DE102006056950B4

DE102006056950B4 - Orthopädische Zugschraube zur Osteosynthese und/oder Fixation von Knochensegmenten

Info

Publication number: DE102006056950B4
Application number: DE102006056950A
Authority: DE
Inventors: Dr. Vitek Michael; Uwe Pech; Roland Wörner
Original assignee: Normed Medizin Technik GmbH
Current assignee: Zimmer GmbH
Priority date: 2006-11-30
Filing date: 2006-11-30
Publication date: 2013-07-25
Anticipated expiration: 2026-12-01
Also published as: DE102006056950A1; US20080132958A1

Abstract

Orthopädische Zugschraube (10) zur Osteosynthese und/oder Fixation von Knochensegmenten (12, 14), mit einem Gewindeabschnitt (20) und einem Schraubenkopf (18), wobei der Schraubenkopf (18) sich zu seinem distalen, dem Gewindeabschnitt (20) entgegengesetzten Ende hin und zum Ausbilden eines maximalen distalen Schraubenkopfdurchmessers (D1) konisch aufweitet und die Zugschraube (10) entlang ihrer Längsachse (A) mit einer Bohrung (26) zum Zusammenwirken mit einem orthopädischen Führungselement versehen ist, wobei der Schraubenkopf (18) randseitig zumindest eine eine plane und parallel zur Längsachse verlaufende Außenfläche (30) ausbildende Abflachung aufweist und ein Konuswinkel des Schraubenkopfes (18) bezogen auf die Längsachse (A) 10° bis 15° beträgt.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine orthopädische Zugschraube. Derartige Vorrichtungen sind aus dem Stand der Technik allgemein bekannt und werden insbesondere im Zusammenhang mit orthopädischen Maßnahmen an Fuß oder Händen verwendet. Dabei dienen derartige, im eingesetzten Zustand üblicherweise auf Zug belastete Schrauben dazu, Knochenteile (wieder) in einer gewünschten Verbindungsposition zueinander zu fixieren, so dass die mechanische Stabilität des betreffenden, durch Bruch oder gezielte chirurgische Maßnahme getrennten Knochens erneut gewährleistet werden kann.
Insbesondere der Anwendungszweck im Zusammenhang mit der Operation sog. flexibler Hammerzehen und den dadurch entstehenden Anforderungen an die Fixation bereiten herkömmliche Technologien Probleme. Auch stellt etwa die gezielte Verkürzung der Metatarsalknochen im meta- und diaphysären Bereich eine Orthopädie-technische Herausforderung dar, wobei, über das Problem der Fixation mittels geeigneter Schrauben, insbesondere noch zusätzlich eine Herausforderung darin besteht, Mittel zu schaffen, mit welchen gezielt eine vorbestimmte Verkürzung des Knochens durch vorbestimmte Knochenschnitte und Entfernen insbesondere scheiben- bzw. teilförmiger, so geschnittener Knochensegmente, ermöglicht werden kann.
Aus der DE 602 06 216 T2 ist eine orthopädische Zugschraube zur Osteosynthese und/oder Fixation von Knochensegmenten bekannt, wobei diese Vorrichtung einen ersten Gewindeabschnitt und einen einen Schraubenkopf bildenden zweiten Gewindeabschnitt aufweist und zwischen den Gewindeabschnitten ein konischer Abschnitt vorgesehen ist. Diese Vorrichtung weist ferner entlang ihrer Längsachse eine Bohrung zum Zusammenwirken mit einem orthopädischen Führungselement auf.
Aus der US 5,968,047 A ist eine orthopädische Zugschraube bekannt, welche ebenso zur Osteosynthese und/oder Fixation von Knochensegmenten geeignet ist. Diese weist einen Gewindeabschnitt sowie einen Schraubenkopf auf, wobei der Schraubenkopf entsprechend einer Flachschraube einen konisch aufgeweiteten Abschnitt aufweist. Zudem weist diese Vorrichtung am Schraubenkopf randseitig zumindest eine plane und parallel zur Längsachse verlaufende Außenfläche auf.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine insbesondere für die Operation in der Hand- und Fußchirurgie geeignete orthopädische Zugschraube zu schaffen, welche das flexible, insbesondere stark geneigte Einsetzen zur Knochenfixation bzw. Osteosynthese einfach und mit geringem operativen Aufwand ermöglicht, gleichzeitig hohe Haltekräfte aufnimmt und, in Bezug auf die Gewebeumgebung am Operationsort, nur in sehr geringem Maße invasiv wirkt.
Die Aufgabe wird durch die orthopädische Zugschraube mit den Merkmalen des Hauptanspruches gelöst, vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.
In erfindungsgemäß vorteilhafter Weise ist der (abschnittsweise) konisch aufgeweitete Schraubenkopf der orthopädischen Zugschraube gemäß der Erfindung randseitig zumindest mit einer, bevorzugt mit zwei oder mehreren Abflachungen versehen, so dass, bei geringem Knochenverlust, die mit kleinem Kopf versehenen Schrauben sehr flach bzw. schräg (etwa bezogen auf eine Knochen-Längsachse) eingebracht werden können, ohne dass der Kopf die Weichteile am Operationsort stört. Vielmehr ermöglicht die erfindungsgemäß beanspruchte Konfiguration, dass der Schraubenkopf versenkt werden kann, so dass sich die erfindungsgemäßen Schrauben insbesondere für Operationsstellen eignen, wo geringe Weichteildeckung des Knochens besteht. Gleichzeitig ermöglicht es die erfindungsgemäße Schraube, dass die Zugkraft wirksam über die Kegelform des Kopfes in bzw. an den Knochen gebracht werden kann.
Erfindungsgemäß günstig ist es, die Geometrie des Schraubenkopfes (eingeschlossen den maximalen distalen Schraubenkopfdurchmesser, die Winkelneigung des konischen Schraubenkopfmantels relativ zur Schrauben-Längsachse, die Nutentiefe des Gewindes bzw. den Durchmesser des Schaftabschnittes sowie den Abstand der vorteilhaft und weiterbildungsgemäß paarweise parallel zueinander gebildeten Außenflächen) in Relativpositionen zueinander zu definieren. Auf diese Weise lässt sich in besonders günstiger Weise der vorgesehene Einsatzzweck der Osteosynthese bzw. Knochenfixation an sensiblen Extremitätenknochen, insbesondere Fußknochen, realisieren, wobei mechanische Stabilität in vorteilhafter Wechselbeziehung mit einfacher Einsetz- und Operierbarkeit, Halt im Knochen und optimiertem Knochenverlust durch das Einsetzen der Schraube steht.
Die Schraube ist bevorzugt als Titanelement, titanhaltiges oder titanbeschichtetes Element realisiert und folgt, zum Zweck des optimierten Krafteintrags durch den die Schraube einsetzenden Operateur, dem Torx-Prinzip.
Im Ergebnis entsteht durch die vorliegende Vorrichtung in überraschend einfacher und eleganter Weise eine Lösung für die eingangs beschriebene medizintechnische Aufgabe; es steht zu erwarten, dass durch die erfindungsgemäße orthopädische Zugschraube und deren spezielle Einsatzgeometrie das sensible Gebiet der Fuß-(und Hand-)Chirurgie durch grundsätzlich neue und vorteilhafte Technologie bereichert werden kann.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnungen; diese zeigen in
1: ein Schaubild zum Verdeutlichen der Einsatzumgebung der erfindungsgemäßen orthopädischen Zugschraube im eingesetzten Zustand bei der Fixation zweier Knochenteile eines Fußknochens;
2: einen Längsschnitt durch die Schraube analog 1 gemäß einer ersten bevorzugten Ausführungsform;
3: eine Stirnansicht der Schraube gemäß 2;
4: eine Detailansicht des Schraubengewindes als Ausschnitt ”X” aus 2.
So zeigt die 1 in der schematischen Ansicht, wie eine Zugschraube 10 gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung schräg in einen in zwei Hälften 12, 14 zerteilten Knochen (mittels eines lediglich exemplarisch gezeigten Schraubendrehers 16) so eingesetzt wird, dass ein Schraubenkopf 18 der Schraube 10, bezogen auf eine Längsachse des Knochens 12, 14 stark geneigt in den ersten Knochenteil 12 eingesetzt werden kann, dergestalt, dass der Kopf 18 vollständig im Knochenmaterial verschwindet, während ein Gewindeabschnitt 20 der Schraube 10 im benachbarten Knochenteil 14 sitzt, so dass durch Wirkung der Schraube die Teile 12, 14 aneinander fixiert werden können.
Die sich aus den 2, 3 und 4 ergebende Detailgeometrie der Schraube 10 im gezeigten Ausführungsbeispiel ermöglicht dabei, dass nicht nur, wie aus der 1 ersichtlich ist, die Schraube schräg und voll versenkt eingesetzt werden kann, auch ist durch die gezeigte Geometrie ein bestmöglicher mechanischer Sitz von Kopf 18 und Gewinde 20 realisierbar, verbunden mit minimiertem Knochenverlust im Bereich des Kopfes 18: So besitzt die typischerweise in verschiedenen Längen entsprechend einem jeweiligen Einsatzzweck konfigurierbare Schraube 10 eine Gesamtlänge L1 wie in 2 gezeigt, wobei sich der Gewindeabschnitt davon über eine Teillänge L2 und der Schraubenkopf in axialer Richtung über eine Keillänge L3 erstreckt. Zwischen Gewindeabschnitt 20 und dem Schraubenkopf 18 ist im gezeigten Ausführungsbeispiel ein gewindeloser Schaftabschnitt 22 gebildet, dessen Längserstreckung sich aus der Differenz L1-L2-L3 ergibt.
Senkrecht zur Längs- bzw. Symmetrieachse A durch die Schraube der 2 bis 3 ergibt sich zunächst der Durchmesser (genauer der maximale distale Durchmesser) D1 des Schraubenkopfes 18, welcher den maximalen Durchmesser beschreibt, den eine konische Aufweitung 24 des Schraubenkopfes 18 (im Ausführungsbeispiel geneigt um einen Winkel von 11° zur Längsachse A) erfährt; die Aufweitung ist vorteilhaft so vorgesehen, dass der maximale distale Schraubenkopfdurchmesser D1 relativ zum Durchmesser D3 des gewindelosen Schaftabschnittes 22 (im Ausführungsbeispiel entsprechend dem Durchmesser am Gewindegrund des Gewindeabschnittes 22) typischerweise ca. 2:1 beträgt, woraus folgt, dass typischerweise D3 bevorzugt etwa 45 bis 55% von D1 beträgt. Vorteilhaft ist zudem gemäß Ausführungsbeispiel vorgesehen, dass die axiale Länge L3 des Schraubenkopfes 18 das 1- bis 1,3-fache (9/7) von D1 betragen kann, dass ferner alternativ oder ergänzend ein Durchmesser D4 einer zum Zusammenwirken mit orthopädischen Führungsdrähten (insbesondere einem Kirschner-Draht) gebildeten axialen Längsbohrung 26 etwa 55 bis 65% des Durchmessers D3 beträgt bzw. etwa 30 bis 35% des Durchmessers D1 beträgt, bei sämtlichen vorliegenden, aus den 2 bis 4 erkennbaren Geometrien, die Zahlenangaben sind in Millimetern, gelten sowohl die sich konkret ergebenden Abstände, Durchmesser und Proportionen als offenbart, wie auch die in der vorliegenden Erfindungs- und Ausführungsbeispiel-Beschreibung genannten Verhältnisbereiche.
Insbesondere aus der Stirnansicht der 3 ergibt sich, dass der Schraubenkopf 18 beidseits abgeflacht ist, dergestalt, dass zwei zueinander parallele, beidseits der Längsachse A liegende Flachseiten 30 gebildet sind, welche zueinander einen Abstand D2 ausbilden. Bevorzugt beträgt dieser Abstand D2 etwa 4/7 bis 6/7 von D1 des maximalen distalen Schraubenkopfdurchmessers. Durch diese Geometrie lässt sich, wie eingangs dargelegt, die gewünschte optimierte Wirkung des Schraubenkopfes im Hinblick auf Haltekraft, Knochenverbrauch und Einsetzbarkeit realisieren. Die Stirnansicht der 3 verdeutlicht zusätzlich den Torx-Schraubenansatz 32.
Ergänzend zur Darstellung der 4 und als vergrößerte Darstellung des Ausschnitt ”X” in 2 verdeutlicht die 4 noch die spezielle querschnittliche Gewindeausgestaltung des Gewindeabschnittes 20 im gezeigten Ausführungsbeispiel, insbesondere im Hinblick auf die Winkel- und Radiusgeometrien.

Claims

Orthopädische Zugschraube (10) zur Osteosynthese und/oder Fixation von Knochensegmenten (12, 14), mit einem Gewindeabschnitt (20) und einem Schraubenkopf (18), wobei der Schraubenkopf (18) sich zu seinem distalen, dem Gewindeabschnitt (20) entgegengesetzten Ende hin und zum Ausbilden eines maximalen distalen Schraubenkopfdurchmessers (D1) konisch aufweitet und die Zugschraube (10) entlang ihrer Längsachse (A) mit einer Bohrung (26) zum Zusammenwirken mit einem orthopädischen Führungselement versehen ist, wobei der Schraubenkopf (18) randseitig zumindest eine eine plane und parallel zur Längsachse verlaufende Außenfläche (30) ausbildende Abflachung aufweist und ein Konuswinkel des Schraubenkopfes (18) bezogen auf die Längsachse (A) 10° bis 15° beträgt.
Orthopädische Zugschraube nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Abflachung ein Paar voneinander bezogen auf die Längsachse (A) gegenüberliegenden, zueinander und zur Längsachse (A) parallelen Außenflächen (30) aufweist.
Orthopädische Zugschraube nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand (D2) der Außenflächen (30) zueinander zwischen 4/7 und 6/7 des maximalen distalen Schraubenkopfdurchmessers (D1) beträgt.
Orthopädische Zugschraube nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine axiale Länge (L3) des konischen Schraubenkopfes (18) 9/7 bis 7/7 des maximalen distalen Schraubenkopfdurchmessers (D1) beträgt.
Orthopädische Zugschraube nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch einen zwischen dem Gewindeabschnitt (20) und dem Schraubenkopf (18) ausgebildeten gewindelosen Schaftabschnitt (22).
Orthopädische Zugschraube nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchmesser (D3) des gewindelosen Schaftabschnittes (22) und/oder ein Durchmesser des Gewindeabschnittes (20) im Gewindegrund 40 bis 60% des maximalen distalen Schraubenkopfdurchmessers (D1) beträgt.
Orthopädische Zugschraube nach einem der Ansprüche 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein Durchmesser (D4) der Bohrung (26) zwischen 60% und 70% des Durchmessers (D3) des gewindelosen Schaftabschnittes (22) und/oder zwischen 30% und 35% des maximalen distalen Schraubenkopfdurchmessers (D1) beträgt.
Orthopädische Zugschraube nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass eine axiale Länge des Schraubenkopfes (L3) 10% bis 30% der Schraubenlänge (L1) beträgt.
Orthopädische Zugschraube nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Konuswinkel 11° bis 13° beträgt.
Orthopädische Zugschraube nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Schraube eine Torx-Schraube ist.