Verbindungselement.
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Ein
orthopädisches
Verankerungselement und eine Osteosynthesevorrichtung der eingangs
beschriebenen Art sind beispielsweise aus der US 2004/0049196 A1
bekannt. Das Verankerungselement in Form einer Knochenschraube weist
eine Klemmschraube zum Festlegen eines Stabes an einem gabelkopfförmigen Schraubenkopf
auf, deren Klemmschraubengewinde ein in das erste Schraubenende
mündendes
Gewindeende umfaßt,
welches scharf ausläuft.
Insbesondere bei Gewinden, die hinterschnitten sind, bleibt so am
Gewindeende ein besonders scharfer, hinterschnittener Grat stehen,
wie dies beispielhaft in 11 dargestellt
ist. Insbesondere bei hinterschnittenen Gewinden führt dies
dazu, daß die
Materialstärke
am Gewindegrund, also im Übergangsbereich
vom Schraubenkern zum Gewindeprofil, geringer als am Außendurchmesser
des Profils der Klemmschraube ist. Dies bewirkt eine zusätzliche
Kerbwirkung auf die Gewindeflanken. Nachteil hierbei ist, daß die Tragfähigkeit
der Gewindeflanken mit abnehmender Materialstärke vermindert wird. Dies kann
dazu führen,
daß aufgrund
einer Krafteinwirkung auf die Gewindeflanken im auslaufenden Bereich
des Klemmschraubengewindes dieses vorzeitig versagen kann, insbesondere
kann es beim Anziehen zu einem Anriß im Gewindegrund, kommen.
Im schlimmsten Fall wäre
unter dynamischer Last sogar ein Rißfortschritt und schließlich ein Versagen
des Klemmschraubengewindes insgesamt die Folge.
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Es
ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein orthopädisches
Verankerungselement und eine Osteosynthesevorrichtung der eingangs
beschriebenen Art so zu verbessern, daß deren Stabilität erhöht wird.
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Diese
Aufgabe wird bei einem orthopädischen
Verankerungselement der eingangs beschriebenen Art erfindungsgemäß dadurch
gelöst,
daß der erste
Gewindegang des Klemmschraubengewindes ausgehend von dem in das
erste Schraubenende mündenden
Gewindeende mindestens teilweise entfernt ist.
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Durch
das Entfernen des bei bekannten Verankerungselementen scharf auslaufenden
und in das erste Schraubenende mündenden
Gewindeendes wird genau der Bereich des Klemmschraubengewindes entfernt,
welcher aufgrund abnehmender Materialstärke im Gewindeauslauf besonders
schwach ist. Insbe sondere wird das Klemmschraubengewinde so weit
entfernt, bis dessen Profil eine ausreichende Materialstärke aufweist,
die eine erforderliche Tragfähigkeit
sicherstellt und einer zu erwartenden Belastung, insbesondere auch
einer dynamischen Belastung, standhält. Ferner kann so ein Anriß im Gewindegrund
beim Anziehen der Klemmschraube vermieden werden. Dadurch läßt sich
auch ein Rißfortschritt und
schließlich
ein Versagen des Klemmschraubengewindes insgesamt ausschließen. Mit
der erfindungsgemäßen Weiterbildung
bekannter orthopädischer
Verankerungselemente kann zudem eine Höhe der Klemmschraube bzw. die
Zahl ihrer Gewindegänge
minimiert werden. Dadurch läßt sich
eine Bauhöhe
des Verankerungselements insgesamt minimieren. Als Klemmschraube
kann eine Schraube im eigentlichen Sinn mit einem Außengewinde
oder eine Mutter oder ein Schraubring mit Innengewinde eingesetzt
werden. Selbstverständlich
ist das mindestens teilweise Entfernen des ersten Gewindegangs des Klemmschraubengewindes
ausgehend von dem in das erste Schraubenende mündenden Gewindeende auch so
zu verstehen, daß dieser
Teil des Klemmschraubengewindes bei der Herstellung von vornherein
weggelassen werden kann, was beispielsweise durch Gießen oder
Sintern einer Klemmschraube möglich
wäre. Entscheidend
ist, daß dieser
Abschnitt des Klemmschraubengewindes fehlt. Ferner kann auch nur
das zweite Ende oder können
auch beide Enden der Klemmschraube in der beschriebenen Weise ausgebildet
sein, nämlich
daß der
erste Gewindegang des Klemmschraubengewindes ausgehend von dem in
das zweite Schraubenende mündenden
Gewindeende mindestens teilweise entfernt ist oder aber der letzte
Gewindegang oder daß der erste
oder der letzte Gewindegang oder beide Gewindegänge mindestens teilweise entfernt
sind.
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Die
Herstellung des Verankerungselements wird besonders einfach, wenn
der erste Gewindegang ausgehend vom auf das erste Schraubenende zu
auslaufenden Gewindeanfang mindestens teilweise weggefräst ist.
Denkbar wäre
es auch, daß der Gewindeanfang
durch Erodieren oder Schleifen entfernt ist.
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Um
die Stabilität
des Verankerungselements weiter zu verbessern, ist es vorteilhaft,
wenn der mindestens teilweise entfernte erste Gewindegang derart
entfernt ist, daß der
verbleibende Teil des ersten Gewindegangs ein Gewindegangende aufweist,
welches im Querschnitt ein vollständig ausgebildetes Gewindeprofil
aufweist. Auf diese Weise wird sichergestellt, daß jeder
Abschnitt des Klemmschraubengewindes voll tragfähig ausgebildet ist. Die Gefahr
eines Versagens des Klemmschraubengewindes im Bereich des Gewindegangendes
ist daher nicht mehr oder weniger groß als für einen anderen Abschnitt des
Klemmschraubengewindes.
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Um
das Einführen
der Klemmschraube in das Halteteilgewinde zu erleichtern, ist es
günstig, wenn
der verbleibende Teil des ersten, ein Gewindegangende aufweisenden
Gewindegangs ausgehend von seinem Gewindegangende mindestens teilweise mit
einer Fase versehen ist. Die Fase ist vorzugsweise derart angeordnet,
daß das
Gewindeprofil nicht geschwächt
wird, insbesondere nicht am Gewindegrund.
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Vorteilhafterweise
ist die Fase am verbleibenden Teil des Gewindegangs auf einer vom
ersten und vom zweiten Schraubenende weg weisenden Richtung angeordnet.
Dies erleichtert zum einen das Einführen der Klemmschraube mit
ihrem Klemmschraubengewinde in das Halteteilgewinde des Halteteils,
zum anderen wird dadurch, insbesondere bei einem hinterschnittenen
Klemmschraubengewinde, eine Schwächung
des Gewindeprofils vermieden.
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Um
möglichst
bis zum Gewindegangende eine maximale Tragfähigkeit des Klemmschraubengewindes
zu gewährleisten,
ist es günstig,
wenn das Gewindegangende eine Endfläche aufweist, die eine eine
Längsachse
der Klemmschraube enthaltende Radialebene schneidet. Außerdem ist
die Klemmschraube so besonders einfach herzustellen.
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Vorteilhaft
ist es, wenn der verbleibende Teil des ersten Gewindegangs mit einer
im wesentlichen in einer Richtung quer zu einer Längsachse
weisenden Endfläche
endet. Das Gewindegangende ist so etwas angeschrägt, was das Einführen der
Klemmschraube in das Halteteilgewinde erleichtert.
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Die
Herstellung des Verankerungselements wird weiter vereinfacht, wenn
die Endfläche
von dem Gewindegangende weg weisend konkav gekrümmt ist. Eine solche Endflächenform
läßt sich
besonders gut und einfach mit einem Fräswerkzeug herstellen.
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Günstigerweise
ist der erste Gewindegang des Klemmschraubengewindes ausgehend von
dem in das erste Schraubenende mündenden
Gewindeende in einem sich um die Schraubenachse erstreckenden Winkelbereich
von 20° bis
150° entfernt. Dies
bedeutet, daß beispielsweise
die ersten 20° des ersten
Gewindegangs entfernt sein können,
die ersten 90° oder
aber auch die ersten 150°.
Je nach Form des Gewindeprofils kann so erreicht werden, daß nur ausreichend
stabile Abschnitte des ersten Gewindegangs verbleiben.
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Um
eine Beschädigung
des von der Klemmschraube in der Verbindungselementaufnahme klemmend
gehaltenen Verbindungselements zu vermeiden, ist es vorteilhaft,
wenn das erste Ende der Klemmschraube in Richtung der Schraubenachse von
einem Schraubenkörper
der Klemmschraube weg weisend konvex gekrümmt ist.
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Um
eine besonders gute Klemmung des Verbindungselements in der Verbindungselementaufnahme
zu erreichen, ist das erste Ende der Klemmschraube vorzugsweise
in Richtung der Schraubenachse von einem Schraubenkörper der
Klemmschraube weg weisend kegelförmig
ausgebildet. Dies ermöglicht
insbesondere ein flächiges
oder zumindest linienförmiges
Anliegen des ersten Endes der Klemmschraube, an dem Verbindungselement,
wenn dies in einer relativ zur Schraubenachse geneigten Verbindungselementaufnahme
eingelegt ist.
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Um
eine Bauhöhe
des Verankerungselements zu minimieren, ist es vorteilhaft, wenn
das Klemmschraubengewinde zwei bis drei Gewindegänge umfaßt. Insbesondere können diese
Gewindegänge
im Profil voll ausgebildet sein.
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Günstigerweise
weist das Halteteilgewinde ein in Richtung auf die Verbindungselementaufnahme
auslaufendes Halteteilgewindeende auf. Auf diese Weise wird ein
Anschlag für
das Klemmschraubengewinde ausgebildet, welches somit nur so weit mit
dem Halteteil verschraubt werden kann, wie in diesem das Halteteilgewinde
vollständig
ausgebildet ist. Das auslaufende Halteteilgewinde bildet somit einen
Anschlag für
das Klemmschraubengewinde. Ein Überdrehen
der Klemmschraube wird dadurch verhindert.
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Für eine optimale
Lagerung und möglichst großflächige Anpassung
der Verbindungselementaufnahme an das darin einzulegende Verbindungselement,
ist es vorteilhaft, wenn die Verbindungselementaufnahme einen gewindefreien
Abschnitt aufweist, der sich in axialer Richtung etwa auf einer
Länge erstreckt,
der einer Dicke oder einem Durchmesser eines Verbindungselements
entspricht, und wenn sich an den gewindefreien Abschnitt das Halteteilgewinde
anschließt.
Durch den gewindefreien Abschnitt kann eine Beschädigung des
Halteteilgewindes durch das Verbindungselement bzw. des Verbindungselements
durch das Halteteilgewinde vermieden werden.
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Vorzugsweise
erstreckt sich das Halteteilgewinde vom gewindefreien Abschnitt
bis zu einem freien Ende der Verbindungselementaufnahme. Dies ermöglicht ein
in Eingriff bringen der Klemmschraube mit dem Halteteil ausgehend
vom freien Ende der Verbindungselementaufnahme. Auf diese Weise
läßt sich
die Bauhöhe
des Verankerungselements zusätzlich
verringern.
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Für eine optimale
Kraftübertragung
und um eine kompakte Bauform des Verankerungselements zu erreichen,
ist es vorteilhaft, wenn eine Ganghöhe des Klemmschraubengewindes
in einem Bereich von 0,5 bis 2 mm liegt.
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Um
eine sichere Verbindung zwischen dem Halteteil und der Klemmschraube
zu erreichen, ist es vorteilhaft, wenn eine Zahl von im Profil vollständig ausgebildeten
Gewindegängen
des Halteteilgewindes mindestens einer Zahl von im Profil vollständig ausgebildeten
Gewindegängen
des Klemmschraubengewindes entspricht. Dies ermöglicht es, die Klemmschraube
so mit dem Halteteil zu verbinden, daß alle Gewindegänge des
Klemmschraubengewindes vollständig
in die Gewindegänge
des Halteteilgewindes eingreifen.
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Besonders
einfach wird der Aufbau des Verankerungselements, wenn das Halteteil
einen einen Schlitz umfassenden gabelförmigen Halteabschnitt aufweist.
Der gabelförmige
Halteabschnitt eignet sich besonders gut zur Aufnahme eines Verbindungselements.
Das Verbindungselement läßt sich
also in den eine Verbindungselementaufnahme bildenden Schlitz einlegen
oder einschieben.
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Vorzugsweise
ist der Halteabschnitt mit dem Halteteilgewinde versehen. Auf diese
Weise läßt sich die
Klemmschraube mit dem Halteabschnitt verbinden und das Verbindungselement
am Halteabschnitt festlegen.
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Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform der
Erfindung kann vorgesehen sein, daß die Verbindungselementaufnahme
von zwei in proximaler Richtung abstehenden Schenkeln des gabelförmigen Halteabschnitts
begrenzt wird. Der Aufbau des Verankerungselements wird so besonders
einfach.
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Vorteilhaft
kann es sein, wenn das Halteteilgewinde in einem der beiden Schenkel
auszulaufen beginnt. Das auslaufende, nicht mehr voll ausgebildete
Halteteilgewinde bildet so einen Anschlag für das Klemmschraubengewinde
der Klemmschraube, welches in das auslaufende Halteteilgewinde nicht mehr
eingreifen kann. Auf diese Weise kann vermieden werden, daß die Vorspannung
der Schraube ein zulässiges
Maximum überschreitet
und eine Schädigung
des Klemmschraubengewindes und/oder des Halteteilgewindes auftritt,
da eine weitere Erhöhung eines
Einschraubdrehmoments der Klemmschraube kein Weiterdrehen derselben
und somit keine weitere Steigerung der Vorspannung bewirkt. Außerdem wird so
auch ein Überdrehen
der Klemmschraube vermie den. Die Höhe der Klemmschraube bzw. ein
Abstand des Gewindeendes des Klemmschraubengewindes vom ersten Ende
der Klemmschraube ist vorzugsweise so abgestimmt, daß die erforderliche
Mindestvorspannung zum Erreichen einer gewünschten Klemmwirkung erreicht
wird, bevor der Gewindeauslauf den durch das auslaufende Halteteilgewinde
gebildeten Anschlag erreicht. Selbstverständlich wäre es denkbar, auch einen Anschlag
vorzusehen, der nicht durch ein auslaufendes Halteteilgewinde gebildet
wird, beispielsweise durch einen zusätzlichen Vorsprung am Halteteil,
an dem die Klemmschraube oder das Klemmschraubengewinde anschlägt.
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Vorteilhaft
kann es ferner sein, wenn in einer Verbindungsstellung des Verankerungselements,
in welcher ein Verbindungselement in der Verbindungselementaufnahme
klemmend gehalten ist, das Gewindegangende des Klemmschraubengewindes
im Bereich des Schlitzes zwischen den beiden Schenkeln angeordnet
ist. So wird sichergestellt, daß nur voll
ausgebildete Gewindeprofilabschnitte oder zumindest ausreichend
tragfähige
Gewindeprofilabschnitte der Klemmschraube in das Halteteilgewinde des
Halteteils eingreifen. Läuft
ferner das Halteteilgewinde in einem der beiden Schenkel aus, so
bildet dieser Schenkel einen Anschlag für das Gewindegangende des Klemmschraubengewindes,
da es nicht weiter in ein korrespondierendes Halteteilgewinde eingreifen
kann.
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Um
eine ausreichende Stabilität
des Verankerungselements sicherzustellen, ist es günstig, wenn
der Schlitz eine Breite aufweist, die einen Öffnungswinkel ausgehend von
einer Längsachse
des Halteabschnitts in einem Bereich von 30° bis 70° definiert. Ferner wird so auch
eine maximale Breite des in die Verbindungselementaufnahme einführbaren Verbindungselements
definiert.
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Für eine besonders
kompakte Ausgestaltung des Verankerungselements ist es günstig, wenn
das Klemmschraubengewinde ein Außengewinde und das Halteteilgewinde
ein Innengewinde ist.
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Die
Stabilität
des Verankerungselements läßt sich
erhöhen,
wenn das Klemmschraubengewinde ein Innengewinde und das Halteteilgewinde
ein Außengewinde
ist. Insbesondere bei Vorsehen eines gabelförmigen Halteabschnitts hält die Klemmschraube,
die in Form einer Mutter oder eines Schraubrings ausgebildet sein
kann, die beiden Schenkel zusammen, die infolge eines zu hohen Einschraubdrehmoments
auseinandergedrückt
werden könnten.
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Um
die Klemmschraube besonders einfach mit dem Halteteil verschrauben
zu können,
weist diese günstigerweise
eine in proximaler Richtung weisende Werkzeugaufnahme auf.
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Besonders
einfach wird der Aufbau des Verankerungselements, wenn ein Schraubenkern
der Klemmschraube zylindrisch oder im wesentlichen zylindrisch geformt
ist.
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Ferner
kann eine Bauhöhe
des Verankerungselements minimiert werden, wenn ein Außendurchmesser
der Klemmschraube größer ist
als eine Länge
der Klemmschraube parallel zur Schraubenachse.
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Die
Herstellung des Verankerungselements wird weiter vereinfacht, wenn
das Klemmschraubengewinde ein eingängiges Gewinde ist. Ferner
läßt sich
so auch eine Relativstellung des Klemmschraubengewindes zum Halteteilgewinde
in einer Verbindungsstellung, in welcher das Verbindungselement
in der Verbindungselementaufnahme klemmend gehalten ist, besonders
einfach vorgeben.
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Vorzugsweise
ist ein Profil des Klemmschraubengewindes und/oder des Halteteilgewindes hinterschnitten.
So kann eine besonders gute Verbindung zwischen der Klemmschraube
und dem Halteteil erreicht werden.
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Günstigerweise
weist ein Hinterschnitt des Profils in proximaler Richtung. Proximale
Richtung bedeutet bei der erfindungsgemäßen Klemmschraube in Richtung
auf ihr zweites Ende hin.
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Der
Aufbau des Verankerungselements wird besonders einfach, wenn der
Verankerungsteil und der Aufnahmeteil einstückig ausgebildet sind.
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Um
eine optimale Anpassung des Verankerungselements an eine durch das
Verbindungselement vorgegebene Richtung zu ermöglichen und zudem die Herstellung
zu vereinfachen, sind vorteilhafterweise der Verankerungsteil und
der Aufnahmeteil lösbar
verbindbar ausgebildet. Insbesondere können der Verankerungsteil und
der Aufnahmeteil relativ zueinander beweglich ausgebildet sein.
Ferner kann der Aufnahmeteil zum Beispiel in Form eines am Verankerungsteil
gelagerten Kopfes ausgebildet sein.
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Um
eine einfache Verbindung des Verankerungselements mit einem Knochenteil
zu ermöglichen,
ist es günstig,
wenn der Verankerungsteil ein Knochengewinde zum Einschrauben des
Verankerungsteils in das Knochenteil umfaßt.
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Günstig kann
es aber auch sein, wenn der Verankerungsteil in Form eines Knochenhakens
oder eines Knochennagels ausgebildet ist.
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Die
Herstellung des Verankerungselements vereinfacht sich, wenn das
Klemmschraubengewinde und das Halteteilgewinde koaxial zu einer
Halteteillängsachse
ausgebildet sind.
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Vorteilhafterweise
enthält
eine Symmetrieebene der Verbindungselementaufnahme die Halteteillängsachse.
Dies vereinfacht die Herstellung des Verankerungselements weiter.
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Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform der.
Erfindung kann vorgesehen sein, daß der Halteteil am Verankerungsteil
gelagert ist, daß der
Halteteil in einer Justierstellung relativ zum Verankerungsteil bewegbar
und in einer Verbindungsstellung am Verankerungsteil unbeweglich
festgelegt ist. Diese Ausgestaltung gestattet es, das Verankerungselement
in oder an einem Knochenteil festzulegen und danach das Halteteil
in eine gewünschte
Stellung zu bringen, in der das Verbindungselement in die Verbindungselementaufnahme
eingeführt
werden kann oder soll.
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Vorzugsweise
weist mindestens einer der beiden Schenkel des Halteabschnitts eine
Sollbruchstelle auf. Dadurch kann eine Bauhöhe des Verankerungselements
in gewünschter
Weise minimiert werden. So ist es einerseits möglich, das Verbindungselement
in die Verbindungselementaufnahme einzuführen und mit der Klemmschraube
zu sichern, ohne jedoch das Verbindungselement klemmend am Halteteil
festzulegen. Durch die Sollbruchstelle läßt sich ein Teil des Schenkels
entfernen, wenn das Verbindungselement in gewünschter Weise festgelegt ist. Ein überstehender
Teil des Halteabschnitts kann so auf einfache Weise entfernt werden.
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Vorteilhaft
ist es, wenn ein am Halteteil beweglich gelagerter Klemmkörper vorgesehen
ist und wenn der Klemmkörper
mit der Klemmschraube direkt oder indirekt gegen den Halteteil oder
gegen ein Kupplungselement des Verankerungsteils spannbar ist. Durch
entsprechende Wahl des Klemmkörpers können Fertigungstoleranzen
bei der Herstellung des Verankerungselements ausgeglichen werden.
Ferner kann durch entsprechende Formgebung des Klemmkörpers eine
optimale Kraftanleitung von der Klemmschraube direkt oder indirekt
auf das Verbindungselement ausgeübt
werden.
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Eine
besonders gute Klemmung des Verbindungselements in der Verbindungselementaufnahme läßt sich
erreichen, wenn es zwischen der Klemmschraube und dem Klemmkörper klemmend
festlegbar ist.
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Die
eingangs gestellte Aufgabe wird bei einer Osteosynthesevorrichtung
der eingangs beschriebenen Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß mindestens
eines der mindestens zwei Verankerungselemente der Osteosynthesevorrichtung
eines der oben beschriebenen Verankerungselemente ist.
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Wahlweise
können
nur einzelne oder auch alle Verankerungselemente der Osteosynthesevorrichtung
in der oben erfindungsgemäß vorgeschlagenen
Weise ausgebildet sein.
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Ferner
wird nachfolgend ein Verfahren zum Herstellen eines orthopädischen
Verankerungselements zum Verankern in oder an mindestens einem Knochenteil
vorgeschlagen, umfassend ein Verankerungsteil zum Festlegen an dem
mindestens einen Knochenteil, ein Aufnahmeteil mit mindestens einer Verbindungselementaufnahme
für ein
Verbindungselement einer Osteosynthesevorrichtung zum Verbinden
zweier Verankerungselemente und eine ein erstes und ein zweites
Schraubenende aufweisenden Klemmschraube zum Festlegen des Verbindungselements
in der mindestens einen Verbindungselementaufnahme, wobei der Aufnahmeteil
mit einem Aufnahmeteilgewinde und die Klemmschraube mit einem zum
Aufnahmeteilgewinde korrespondierenden Klemmschraubengewinde versehen
wird, wobei das Klemmschraubengewinde derart ausgebildet wird, daß es ein
in das erste Schraubenende mündendes Gewindeende
umfaßt
und wobei der erste Gewindegang des Klemmschraubengewindes ausgehend
von dem in das erste Schraubenende mündenden Gewindeende mindestens
teilweise entfernt wird.
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Diese
Herstellungsverfahren erlaubt es, die Klemmschraube in herkömmlicher
Weise herzustellen und nur nach Bedarf weiterzubilden, d. h. einen Teil
des Gewindeendes zu entfernen.
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Das
Verfahren wird besonders einfach in der Durchführung, wenn der erste Gewindegang
ausgehend vom auf das erste Schraubenende zu auslaufenden Gewindeanfang
mindestens teilweise weggefräst
wird. Alternativ könnte
der Gewindeanfang auch weggeschliffen, wegerodiert oder weggeätzt werden.
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Die
nachfolgende Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung
dient im Zusammenhang mit der Zeichnung der näheren Erläuterung. Es zeigen:
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1:
eine perspektivische Darstellung einer Knochenschraube mit einer
ersten Ausführungsform
einer Klemmschraube;
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2:
eine perspektivische Ansicht der Knochenschraube aus 1 mit
an einer Sollbruchstelle abgetrennten Schenkeln des Schraubenkopfs;
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3:
eine vergrößerte Ansicht
des Bereichs A in 2;
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4:
eine Längsschnittansicht
durch den Ausschnitt in 3;
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5:
eine perspektivische Ansicht der Klemmschraube des Verankerungselements
in 1;
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6:
eine Ansicht der Klemmschraube aus 5 in Richtung
auf ihr erstes Ende;
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7:
eine perspektivische Ansicht einer zweiten Ausführungsform einer Klemmschraube;
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8:
eine Ansicht der Klemmschraube in 7 in Richtung
auf ihr erstes Ende;
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9:
eine perspektivische Ansicht einer dritten Ausführungsform einer Klemmschraube;
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10:
eine Ansicht der Klemmschraube aus 9 in Richtung
auf ihr erstes Ende;
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11:
eine perspektivische Ansicht einer aus dem Stand der Technik bekannten
Klemmschraube;
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12:
eine Ansicht der Knochenschraube in 11 in
Richtung auf ihr erstes Ende; und
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13:
eine Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Osteosynthesevorrichtung.
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In
den 1 bis 4 ist ein erstes Ausführungsbeispiel
eines erfindungsgemäßen Verankerungselements
in Form einer Pedikelschraube 10 dargestellt. Die Pedikelschraube 10 ist
in Form einer Polyaxialschraube ausgebildet, das heißt ein Verankerungsteil
in Form eines mit einem Knochengewinde 14 versehenen Schraubenkörpers 12 ist über eine Kugelgelenkverbindung
mit einem Halteteil in Form eines Gabelkopfs 16 verbunden.
Ein proximales Ende des Schraubenkörpers 12 ist hierfür mit einem kugeligen
Kopf 18 versehen, welcher in einem hohlkalottenförmigen Sitz 20 an
einem distalen Ende 22 des Gabelkopfs 16 aufgenommen
werden kann.
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Der
Gabelkopf 16 ist im wesentlichen hülsenförmig ausgebildet und weist
einen Schlitz 24 auf, welcher eine Verbindungselementaufnahme
zum Einlegen eines Verbindungselements, beispielsweise in Form eines
Stabs 26 oder eines einen stabförmigen Abschnitt aufweisenden
plattenförmigen
Elements dient. Der Schlitz 24 ist an seinem auf den Sitz 20 hin
weisenden Ende 28 halbrund ge formt und an einen Außendurchmesser
des Stabs 26 angepaßt. Ebenso
entspricht eine Breite 30 des Schlitzes 24 in etwa
der Breite des Stabs 26.
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Der
Stab 26 liegt nicht direkt am unteren oder distalen Ende 28 des
Schlitzes 24 an, sondern an einem an eine Außenkontur
des Stabs 26 angepaßten, hohlzylindrische
Sitzflächen
aufweisenden Sitz 32 eines Klemmkörpers 34, der im wesentlichen
hohlzylindrisch ausgebildet ist. Ein auf den Kopf 18 hin
weisendes und an diesem anliegendes Ende ist mit einem eine hohlkalottenförmige Form
aufweisenden Rand 36 versehen, der direkt am Kopf 18 anliegt.
Um den Klemmkörper 34 unverlierbar
am Gabelkopf 16 zu halten, ist benachbart des Sitzes 20 im
Gabelkopf eine kleine Durchbrechung 38 vorgesehen, in die eine
an einer Federzunge 40 vorstehende Rastnase 42 eintaucht,
wenn der Klemmkörper 34 von
einem proximalen Ende 44 her kommend, in den Gabelkopf 16 eingeschoben
wird. Beim Einschieben gleitet die Rastnase 42 an einer
Innenwand des Gabelkopfs 16 auf, wodurch die Federzunge 40 radial
nach innen in Richtung auf eine Symmetrieachse 48 des Gabelkopfs 16 gedrückt wird.
Die Rastzunge 40 federt in ihre in 4 dargestellte
Ausgangsstellung zurück, sobald
die Rastnase 42 in die Durchbrechung 38 eintauchen
kann. Eine Rastfläche 46 der
Rastnase 42 weist in proximaler Richtung und verhindert
so, daß der
Klemmkörper 34 in
proximaler Richtung aus dem Gabelkopf 16 herausfallen kann.
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Der
Gabelkopf 16 weist zwei diametral einander gegenüberliegende
Schenkel 50 und 52 auf, die durch den Schlitz 24 getrennt
sind. Beide Schenkel 50 und 52 sind jeweils mit
einer auf einer Außenseite
angeordneten Nut 54 beziehungsweise 56 versehen,
die eine Sollbruchstelle bildet, um einen proximalen Teil der Schenkel 50 und 52 nach
Festlegen des Stabes 26 am Gabelkopf 16 zu entfernen.
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Im
Innern des Gabelkopfs 16 ist ein Innengewinde 58 vorgesehen,
welches sich an einen gewindefreien, ausgehend vom Sitz 20 in
proximaler Richtung erstreckenden Innenwandabschnitt 60 anschließt. Beide
Schenkel 50 und 52 weisen einen weiteren gewindefreien
Wandabschnitt 62 beziehungsweise 64 auf, welcher
sich zwischen dem Innengewinde 58 und dem Ende 44 erstreckt.
Das Innnengewinde 58 ist derart ausgebildet, daß es im Schenkel 52 ausläuft. Ein
auslaufender letzter Gewindegang ist in 4 mit dem
Bezugszeichen 66 versehen.
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Zum
Festlegen des Stabs 26 dient eine Klemmschraube 68,
die einen zylindrischen Schraubenkörper 70 aufweist,
dessen in distaler Richtung weisendes erstes Ende 72 vom
Schraubenkörper 70 weg
weisend konvex gekrümmt
ist. Koaxial zur Symmetrieachse 48 ist ein proximales Ende
des Schraubenkörpers 70 mit
einer Werkzeugaufnahme in Form eines Innensechskant 74 versehen.
Statt des Innensechskant 74 könnte auch ein beliebiger anderer Innenvielkant
oder auch ein Innenvielrund vorgesehen sein, beispielsweise in Form
einer Torx®-Aufnahme.
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Der
Schraubenkörper 70 ist
ferner mit einem Außengewinde 76 versehen,
welches korrespondierend zum Innengewinde 58 ausgebildet
ist. Es umfaßt
etwa zwei vollständig
ausgebildete Gewindegänge
und läuft
auf das proximate Ende der Klemmschraube 68 hin aus. Dieses
auslaufende Gewindeende ist zusätzlich
mit einer im wesentlichen in proximaler Richtung weisenden Fase 78 versehen.
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Ein
erster Gewindegang des Außengewindes 76 ist
ausgehend von einem in das Ende 72 einmündenden Gewindeende teilweise
entfernt, und zwar, wie in den 5 und 6 besonders
gut zu erkennen, so weit, daß der
verbleibende Teil des ersten Gewindegangs 80 ein Gewindegangende 82 aufweist,
welches im Querschnitt ein vollständig ausgebildetes Gewindeprofil
aufweist. Das Gewindegangende 82 umfaßt eine Endfläche 84,
welche vom Gewindegangende 82 weg weisend konkav gekrümmt ist.
Das Außengewinde 76 ist
hinterschnitten, weist also einen, insbesondere in den 4 und 5 gut zu
erkennenden Hinterschrtitt 84 auf.
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Zum
Festlegen des Stabs 26 am Gabelkopf 16 wird die
Klemmschraube 68 von proximal her kommend, in das Ende 44 eingeführt und
greift mit dem Gewindegangende 82 des Außengewindes 76 in
das Innengewinde 58 ein. Die Klemmschraube 68 kann
so weit in den Gabelkopf 68 eingeschraubt werden, bis der
Stab 26 klemmend zwischen dem Klemmkörper 34 und der Klemmschraube 68 gehalten
ist. Gleichzeitig wird die über
den Stab 26 auf den Klemmkörper 34 eingeleitete
Kraft dazu genutzt, auch den Kopf gegen den Sitz 20 zu
drücken,
wodurch der Gabelkopf 16 in der in den 1 bis 4 dargestellten
Verbindungsstellung am Kopf 18 des Schraubenkörpers 12 festgelegt
wird.
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Die
Abmessungen der Klemmschraube 68 sind so gewählt, daß das Gewindegangende 82 im Bereich
des Schlitzes 24 zwischen den Schenkeln 50 und 52 angeordnet
ist. Durch den auslaufenden Gewindegang 66 des Innengewindes 58 im
Schenkel 52 wird ein Anschlag für das Gewindegangende 82 gebildet.
Die Klemmschraube 68 findet daher im Schenkel 52 keinen "Eingang" für das Gewindegangende 82 mehr.
So wird vermieden, daß die
Vorspannung der Schraube ein zulässiges
Maximum überschreitet und
eine Schädigung
des Gewindes auftritt. Es ist so also eine Einschraubdrehmomentbegrenzung
vorgesehen. Ferner wird ein Überdrehen
der Klemmschraube auf die beschriebene Weise verhindert. Optimalerweise
ist die Höhe
der Klemmschraube 68 beziehungsweise des Innengewindes 58 an
einen Durchmesser des Stabes 26 angepaßt. Ein Toleranzbereich wird
durch die Breite 30 des Schlitzes 24 definiert
beziehungsweise durch einen Öffnungswinkel des 24 Schlitzes
in Umfangsrichtung, welcher beim in den 1 bis 4 dargestellten
Ausführungsbeispiel
der Pedikelschraube etwa 50° beträgt, aber auch
in einem Bereich von 30° bis
70° liegen
kann. Eine Ganghöhe 88 des
Außengewindes 76 beträgt etwa
1,5 mm.
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Wie
in den 1 bis 6 unschwer zu erkennen, sind
etwas mehr als zwei vollständig
ausgebildete Gewindegänge
an der Klemmschraube 68 vorgesehen.
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Vergleicht
man die Klemmschraube 68 mit einer in den 11 und 12 dargestellten
und aus dem Stand der Technik bekannten Klemmschraube 368,
so fällt
auf, daß ein
erster Gewindegang 380 bis in das distale Ende 372 des
Schraubenkörpers 370 einmündet. Da
ferner das Außengewinde 376 mit
einer Fase 390 versehen ist, verbleibt aufgrund des hinterschnittenen
Profils des Außengewindes 76 ein
am Gewindegangende abstehender feiner Grat 392. Außerdem ist
in 11 gut zu erkennen, daß ein Gewindegrund 394 in
Richtung auf den Grat 392 deutlich geschwächt ist,
wodurch ein erster Teil des Gewindegangs 380 nicht voll
belastbar ist. Daher kann es bei Verwendung der Klemmschraube 368 und
bei zu starkem Anziehen zu einem Anriß im Gewindegrund 394 kommen,
wobei unter dynamischer Last ein Rißfortschritt möglich ist,
was schließlich
ein Versagen des gesamten Außengewindes 376 zur Folge haben
kann. Diesen Nachteil weist die Klemmschraube 68 nicht
auf, da das Gewindegangende 82 mit einem voll ausgebildeten
Gewindeprofil endet.
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Eine
zweite Ausführungsform
einer Klemmschraube ist in den 7 und 8 insgesamt
mit dem Bezugszeichen 168 versehen. Die Klemmschraube 168 ist
nahezu identisch mit der Klemmschraube 68 ausgebildet.
Einziger Unterschied ist eine im Bereich des ersten Gewindegangs 180 vorgesehene,
im wesentlichen in distaler Richtung weisende Fase 190,
die das Einführen
des Außengewindes 76 ins
das Innengewinde 58 etwas erleichtert. Die Fase 190 ist
so vorgesehen, daß ein
verbleibendes Profil des Außengewindes 176 insbesondere
im Bereich des Gewindegangendes 182 und damit auch irrt
Bereich der Endfläche 184 keine
Schwächung
am Gewindegrund 194 aufweist. Die Fase 190 kann
sich etwa über
einen Winkelbereich von 40° bis
180° erstrecken.
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Eine
dritte Ausführungsform
einer Klemmschraube ist in den 9 und 10 insgesamt
mit dem Bezugszeichen 268 versehen. Der erste Gewindegang 280,
der bei der Klemmschraube 368 in das Ende 372 mündet, ist
bei der Klemmschraube 268 teilweise entfernt, und zwar
ausgehend von einem in das Ende 272 mündenden Ende des Außengewindes 276.
Es verbleibt eine Endfläche 284 am
Gewindegangende 282, die etwas kleiner ist als die Endfläche 84 bei
der Klemmschraube 68, jedoch ist ein Gewindegrund der Klemmschraube 268 nicht
geschwächt,
so daß selbst
durch Vorsehen einer im wesentlichen in distaler Richtung weisenden,
analog der Fase 190 ausgebildeten Fase 290 das
Außengewinde 276 nicht
geschwächt
wird, auch nicht im verbleibenden Teil des ersten Gewindegangs 280.
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Bei
den Klemmschrauben 68, 168 und 268 wird
der erste Teil des ersten Gewindegangs durch Fräsen entfernt. Alternativ könnte man
diesen Teil des Außengewindes
auch durch Erodieren oder Schleifen entfernen.
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In 13 ist
eine insgesamt mit dem Bezugszeichen 96 versehene Osteosynthesevorrichtung
dargestellt, die beispielhaft zwei Pedikelschrauben 10 und 11 sowie
einen Stab 26 umfaßt.
Die Pedikelschrauben 10 und 11 werden zur Festlegung
des Stabs 26 in Wirbelkörper 98 und 99 einer
Wirbelsäule 100 eingeschraubt
und ermöglichen
das Festlegen des Stabes an ihren Gabelköpfen 16 und 17.
Die Pedikelschrauben 10 und 11 sind in Form polyaxialer Schrauben
ausgebildet, das heißt
die Gabelköpfe 16 und 17 sind
relativ zu den Schraubenkörpern 12 und 13 in
einer Justierstellung bewegbar. Mit der Osteosynthesevorrichtung 96 können beispielsweise
die beiden Wirbelkörper 98 und 99 oder
auch zwei Knochenteile in einer gewünschten Stellung relativ zueinander
gehalten werden.