DE60204657T2

DE60204657T2 - Knochenschraube

Info

Publication number: DE60204657T2
Application number: DE60204657T
Authority: DE
Inventors: Tauhid Imran SIDDIQUI
Original assignee: Synthes AG Chur
Current assignee: Synthes GmbH
Priority date: 2001-01-17
Filing date: 2002-01-17
Publication date: 2006-05-11
Anticipated expiration: 2022-01-18
Also published as: US6306140B1; MY122876A; CA2449354A1; WO2002056778A8; WO2002056778A1; KR20030068204A; NO20033221D0; RU2003125273A; MXPA03006316A; ZA200305029B; AU2002235407B2; ATE297693T1; DE60204657D1; JP2004528061A; CA2449354C; RU2284166C2; BR0206519A; TWI250009B; NZ526886A; NO20033221L

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft Implantate zur Erzeugung einer Kompression zwischen verschiedenen Bereichen eines Materials. Insbesondere betrifft die Erfindung eine Kompressionsschraube zur Druckosteosynthese, die geeignet ist, einen frakturierten Knochen zu stabilisieren.
Die Behandlung zahlreicher Knochenstörungen erfordert eine Stabilisierung des Knochens, welche etwa dadurch erfolgt, dass zwischen verschiedenen Knochenbereichen eine Kompression erzeugt wird, wodurch diese Bereiche aneinandergedrückt werden, um den Heilungsprozess zu erleichtern. Knochenschrauben wie die in dem U.S.-Patent Nr. 6.001.101, Augagneur, und in der veröffentlichten Anmeldung Nr. EP0856293, Diebold et al., beschriebene Schraubenvorrichtung, haben zur Erzeugung der Kompression charakteristischerweise Gewindeabschnitte mit unterschiedlichen Gewindesteigungen verwendet. Der Kompressionseffekt der Augagneur-Schraubenvorrichtung ergibt sich beispielsweise daraus, dass der Weg des distalen Abschnitts grösser ist als jener des proximalen Abschnitts, so dass der proximale Abschnitt von dem einstückig mit diesem ausgebildeten distalen Abschnitt angetrieben wird, was zu einer Kompression führt. Bekannte Kompressionsschrauben neigen allerdings dazu, beim Entfernen Kräfte bzw. eine Vorbelastung zu erzeugen, die im allgemeinen der beim Einbringen der Schraube erzielten Kompression entgegenwirken, wodurch es zu einer Destabilisierung von Knochenbereichen kommen kann. Ein weiterer Nachteil von bekannten Kompressionsschrauben besteht darin, dass die Gewinde bei grossen Steigungslängen eine unzureichende Auflagefläche bzw. einen zu geringen Ansatzpunkt aufweisen, um ein Ausreissen bzw. eine Beschädigung des Knochens zu verhindern. Aus der FR-A-2.760.628 ist ein Implantat gemäss dem Oberbegriff des Anspruchs 1 bekannt. Dieses Implantat kann jedoch nicht in weniger als einer halben Drehung aus seinem Eingriff gelöst werden. Es besteht somit ein Bedarf an einer verbesserten Knochenschraube.
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Implantat zur Einbringung in ein Material. Das Implantat beinhaltet eine Längsachse, einen proximalen Abschnitt und einen distalen Abschnitt. Der proximale und der distale Abschnitt weist jeweils ein proximales bzw. ein distales Gewinde auf. Das proximale und das distale Gewinde ist jeweils so ausgelegt, dass es schraubbar in einen ersten bzw. in einen davon beabstandeten, zweiten Bereich des Materials eingreift, wenn der Schaft in die eine Richtung um seine Längsachse gedreht wird, um den ersten und den zweiten Bereich des Materials gegeneinander vorzubelasten, so dass zwischen diesen eine Kompression erzeugt wird. Wenn der Schaft in der entgegengesetzten Richtung um seine Längsachse gedreht wird, ist das proximale Gewinde entsprechend ausgelegt, um eine Vorbelastung des ersten Bereichs zu hemmen, um das Entstehen einer Zugspannung zwischen dem ersten und dem zweiten Bereich im wesentlichen zu verhindern. Zumindest ein Abschnitt des proximalen Gewindes ist kegelförmig ausgebildet. Der kegelförmige Abschnitt des proximalen Gewindes bildet einen Winkel von zumindest zwanzig Grad in Bezug auf die Längsachse des Schaftes. Der kegelförmige Abschnitt des proximalen Gewindes löst das proximale Gewinde aus dem Eingriff mit dem ersten Materialbereich in weniger als etwa einer halben Drehung der Längsachse des Schaftes in die entgegengesetzte Richtung.
In einer bevorzugten Ausführungsform handelt es sich bei dem Implantat um eine Kompressionsschraube zur Druckosteosynthese und bei dem ersten und dem zweiten Materialbereich jeweils um einen ersten und einen zweiten Knochenbereich. In dieser Ausführungsform ist das Implantat vorzugsweise entsprechend ausgelegt, um die Knochenbereiche durch Erzeugen einer Kompression zwischen diesen zu stabilisieren, und das Implantat ist weiterhin entsprechend ausgelegt, um bei der Entfernung des Implantats eine Destabilisierung bzw. eine Spreizung der betreffenden Knochenbereiche zu hemmen.
In einer anderen Ausführungsform bildet das proximale und das distale Gewinde jeweils eine proximate und eine distale Gewindesteigung, wobei die distale Gewindesteigung grösser ist als die proximale Gewindesteigung. Der proximale und der distale Abschnitt sind im wesentlichen in Bezug aufeinander feststehend ausgebildet und vorzugsweise durch einen Mittelabschnitt voneinander beabstandet.
Ein proximaler Abschnitt des Implantats beinhaltet vorzugsweise eine proximale Stirnseite, die einen versenkten Bereich bildet, der einen darin ausgebildeten Antriebsmechanismus zur Aufnahme eines Antriebswerkzeugs beinhaltet.
Vorzugsweise bilden die distalen Gewinde jeweils eine proximale und eine distale Fläche, welche mit dem umgebenden Material in Eingriff treten. Die proximale Fläche und die distale Fläche bilden in Bezug auf die Längsachse jeweils einen ersten und einen zweiten Winkel. Vorzugsweise ist der zweite Winkel kleiner als der erste Winkel.
In einer anderen Ausführungsform betrifft die vorliegende Erfindung ein Implantat, welches folgendes umfasst: einen proximalen Abschnitt mit zumindest einem Gewinde, welcher entsprechend ausgelegt ist, um in einem ersten Materialbereich aufgenommen zu werden, und einen distalen Abschnitt mit zumindest drei Gewindeanfängen, welcher entsprechend ausgelegt ist, um in dem zweiten Materialbereich aufgenommen zu werden. Beim Einbringen des Implantats treten das erste und das zweite Gewinde vorzugsweise jeweils mit dem ersten bzw. mit dem zweiten Bereich in schraubbaren Eingriff, wobei zwischen diesen eine Kompression erzeugt wird. Vorzugsweise bieten die distalen Gewinde einen ausreichenden Angriffspunkt, um im wesentlichen eine Beschädigung des zweiten Materialbereichs zu verhindern. In einer bevorzugten Ausführungsform beinhaltet der proximale Abschnitt zumindest zwei Gewindeanfänge, mehr bevorzugt zumindest drei Gewindeanfänge. In einer weiteren, bevorzugten Ausführungsform beinhaltet der distale Abschnitt zumindest vier Gewindeanfänge.
Im folgenden werden bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung in Verbindung mit den beigefügten Figuren beschrieben, in denen:
1 eine Seitenansicht einer ersten Ausführungsform eines erfindungsgemässen Implantats darstellt;
2 eine Ansicht des distalen Endes des in 1 gezeigten Implantats darstellt;
3 eine Ansicht des proximalen Endes des in 1 gezeigten Implantats darstellt;
4 eine distale Perspektivansicht des in 1 gezeigten Implantats darstellt;
5 eine proximale Perspektivansicht des in 1 gezeigten Implantats darstellt;
6a eine im Querschnitt abgebildete Seitenansicht des in einem Kahnbein implantierten Implantats in einem teilweise eingebrachten Zustand darstellt;
6b eine im Querschnitt abgebildete Seitenansicht des in einem Kahnbein implantierten Implantats in einem vollständig eingebrachten Zustand darstellt;
6c eine im Querschnitt abgebildete Seitenansicht des in einem Kahnbein implantierten Implantats in einem teilweise entfernten Zustand darstellt;
7 eine partielle Seitenansicht des in 1 gezeigten Implantats darstellt, bei welchem ein Teil des proximalen Abschnitts ausgeschnitten ist;
8 eine Seitenansicht einer zweiten Ausführungsform eines erfindungsgemässen Implantats darstellt;
9 eine Ansicht des distalen Endes des in 8 gezeigten Implantats darstellt;
10 eine Seitenansicht einer dritten Ausführungsform eines erfindungsgemässen Implantats darstellt;
11 eine Seitenansicht einer vierten Ausführungsform des erfindungsgemässen Implantats darstellt; und
12 eine Seitenansicht einer fünften Ausführungsform eines erfindungsgemässen Implantats darstellt.
In den 1–7, auf welche nun Bezug genommen wird, ist das Implantat 1 vorzugsweise so ausgelegt, dass es in einem zumindest einen ersten und einen zweiten Bereich aufweisenden Material aufgenommen werden kann, um diese Bereiche, beispielsweise durch Positionieren bzw. Fixieren der beiden Bereiche in Bezug aufeinander, zu stabilisieren. Das Implantat ist entsprechend ausgelegt, um eine Kompression zwischen den Bereichen zu erzeugen, indem diese beispielsweise gegeneinander vorbelastet werden. Die Vorbelastung umfasst vorzugsweise die Erzeugung von Kompressionskräften, die dazu neigen, die Bereiche entlang einer Längsachse 3 des Implantats 1 aneinander zu drücken. Sind die Bereiche zumindest zu einem gewissen Grad in Bezug aufeinander fixiert, wie dies beispielsweise bei Knochenbereichen der Fall ist, die durch eine inkomplette Fraktur nur zum Teil voneinander getrennt sind, so werden, obwohl die absolute Bewegung bzw. Translation der Bereiche vernachlässigbar klein sein mag, beim Einsetzen des Implantats 1 dennoch Kompressionskräfte zwischen diesen erzeugt, welche dazu neigen, die Bereiche zu stabilisieren. In manchen Fällen können der erste und der zweite Bereich durch zumindest einen dritten Materialbereich voneinander beabstandet sein, welcher vorzugsweise nicht in schraubbarem Eingriff mit dem Implantat 1 steht. In diesen Fällen erfolgt beim Einbringen des Implantats 1 vorzugsweise eine Komprimierung des dritten Bereichs zwischen dem ersten und dem zweiten Bereich.
Die Erfindung ermöglicht vorteilhafterweise das Einbringen des Implantats 1 in spröde und/oder zerbrechliche Materialien bzw. dessen Entfernung aus diesen, ohne dass es dabei zu Materialbeschädigungen kommt. Als zur Verwendung mit der vorliegenden Erfindung bevorzugt in Frage kommende Materialien sind unter anderem Knochen, Mauerwerk, Stein, Zement, Gips und dergleichen zu nennen, das Implantat ist jedoch in Verbindung mit jedem beliebigen Material verwendbar, welches geeignet ist, das Implantat in sich aufzunehmen.
In einer bevorzugten Ausführungsform handelt es sich bei dem erfindungsgemässen Implantat um eine Kompressionsschraube zur Druckosteosynthese, welche entsprechend ausgelegt ist, um eine Kompression zwischen Knochenbereichen bzw. Knochenfragmenten zu erzeugen, welche zumindest teilweise, beispielsweise durch eine Fraktur bzw. einen Bruch, destabilisiert sind, so dass einander gegenüberliegende Abschnitte der Knochenbereiche weit genug zueinander gebracht werden, um eine Heilung bzw. Stabilisierung des Knochens zu fördern. In mehr bevorzugter Weise ist das erfindungsgemässe Implantat entsprechend dimensioniert und ausgelegt, um in Knochen im Bereich der Hände oder der Handwurzel, wie etwa in das Kahnbein, oder in Knochen im Bereich der Füsse oder der Knöchel eingebracht zu werden. Es versteht sich jedoch, dass die Erfindung auch zur Stabilisierung anderer Knochen, wie etwa von Röhrenknochen, einschliesslich des Femur, der Tibia oder des Humerus adaptierbar ist. Demgemäss kann das erfindungsgemässe Implantat aus jedem beliebigen biokompatiblen Material, wie etwa aus Titan, aus Chromlegierungen und aus rostfreiem Stahl gebildet werden. Alternativ dazu kann auch jedes beliebige, biologisch abbaubare und/oder biologisch absorbierbare Material, wie etwa Calciumphosphat oder Hydroxyapatit, verwendet werden.
In der bevorzugten Ausführungsform beinhaltet das Implantat 1 einen Schaft 2 mit einem proximalen Abschnitt 5 und einem distalen Abschnitt 7, welche jeweils ein proximales Gewinde 9 und distale Gewinde 11a und 11b beinhalten. Vorzugsweise beinhaltet der proximale Abschnitt 5 zumindest einen einzelnen Gewindeanfang und beinhaltet der distale Abschnitt 7 zumindest zwei Gewindeanfänge. Die Anzahl der Gewindeanfänge verweist auf die Anzahl der auf dem Schaft ausgebildeten, vorzugsweise schraubenförmigen Gewindeformen. Die distalen Gewinde 11a und 11b werden dabei im folgenden mit der gemeinsamen Bezugszahl 11 bezeichnet. Die Ganghöhe der distalen Gewinde 11 ist vorzugsweise mit der Ganghöhe des einzelnen, proximalen Gewindes 9 identisch. Der proximale und der distale Abschnitt 5, 7 sind vorzugsweise in Bezug aufeinander feststehend ausgebildet und um eine Distanz voneinander beabstandet, die ausreicht, damit das proximale und das distale Gewinde 9, 11 jeweils in dem ersten bzw. in dem zweiten Materialbereich aufgenommen werden kann und in schraubbaren Eingriff mit diesem treten kann. Es versteht sich jedoch, dass die bevorzugte Distanz zwischen dem proximalen Abschnitt 5 und dem distalen Abschnitt 7 von der Grösse und der Beabstandung der das Implantat aufnehmenden Materialbereiche abhängt.
Der Schaft 2 des Implantats 1 beinhaltet vorzugsweise einen Mittelabschnitt 25, der zwischen dem proximalen und dem distalen Abschnitt 5, 7 angeordnet ist und entsprechend ausgelegt ist, um nach erfolgter Einbringung des Implantats 1 eine Überbrückung zwischen dem ersten und dem zweiten Materialbereich zu bilden. Vorzugsweise ist der Mittelabschnitt 25 entsprechend ausgelegt und dimensioniert, um den proximalen und den distalen Abschnitt 5, 7 im wesentlichen daran zu hindern, jeweils mit ein und demselben Materialbereich in Eingriff zu treten, so dass eine Vorbelastung der verschiedenen Materialbereiche in Bezug aufeinander ermöglicht wird. Ausserdem ist der Mittelabschnitt 25 vorzugsweise so ausgelegt, dass er beim Einbringen und beim Entfernen des Implantats 1 in Bezug auf die umgebenden Materialbereiche rotatorisch und translatorisch im wesentlichen frei beweglich ist, um im wesentlichen zu verhindern, dass der Mittelabschnitt 25 eine Vorbelastung auf das umgebende Material ausübt.
In 1, auf welche nun Bezug genommen wird, beinhaltet der Mittelabschnitt 25 einen glatten Bereich, beispielsweise einen Zylinder 27, welcher keinerlei Gewinde aufweist. Der Zylinder 27 kann einen Aussendurchmesser aufweisen, welcher geringer ist als der Durchmesser des proximalen Gewindes 9 bzw. des distalen Gewindes 11. Alternativ dazu kann der Mittelabschnitt 25 kegelförmig ausgebildet sein, nach innen gebogen sein oder jede beliebige andere Form aufweisen, die entsprechend ausgelegt ist, um eine Translation und/oder Rotation des Mittelabschnitts 25 in Bezug auf ein umgebendes Material zu erleichtern. Der Mittelabschnitt 25 kann auch einen Bereich bestehend aus Gewinden oder gewindeähnlichen Formen mit einer Höhe bzw. Oberfläche aufweisen, welche zu gering ist, um einen ausreichenden Angriffspunkt bzw. einen ausreichenden Eingriff mit dem umgebenden Material zu bieten.
Der Schaft 2 kann eine sich entlang der Längsachse 3 von einer distalen Spitze 31 zu einer proximalen Stirnfläche 37 des Implantats 1 erstreckende Kannulierung 47 beinhalten. Die distale Spitze 31 des Implantats 1 beinhaltet Schneidelemente 33, die entsprechend ausgelegt sind, um beim Einbringen des Implantats 1 in das Material einzuschneiden. Alternativ dazu kann die distale Spitze 31 als glatte Spitze, beispielsweise als halbkugelförmige Spitze, ausgelegt sein.
Der distale Abschnitt 7 beinhaltet vorzugsweise selbstschneidende Kanäle bzw. Nuten 29, welche in der Nähe der distalen Spitze 31 angeordnet sind, um das Material durch Schneiden eines Innengewindes für die Aufnahme des distalen Gewindes 11 im Zuge der Implantateinbringung vorzubereiten. Somit ist das Implantat 1 in der bevorzugten Ausführungsform gleichermassen selbstbohrend und selbstschneidend, so dass, wie weiter unten erörtert, ein Führungsloch mit einer Tiefe von grösser oder gleich der Länge des Implantats 1 zur Einbringung des Implantats 1 nicht erforderlich ist. Die 8 und 9 zeigen eine Ausführungsform eines Implantats 50 mit einem proximalen Abschnitt 52, der mit proximalen Schneidnuten 35 versehen ist, um den Knochen durch Schneiden eines Innengewindes für die Aufnahme des proximalen Gewindes 9 im Zuge der Implantateinbringung vorzubereiten. Mit Ausnahme der proximalen Nuten 35 ist das Implantat 50 im wesentlichen dem Implantat 1 ähnlich. Wie für den einschlägig gebildeten Fachmann erkenntlich, kann die Aggressivität der proximalen und der distalen Schneidnuten 35, 29, welche von der Tiefe, dem Winkel und der Anzahl der Nuten bestimmt wird, den Eigenschaften des implantataufnehmenden Materials entsprechend angepasst werden.
In der in den 1–7 gezeigten Ausführungsform, auf welche nun erneut Bezug genommen wird, bildet die proximale Stirnfläche 37 des Implantats 1 einen zentral angeordneten Antriebsmechanismus, wie etwa einen Schlitz bzw. Einsatz 39, zur Aufnahme eines Antriebswerkzeugs, mit welchem beim Einbringen und beim Entfernen ein Drehmoment auf das Implantat 1 ausgeübt werden kann. Der Einsatz 39 ist vorzugsweise in einer konkaven, halbkugelförmigen Vertiefung 41 ausgebildet, so dass eine proximate bzw. obere Kante 43 des Einsatzes unterhalb bzw. distal von einem Rand 45 der proximalen Stirnfläche 37 angeordnet ist. Somit bildet der Rand 45 vorzugsweise den am weitesten proximal gelegenen Abschnitt bzw. das Ende des Implantats. Während der Verwendung dient die halbkugelförmige Vertiefung 41 in vorteilhafter Weise dazu, das Antriebswerkzeug zu dem Einsatz 39 hin zu führen, wodurch ein seitliches Abgleiten des Antriebswerkzeugs in das umgebende Material hinein verhindert wird.
Zur Vorbereitung auf die Einbringung des Implantats 1 in beispielsweise einen Knochen mit einem ersten und einem zweiten Bereich wird vorzugsweise ein Führungsdraht entlang einer vorgegebenen Einbringachse durch den Knochen positioniert. Falls erforderlich, kann daraufhin mit einer von dem Führungsdraht gelenkten, kannulierten Bohrerspitze bzw. mit einem kannulierten Senkbohrer in dem Knochenfragment ein relativ flaches Führungsloch und eine konzentrische Einsenkung mit grösserem Durchmesser gebildet werden. Um dabei den Materialverlust zu minimieren, ist das Führungsloch vorzugsweise nur so tief ausgebildet, dass es den Schneidelementen 33 und den Nuten 29 ermöglicht wird, mit dem Knochen in Eingriff zu treten, um den Knochen für die bei der Rotation des Implantats 1 aufzunehmenden, distalen Gewinde 11 vorzubereiten. Die Einsenkung bildet vorzugsweise einen ausreichenden Durchmesser, welcher es den proximalen Schneidnuten 35, sofern solche beinhaltet sind, ermöglicht, mit dem Knochen in Eingriff zu treten, um den Knochen für das proximale Gewinde 9 vorzubereiten, sobald das Implantat eine ausreichende Eindringtiefe erreicht hat.
Bei fortgesetzter Rotation des Implantats 1 in einer ersten Richtung um die Längsachse 3, beispielsweise im Uhrzeigersinn, treten die Gewinde 9 und 11 jeweils in schraubbaren Eingriff mit dem ersten bzw. dem zweiten Bereich, so dass der proximate Abschnitt 5 und der erste Knochenbereich in einer ersten Richtung zu einem ersten Grad relativ zueinander vorbelastet werden und der distale Abschnitt 7 und der zweite Knochenbereich in einer zweiten Richtung zu einem zweiten Grad relativ zueinander vorbelastet werden. Der Grad, zu dem ein Gewindeelement, welches in schraubbarem Eingriff mit einem Materialbereich steht, diesen Materialbereich vorbelastet, sei hier ganz allgemein definiert als die Distanz relativ zu dem Material und parallel zu der Längsachse des Elements, um welche der Materialbereich im Verlauf einer Umdrehung des Gewindeelements gezwungen wird, sich zu verschieben. Der Grad, zu dem das Implantat 1 einen ersten, mit den proximalen Gewinden 9 in Eingriff stehenden Materialbereich in Bezug auf einen zweiten, mit den distalen Gewinden 11 in Eingriff stehenden Materialbereich vorbelastet, entspricht der Differenz in der Anzahl der proximalen und der distalen Gewindeanfänge multipliziert mit der Ganghöhe der Gewinde.
Bei der ersten und der zweiten von dem Implantat 1 ausgeübten Vorbelastungsrichtung handelt es sich vorzugsweise im absoluten Sinn um dieselbe Richtung. Die von dem proximalen und dem distalen Gewinde 9, 11 ausgeübten Vorbelastungsgrade sind jedoch vorzugsweise unterschiedlich, damit bei einer Rotation des Implantats 1 ein gewünschter Druck zwischen dem ersten und dem zweiten Materialbereich erzeugt wird. Vorzugsweise verfügt der distale Abschnitt 7 über eine grössere Anzahl von Gewindeanfängen als der proximate Abschnitt 5, um den zweiten Materialbereich zu einem grösseren Grad vorzubelasten als der Grad, zu dem der proximate Abschnitt 5 den ersten Materialbereich vorbelastet. Bei der Einbringung wird durch die unterschiedliche Vorbelastung vorzugsweise eine ausreichende Menge an Kompression erzeugt, so dass der erste und der zweite Materialbereich in stabilen Kontakt miteinander gebracht werden, um eine Stabilisierung und Heilung zu fördern.
Das proximate und das distale Gewinde 9, 11 sind entsprechend ausgelegt, um im wesentlichen zu verhindern, dass die Gewinde 9, 11 beim Installieren oder Entfernen des Implantats 1 einen in schraubbarem Eingriff stehenden Materialbereich ausreissen, herausziehen oder anderweitig beschädigen. Mit "im wesentlichen verhindern" soll zum Ausdruck gebracht werden, dass die Einbringung des Implantats 1 beispielsweise durch Anwendung eines Drehmoments erfolgen kann, um einen gewünschten Grad an Kompression zwischen dem ersten und dem zweiten Bereich zu erzeugen, ohne dass es dadurch zu einer Beeinträchtigung des Angriffspunktes bzw. des Eingriffs zwischen dem Implantat 1 und dem Material kommt. Somit wird, da eine Beschädigung des in schraubbarem Eingriff stehenden Materials im wesentlichen verhindert wird, die während der Einbringung des Implantats 1 erzeugte Kompression nach Abschluss des Einbringvorgangs im wesentlichen beibehalten.
Die Gewinde 9, 11 bilden vorzugsweise zumindest etwa eine vollständige Umdrehung und, mehr bevorzugt, zumindest etwa eineinhalb Umdrehungen um das Implantat 1, um den Eingriff zwischen den Gewinden 9, 11 und dem umgebenden Material zu erhöhen. Wie am besten aus 7 ersichtlich, beinhaltet das proximate Gewinde 9 eine proximate Fläche 14 und eine distale Fläche 16, welche eine Übertragung von Kräften zwischen dem Gewinde 9 und einem umgebenden Material bewirken. Die proximate und die distale Fläche 14, 16 bilden jeweils einen Winkel 18 bzw. 20 in Bezug auf die Längsachse 3 des Implantats 1. Der Winkel 18 ist vorzugsweise grösser als der Winkel 20, um während der Einbringung eine effizientere Kräfteübertragung zwischen dem Gewinde 9 des Implantats 1 und einem umgebenden Material zu bewirken, so dass es im Zuge der Kompression zu keiner Beschädigung des umgebenden Materials kommt.
1 zeigt, dass eine proximate Fläche 22 und eine distale Fläche 24 der distalen Gewinde 11 ähnlich der proximalen und der distalen Fläche 14, 16 der proximalen Gewinde 9 ausgelegt sind. Um den Eingriff der distalen Gewinde 11 in das umgebende Material noch weiter zu erhöhen, kann der Kerndurchmesser 26 der distalen Gewinde 11 kleiner sein als der Durchmesser 28 des Mittelabschnitts 25. Somit bieten, da der Aussendurchmesser der distalen Gewinde 11 grösser ist als der Mittelabschnittsdurchmesser 28, die proximale und die distale Fläche 22, 24 dem umgebenden Material einen grösseren Oberflächenbereich.
Bei der Entfernung, die etwa durch Anwenden eines Drehmoments auf das Implantat 1 erfolgt, dessen Richtung jener des bei der Einbringung angewendeten Drehmoments entgegengesetzt ist, ist das Implantat 1 entsprechend ausgelegt, um im wesentlichen jegliche Vorbelastung zu eliminieren, die dazu neigen würde, den ersten und den zweiten Materialbereich auseinanderzudrücken. Eine solche Vorbelastung setzt das Implantat in unerwünschter Weise einer Kompression und den ersten und den zweiten Bereich einer Zugspannung aus, wodurch die Neigung des ersten und des zweiten Bereichs, sich zu trennen bzw. in Bezug aufeinander destabilisiert zu werden, erhöht wird. Vorzugsweise wird das proximale Gewinde 9 bei weniger als ungefähr einer halben Drehung, mehr bevorzugt bei weniger als einer Vierteldrehung des Implantats 1 aus dem Eingriff mit dem ersten Materialbereich gelöst. Mit "aus dem Eingriff gelöst werden" wird zum Ausdruck gebracht, dass das proximale Gewinde 9 im wesentlichen keine Vorbelastung mehr auf den ersten Materialbereich ausübt, während das Herausdrehen voranschreitet. Somit verhindert in der bevorzugten Ausführungsform das Implantat 1 im wesentlichen das Auftreten von Kräften, die dazu neigen würden, einen ausgeheilten bzw. stabilisierten Knochen zu spreizen bzw. zu destabilisieren, so dass die zusammengedrückten Knochenfragmente bei der Entfernung des Implantats 1 in stabilisiertem, fest aneinandergefügtem Zustand verbleiben.
In 1, auf welche nun Bezug genommen wird, beinhaltet das proximale Gewinde 9 einen sich konisch erweiternden Gewindescheitel 13 mit einem proximalen und einem distalen Ende 15, 17. Entlang dem Verlauf des Gewindescheitels 13 von dem distalen Ende 17 zu dem proximalen Ende 15, erweitert sich zumindest ein Abschnitt des Gewindescheitels 13 im allgemeinen konisch nach aussen, so dass das proximate Ende 15 einen grösseren Durchmesser aufweist als das distale Ende 17. Vorzugsweise sind alle proximalen Gewinde konisch ausgebildet. Die konische Erweiterung des proximalen Gewindes 9 reicht vorzugsweise aus, um das umgebende Material, wie weiter oben beschrieben, beim Entfernen aus dem Eingriff zu lösen. Vorzugsweise beinhaltet der Gewindescheitel 13 zumindest zwei benachbarte Punkte 19, 21, die einen Winkel 23 von zumindest etwa 15°, vorzugsweise zumindest etwa 20°, und mehr bevorzugt zumindest etwa 25° in Bezug auf die Längsachse 3 des Schaftes 2 bilden. Die benachbarten Punkte 19, 21 sind vorzugsweise durch eine vollständige Drehung des Gewindes 9 um den Schaft 2 voneinander beabstandet. Der Punkt 21 ist vorzugsweise durch zumindest etwa eine vollständige Drehung des Gewindes 9 um den Schaft 2 von dem distalen Ende 17 beabstandet. Das distale Ende 17 und ein benachbarter Punkt 20 auf dem Gewindescheitel 13 bilden vorzugsweise einen Winkel von zumindest etwa 30° in Bezug auf die Längsachse des Schaftes 2.
Die proximalen Gewinde 9 erstrecken sich vorzugsweise ausreichend weit in Richtung der proximalen Stirnfläche 37, damit das Implantat 1 so eingebracht werden kann, dass es zu keinem Vorstehen des Implantats 1 über die Oberfläche des Materials hinaus kommt. Somit kann das erfindungsgemässe Implantat beispielsweise durch einen Bereich, wie etwa ein Gelenk, eingebracht werden, der an verschiedene Knochen angrenzt, ohne dass dadurch die Bewegung dieser Knochen in Bezug aufeinander gestört wird.
In den 6a–6c, auf welche nun Bezug genommen wird, wird das Implantat 1 in einer beispielhaften Verwendung zur Einbringung in ein Kahnbein 51 gezeigt, welches einen ersten und einen zweiten Bereich 53, 55 aufweist, die an einen Instabilitätsbereich wie etwa eine Fraktur 57 angrenzen. Vor der vollständigen Einbringung des Implantats 1 trennt die Fraktur 57 typischerweise den ersten und den zweiten Bereich 53, 55 voneinander, wie in 6a gezeigt. In dieser Phase steht das proximale und das distale Gewinde jeweils in schraubbarem Eingriff mit dem ersten bzw. dem zweiten Bereich 53, 55 des Kahnbeins 51. Bei fortgesetzter Drehung des Implantats 1 werden der erste und der zweite Bereich 53, 55 einer Vorbelastung ausgesetzt und aneinander gedrückt. Das Implantat 1 wird genügend tief in das Kahnbein 51 eingebracht, um den Bereich der Instabilität zu stabilisieren, beispielsweise durch die Erzeugung einer Kompression, welche ausreicht, um die Fraktur 57 im wesentlichen zu schliessen, wie in 6b gezeigt. Durch den festen Verschluss der Fraktur 57 wird ein Verbindungsbereich 59 geschaffen, in welchem der erste und der zweite Bereich 53, 55 in genügend enger Anlage aneinander gehalten werden, um eine Stabilisierung, beispielsweise durch Heilung bzw. Zusammenwachsen der Fraktur 57 zu fördern. 6c zeigt das Implantat in einem teilweise herausgeschraubten Zustand, wobei die proximalen Gewinde 9 aus ihrem Eingriff mit dem ersten Bereich 53 des Kahnbeins 51 gelöst sind und dazwischen einen Spalt 58 zurücklassen, um zu verhindern, dass die proximalen Gewinde 9 eine Vorbelastung auf den ersten Materialbereich 53 ausüben. Nach der vollständigen Entfernung bleiben der erste und der zweite Bereich 53, 55 daher fest aneinandergefügt.
Eine in 10 gezeigte, zweite Ausführungsform eines Implantats 100 beinhaltet einen proximalen Abschnitt 102 und einen distalen Abschnitt 106. Der proximale und der distale Abschnitt 102, 106 beinhalten jeweils eine einzelne proximale Gewindeform 104 und eine einzelne distale Gewindeform 108. Das proximale Gewinde 104 des Implantats 100 bildet vorzugsweise eine ausreichend bemessene, konische Erweiterung, um – wie weiter oben erörtert – eine unerwünschte Vorbelastung im Zuge der Implantatentfernung zu verhindern.
Der proximale und der distale Abschnitt 102, 106 des Implantats 100 sind so ausgebildet, dass sie jeweils in einem ersten und einem zweiten Materialbereich aufgenommen werden können, um – wie weiter oben beschrieben – zwischen diesen eine Kompression bzw. eine Zugspannung zu erzeugen. Da der proximale und der distale Abschnitt 102, 106 jeweils nur mit einem einzelnen Gewindeanfang versehen ist, ist jedoch die Ganghöhe des proximalen Gewindes 104 vorzugsweise unterschiedlich von der Ganghöhe des distalen Gewindes 108, so dass der proximale Abschnitt 102 bei einer Drehung des Implantats 100 mit einem unterschiedlichen Antriebsgrad in Bezug auf ein umgebendes Material voranbewegt wird als der distale Abschnitt 106. Vorzugsweise ist die Ganghöhe des distalen Gewindes 108 grösser als die Ganghöhe des proximalen Gewindes 104, um im Zuge der Einbringung des Implantats 100 eine Kompression zu erzeugen. Abgesehen davon, dass das Implantat 100 nur einen einzelnen distalen Gewindeanfang für das Gewinde 108 beinhaltet, beinhaltet das Implantat 100 vorzugsweise im wesentlichen ähnliche Merkmale wie jene, welche weiter oben für das Implantat 1 beschrieben worden sind.
Eine in 11 gezeigte, dritte Ausführungsform eines Implantats 150 beinhaltet einen proximalen Abschnitt 152 und einen distalen Abschnitt 154. Der distale Abschnitt 154 des Implantats 150 beinhaltet vorzugsweise eine ausreichende Anzahl von distalen Gewindeanfängen, um den Eingriff und den Angriffspunkt der distalen Gewinde mit einem umgebenden Material zu erhöhen, so dass im Anschluss an die Einbringung des Implantats 150 eine Materialbeschädigung verhindert wird und die Kompression aufrechterhalten wird. Vorzugsweise beinhaltet der distale Abschnitt 154 zumindest drei distale Gewindeformen 158a–158c, welche zumindest drei Gewindeanfänge und mehr bevorzugt zumindest vier Gewindeanfänge aufweisen. Das proximale Gewinde 156 des proximalen Abschnitts 152 beinhaltet vorzugsweise zumindest einen proximalen Gewindeanfang. Das Implantat 150 kann auch mit Merkmalen ähnlich den weiter oben beschriebenen versehen sein, beispielsweise mit einer konischen Erweiterung, einem Mittelabschnitt und mit Schneidnuten.
Zusätzlich zur Schaffung eines grösseren Angriffspunktes mit dem umgebenden Material erlaubt die Verwendung zusätzlicher Gewinde an dem proximalen und dem distalen Abschnitt eine grössere Präzision und eine breitere Auswahlmöglichkeit bei der Bestimmung eines Kompressionsgrades für eine gegebene Anwendung. So zeigt Tabelle 1 beispielsweise die absolute Kompression in Millimetern, welche für ein Implantat mit einer proximalen und einer distalen Ganghöhe von 0,25 mm erreicht werden kann, und Tabelle 2 zeigt die absolute Kompression, welche für ein Implantat mit einer proximalen und einer distalen Ganghöhe von 0,67 mm erreicht werden kann. Die absolute Kompression wird dabei definiert als die Distanz, um die sich der distale Abschnitt verschiebt, minus der Distanz, um die sich der proximale Abschnitt verschiebt, während das Implantat eine einzelne Umdrehung erfährt. Die absolute Kompression entspricht somit der relativen Änderung in der Trenndistanz zwischen einem mit dem proximalen Abschnitt in Eingriff stehenden, sich frei verschiebenden Materialbereich und einem zweiten, mit dem distalen Abschnitt in Eingriff stehenden, sich frei verschiebenden Materialbereich, während das Implantat eine vollständige Umdrehung erfährt.
Positive Werte in den Tabellen 1 und 2 deuten auf Kombinationen von proximalen und distalen Gewindeanfängen hin, bei denen im Verlauf der Einbringung des Implantats eine Kompression erzielt wird, während negative Werte auf Bereiche hindeuten, bei denen es im Verlauf der Einbringung des Implantats zur Bildung einer Zugspannung kommt. Durch das Variieren der Anzahl von distalen und proximalen Gewindeanfängen kann die Kompression variiert werden. In Tabelle 2, auf die hier Bezug genommen wird, erzeugt beispielsweise ein Implantat mit drei distalen Gewindeanfängen und zwei proximalen Gewindeanfängen mit einer Ganghöhe von jeweils 0,67 mm bei jeder Umdrehung des Implantats eine absolute Kompression von 0,67 mm. 12 zeigt eine Ausführungsform eines Implantats 175, welches einen proximalen Abschnitt 177 mit einem ersten und einem zweiten, proximalen Gewindeanfang 181a, 181b und einen distalen Abschnitt 179 mit drei distalen Gewindeanfängen 183a–183c aufweist. Die in 12 dargestellte Ausführungsform würde einen markant höheren Angriffspunkt bilden als ein Implantat mit weniger Gewinden und wäre dabei in der Lage, einen ausreichenden Kompressionsgrad zu erzielen und beizubehalten. Ein erfindungsgemässes Implantat kann somit von 1–7 distale Gewinde und von 1–6 proximale Gewinde aufweisen, die entsprechend ausgelegt sind, um eine Kompression zu erzeugen.
Es versteht sich, dass einschlägig gebildete Fachleute zahlreiche Abänderungen und Ausführungsformen ersinnen können. Die folgenden Patentansprüche sollen sämtliche solcher Abänderungen und Ausführungsformen abdecken, welche unter den Umfang und die Wesensart der vorliegenden Erfindung fallen. So kann beispielsweise das Implantat entsprechend ausgelegt sein, um zwischen den Materialbereichen eine Zugspannung zu erzeugen, indem diese etwa bei der Einbringung des Implantats im Sinne einer Spreizung gegeneinander vorbelastet werden. In diesem Fall könnte das Implantat entsprechend ausgelegt sein, um im Verlauf der Implantatentfernung eine Kompression der auseinandergespreizten Bereiche zu verhindern.

Claims

Implantat (1) zur Einbringung in ein Material, wobei das Implantat (1) einen Schaft (2) mit einer Längsachse (3), einem proximalen Abschnitt (5) und einem distalen Abschnitt (7) umfasst, wobei der proximale und der distale Abschnitt (5; 7) jeweils proximale und distale Gewinde (9, 11) aufweisen; wobei die proximalen und die distalen Gewinde (9, 11) entsprechend ausgelegt sind, um jeweils mit dem ersten und dem zweiten voneinander beabstandeten Bereich des Materials in schraubbaren Eingriff zu treten, wenn der Schaft (2) in die eine Richtung um seine Längsachse (3) gedreht wird, so dass der erste und der zweite Materialbereich in Bezug aufeinander vorbelastet werden, um eine Kompression zwischen diesen zu erzeugen, und wobei das proximale Gewinde (9) entsprechend ausgelegt ist, um eine Vorbelastung des ersten Bereichs zu hemmen, wenn der Schaft (2) in eine entgegengesetzte Richtung um seine Längsachse (3) gedreht wird, um das Auftreten einer Zugspannung zwischen dem ersten und dem zweiten Bereich im wesentlichen zu verhindern; und wobei zumindest ein Abschnitt des proximalen Gewindes (9) kegelförmig ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass A) der kegelförmige Abschnitt des proximalen Gewindes (9) einen Winkel von mindestens zwanzig Grad in Bezug auf die Längsachse (3) des Schaftes (2) bildet, wobei B) dieser Abschnitt des proximalen Gewindes (9) bei weniger als einer halben Drehung der Längsachse (3) des Schaftes (2) das proximale Gewinde (9) aus dem Eingriff mit dem ersten Materialbereich löst.
Implantat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ganghöhe des proximalen und des distalen Gewindes identisch ist.
Implantat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ganghöhe des proximalen und des distalen Gewindes unterschiedlich ist.
Implantat nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das proximale Gewinde (9) kegelförmig ausgebildet ist.
Implantat nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Schaft (2) weiterhin einen Mittelabschnitt (25) umfasst, welcher zwischen dem proximalen und dem distalen Abschnitt (5, 7) angeordnet ist und diese voneinander beabstandet.
Implantat nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Implantat um eine Kompressionsschraube zur Druckosteosynthese und bei dem ersten und dem zweiten Materialbereich jeweils um einen ersten und einen zweiten Knochenbereich handelt, und wobei weiterhin das Implantat entsprechend ausgelegt ist, um bei der Einbringung die Knochenbereiche durch Erzeugung einer Kompression zwischen diesen zu stabilisieren, und das Implantat umgekehrt entsprechend ausgelegt ist, um bei der Entfernung des Implantats eine Destabilisierung der Knochenbereiche zu hemmen.
Implantat nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der distale Abschnitt zumindest zwei distale Gewindeanfänge umfasst, wobei die distalen Gewinde eine grössere Gewindesteigung als die proximalen Gewinde bilden.
Implantat nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der proximale und der distale Abschnitt im wesentlichen feststehend in Bezug aufeinander ausgebildet sind.
Implantat nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der proximale Abschnitt eine proximate Stirnseite beinhaltet, wobei die proximate Stirnseite einen versenkten Bereich beinhaltet, welcher einen darin angeordneten Antriebsmechanismus bildet.
Implantat nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die distalen Gewinde jeweils eine proximale Fläche und eine distale Fläche bilden, wobei die proximale Fläche einen ersten Winkel in Bezug auf die Längsachse und die distale Fläche einen zweiten, kleineren Winkel in Bezug auf die Längsachse bildet.
Implantat (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass A) das proximale Gewinde (9) zumindest einen Gewindeanfang aufweist, B) das distale Gewinde (11) zumindest drei Gewindeanfänge aufweist, und wobei C) bei dem durch Drehen erfolgenden Einbringen des Implantats (1) das proximale und das distale Gewinde (9, 11) jeweils mit dem ersten bzw. dem zweiten Bereich in schraubbaren Eingriff treten, um eine Kompression zwischen diesen zu erzeugen, wobei das distale Gewinde (11) einen ausreichenden Angriffspunkt aufweist, um im wesentlichen eine Beschädigung des zweiten Materialbereichs zu verhindern.
Implantat nach einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei der proximale Abschnitt (5) zumindest zwei Gewindeanfänge beinhaltet.
Implantat nach Anspruch 12, wobei der proximale Abschnitt (5) zumindest drei Gewindeanfänge beinhaltet.
Implantat nach Anspruch 13, wobei der distale Abschnitt (7) zumindest vier Gewindeanfänge beinhaltet.
Implantat nach einem der Ansprüche 1 bis 14, wobei das Implantat eine Längsachse bildet und wobei weiterhin die distalen Gewinde eine proximale Fläche und eine distale Fläche bilden, wobei die proximate Fläche einen ersten Winkel in Bezug auf die Längsachse und die distale Fläche einen zweiten, kleineren Winkel in Bezug auf die Längsachse bildet.