DE69317669T2 - Zapfen mit konischem kerndiameter - Google Patents

Description

• Die Erfindung betrifft einen zum Eindringen in einen Knochen verwendeten Stift und insbesondere einen Führungsstift mit einem verbesserten Gewindeteil, der verwendet wird, um das Plazieren einer Knochenschraube zu erleichtern.
• Knochenschrauben werden in breitem Umfang verwendet, um einen gebrochenen Knochen in einer Lage zu sichern, während der Knochen heilt. Wenn ein Knochen bricht, tritt zum Beispiel gewöhnlich eine Verschiebung der beiden Stücke des gebrochenen Knochens auf, wodurch es dem Knochen erschwert wird, richtig zu heilen. Obwohl ein Chirurg die Stücke des gebrochenen Knochens zurückbewegen kann, bis sie zusammenpassen, besteht eine Neigung, daß sich die Knochenstücke während der langdauernden Heilung infolge von Bewegungen des Patienten erneut verschieben. Chirurgen verwenden daher häufig Knochenschrauben, um die Stücke des gebrochenen Knochens miteinander zu verschrauben, wodurch die Wahrscheinlichkeit verringert wird, daß sich die Knochenstücke während der Heilung bewegen.
• Um eine ausreichende Festigkeit und Stütze bereitzustellen, um die Knochenstücke während der Heilung des Knochens in der vorgesehenen Lage zu halten, haben Knochenschrauben gewöhnlich Durchmesser von über 4,5 Millimetern. Zum Beispiel beträgt der Durchmesser einer gewöhnlich für einen Eingriff in den kortikalen Knochen benutzten Knochenschraube 4,5 Millimeter, während eine 5,0 Millimeter-Knochenschraube für einen Eingriff in den Spongiosa verwendet wird.
• Wegen der Schwierigkeiten, die mit der Plazierung von Knochenschrauben mit einem derartig großen Durchmesser in einem gebrochenen Knochen verbunden sind, werden Führungsstifte mit kleinerem Durchmesser verwendet, um die gebrochenen Knochen zunächst ruhigzustellen und um dann die größeren Knochenschrauben in die vorgesehene Lage zu führen. Die EP-A-451932 offenbart einen Führungsstift, der zum Führen einer kanülenförmigen Knochenschraube verwendet wird. Ein gewöhnlich verwendeter Führungsstift mit einem Durchmesser von etwa 2,0 Millimeter ist in Fig. 1 veranschaulicht und umfaßt einen länglichen Schaft oder Zapfen 12 (von dem in Fig. 1 nur ein Teil dargestellt ist), einen Gewindeteil 14 und ein Bohrende 16.
• Ein Chirurg richtet zuerst die Stücke des gebrochenen Knochens ein und schraubt dann den Führungsstift in den gebrochenen Knochen, wobei er das Bohrende 16 und die Gewindegänge 14 benutzt, um den Führungsstift in den Knochen hinein vorwärtszubewegen. Eine kanülenförmige Knochenschraube (d.h. eine Knochenschraube mit einer hohlen Mitte) mit einem Innendurchmesser, der geringfügig größer als der Durchmesser des Führungsstifts ist, wird dann über dem Führungsstift plaziert und entlang des Führungsstifts auf den verletzten Knochen zu vorwärtsbewegt. Wenn die Knochenschraube den Knochen erreicht, wird die Knochenschraube in den Knochen geschraubt, wobei sie für den Knochen eine ausreichende Stütze zum Heilen liefert. Sobald sich die Knochenschraube in der vorgesehenen Lage befindet, wird der Führungsstift entfernt.
• Der Führungsstift liefert daher eine Führung für die Bewegung der Knochenschraube und dient auch dazu, die Knochenstücke richtig ausgerichtet zu halten, während die Knochenschraube in den Knochen geschraubt wird. Da der Durchmesser des Führungsstifts notwendigerweise recht klein ist, können die vom Arzt während des Plazierens des Führungsstifts oder während des anschließenden Plazierens der Knochenschraube auf den Führungsstift ausgeübten Kräfte unter unglücklichen Umständen bewirken, daß der Führungsstift während des Eingriffs an der Stelle bricht, wo der Gewindeteil mit dem Schaft zusammentrifft. Der Chirurg muß dann die auseinandergebrochenen Stücke des Führungsstifts entfernen, und es kann erforderlich sein, daß er unter Verwendung eines neuen Führungsstifts erneut mit dem Eingriff beginnt.
• Ein erfindungsgemäßer Führungsstift überwindet die Nachteile des Standes der Technik, indem er einen verbesserten Gewindeteil bereitstellt, welcher die Festigkeit des Führungsstifts vergrößert. Der erfindungsgemäße Führungsstift umfaßt einen länglichen Schaft mit einem konstanten Durchmesser, sowie einen länglichen Gewindeteil mit einem ersten und zweiten in axialer Richtung getrennten Ende, wobei das erste axiale Ende in axialer Richtung dem länglichen Schaft näher ist als das zweite axiale Ende. Der Gewindeteil weist einen Kerndurchmesser auf, der sich von einem größten Wert am ersten axialen Ende bis zu einem kleinsten Wert am zweiten axialen Ende verjüngt.
• Bei einer bevorzugten Ausführungsform verjüngt sich der Kerndurchmesser des Gewindeteils linear, und das erste axiale Ende des Gewindeteils stößt an den länglichen Schaft. Der Kerndurchmesser am ersten axialen Ende ist im wesentlichen gleich dem Durchmesser des länglichen Schaftes selbst. Ein bevorzugter Führungsstift umfaßt auch ein Bohrende, das sich derart vom zweiten axialen Ende des Gewindeteils aus erstreckt, daß das Bohrende über das Gewindeteil mit dem länglichen Schaft verbunden ist.
• Der Gewindeteil enthält eine Vielzahl von Gewindegängen, von denen jeder durch eine Gewindehöhe gekennzeichnet ist. Die Gewindehöhe der Gewindegänge nimmt vom ersten axialen Ende des Gewindeteils bis zum zweiten axialen Ende linear zu. Bei einem bevorzugten Stift beträgt der Durchmesser des länglichen Schaftes etwa zwei Millimeter, und der Gewindedurchmesser des Gewindeteils ist gleich dem Durchmesser des länglichen Schaftes.
• Ebenfalls offenbart ist ein bevorzugtes Verfahren zur Bildung des Gewindeteils auf dem erfindungsgemäßen Führungsstift, umfassend die Schritte: Drehen des Stifts um seine Längsachse; Bewegen einer Schneidfläche mit einer vorbestimmten Geschwindigkeit über einen axialen Teil des rotierenden Stifts, um dadurch Gewindegänge in den axialen Teil einzuschneiden; und Vergrößern des Abstandes zwischen der Schneidfläche und der Längsachse des Stifts, während die Schneidfläche über den axialen Teil des Stifts bewegt wird. Bei einer bevorzugten Ausführungsform umfaßt der Schritt des Vergrößerns des Abstandes zwischen der Schneidfläche und der Längsachse des Stifts ein lineares Vergrößern des Abstandes.
• Die vorliegende Erfindung schafft bei Führungsstiften eine wesentliche Verbesserung, da die allmähliche Verjüngung des Kerndurchmessers des Gewindeteils die abrupte oder plötzliche Durchmesseränderung des Stifts beseitigt, welche der Stand der Technik zeigt. Die plötzliche Durchmesseränderung an der Verbindungsstelle des Gewindeteils und des Hauptschaftes von Stiften des Standes der Technik (vgl. Fig. 1) erzeugt eine Schwachstelle, die unter Belastung versagen kann. Der erfindungsgemäße Führungsstift zeigt eine allmähliche Durchmesseränderung und enthält daher keine Schwachstelle. Die erzielten Vorteile schließen eine erhöhte Festigkeit, eine größerer Leichtigkeit des Vorwärtsbewegens des Stifts in den Knochen und eine Abnahme der durch das Vorwärtsbewegen des Stifts in den Knochen erzeugten Wärme ein. Weitere Vorteile werden für den Fachmann aus der nachfolgenden ausführlichen Beschreibung einer bevorzugten erfindungsgemäßen Ausführungsform ersichtlich.
• Fig. 1 ist eine Seitenansicht eines Führungsstifts des Standes der Technik.
• Fig. 2 ist eine Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Führungsstifts.
• Fig. 3 ist eine Darstellung eines Verfahrens zur Bildung von Gewindegängen auf dem in Fig. 2 dargestellten Führungsstift.
• Bezug nehmend auf Fig. 2 umfaßt ein erfindungsgemäß hergestellter Führungsstift 20 einen länglichen Schaft 22 (von dem in Fig. 2 nur ein Teil dargestellt ist), einen Gewindeteil 24 und ein Bohrende 26. Der Gewindeteil 24 enthält eine Anzahl von Gewindegängen 28 und ist durch einen Kerndurchmesser 30 und einen Gewindedurchmesser 32 gekennzeichnet. Der Kerndurchmesser 30 ist als der Durchmesser des Führungsstifts 20 an der Wurzel oder Basis jedes Gewindegangs 28 definiert. Der Gewindedurchmesser 32 ist gleich dem Durchmesser des Führungsstifts 20 am Scheitelpunkt oder am höchsten Punkt jedes Gewindegangs 28.
• Der Gewindedurchmesser 32 ist konstant und ist gleich dem Durchmesser des Schaftes 22 (mit der möglichen Ausnahme einer begrenzten Anzahl von Gewindegängen 28, deren Oberflächen infolge der Ausbildung des Bohrendes 26 verändert wurden, wie nachstehend beschrieben). Der Kerndurchmesser 30 verjüngt sich jedoch allmählich von einem Maximum am axialen Ende des Gewindeteils 24, welches dem Schaft 22 am nächsten ist, zu einem Minimum am axialen Ende des Gewindeteils 24, welches dem Bohrende 26 am nächsten ist. Der Kerndurchmesser nimmt in Abhängigkeit vom axialen Abstand vom Schaftteil 22 linear ab.
• Fig. 3 veranschaulicht ein Verfahren zur Bildung des Gewindeteils 24 auf dem Führungsstift 20 unter Verwendung eines Standard-Schneidwerkzeugs 40. Der Führungsstift 20 wird mittels einer Standard-Vorrichtung (nicht dargestellt) um seine Längsachse 44 gedreht, während sich das Schneidwerkzeug 40 an der Achse 42 entlangbewegt, so daß es mit dem Stift 20 in Eingriff tritt. Während sich der Stift 20 weiterdreht, bewegt sich das Schneidwerkzeug 40 mit einer konstanten Geschwindigkeit am Stift 20 entlang, wodurch Gewindegänge 28 gebildet werden. Wenn die Gewindegänge 28 gebildet sind, wird das Bohrende 26 in einer wohlbekannten Weise unter Verwendung einer Standard-Werkzeugmaschine gebildet. Alternativ kann das Bohrende 26 gebildet werden, bevor die Gewindegänge 28 gebildet werden. Die Anzahl von Gewindegängen 28 kann sowohl durch Veränderung der Geschwindigkeit, mit welcher der Stift 20 gedreht wird und/oder der Geschwindigkeit, mit welcher das Schneidwerkzeug 40 bewegt wird, verändert werden. Es sollte angemerkt werden, daß Fig. 3 den Stift 20 mit bereits gebildeten Gewindegängen 28 veranschaulicht.
• Der Pfad oder die Linie 42, entlang dessen/deren sich das Schneidwerkzeug 40 bewegt, bildet einen Winkel A von 2,5 Grad mit der Längsachse 44 des Stifts 20. Die Längsachse 41 des Schneidwerkzeugs 40 verläuft senkrecht zum Pfad 42. Da der Pfad 42 nicht parallel zur Längsachse 44 verläuft, während das Schneidwerkzeug 40 Gewindegänge 28 bildet, nimmt der Abstand zwischen dem Werkzeug 40 und der Achse 44 des Stifts 20 zu. Diese allmähliche Bewegung des Schneidwerkzeugs 40 weg von der Längsachse 44 des Stifts 20 bewirkt, daß der Kerndurchmesser der gebildeten Gewindegänge vom kleinsten Wert am Ende des Gewindeteils 24, welches dem Bohrende 26 am nächsten ist, allmählich auf einen größten Wert zuläuft, der gleich dem Durchmesser des Schaftteils 22 ist, wie vorstehend erörtert. Die Verjüngung des Kerndurchmessers 30 führt dazu, daß die Höhe jedes Gewindegangs 28 ebenfalls von einem kleinsten Wert an dem Teil des Gewindeteils 24, welcher dem Schaft 22 am nächsten ist, auf eine größte Höhe ansteigt, die in dem Teil des Gewindeteils 24 auftritt, welcher dem Bohrende 26 am nächsten ist. Bezug nehmend auf Fig. 2 ist die Höhe eines Gewindegangs 28 als die Hälfte der Differenz zwischen dem Gewindedurchmesser 32 und dem Mittel der Kerndurchmesser auf jeder axialen Seite des betrachteten Gewindegangs definiert. Diese Differenz nimmt bei Annäherung der Gewindegänge an das Bohrende 26 eindeutig zu, wo die Gewindegänge höher und ausgeprägter werden.
• Diese allmähliche Verjüngung des Kerndurchmessers des Gewindeteils 24 führt zu einem glatten Übergang vom Schaftdurchmesser zum Kerndurchmesser des Gewindeteils 24, was zu einer Anzahl von Vorteilen gegenüber Führungsstiften des Standes der Technik führt. Führungsstifte des Standes der Technik, wie der in Figur 1 dargestellte Stift, weisen an der Verbindungsstelle des Gewindeteils und des Hauptschaftes des Stifts eine plötzliche Durchmesseränderung auf, welche eine Schwachstelle schafft, die unter Belastung versagen kann. Der erfindungsgemäße Führungsstift zeigt eine allmähliche Änderung des Kerndurchmessers und enthält deshalb keine Schwachstelle, was zu einer Anzahl von Vorteilen führt, wie vorstehend beschrieben.
• Die vorstehende Beschreibung soll nur veranschaulichenden Zwecken dienen, und innerhalb des Umfangs der beigefügten Ansprüche können verschiedene Abwandlungen vorgenommen werden, wie für einen Fachmann auf diesem Gebiet klar ersichtlich ist. Zum Beispiel können verschiedene Gewindeformen und Bohrspitzen gegen die dargestellten ausgetauscht werden. In ähnlicher Weise kann die Anzahl von Gewindegängen verändert werden, und das vorstehend beschriebene Herstellungsverfahren kann verändert werden.

Claims (9)

1. Ein Führungsstift (20) zum Eindringen in einen Knochen und zum Führen einer kanülenförmigen Knochenschraube, umfassend:

einen länglichen Schaft (22) mit einem konstanten Durchmesser; und

einen länglichen Gewindeteil (24), umfassend ein erstes und zweites in axialer Richtung getrenntes Ende, wobei das erste axiale Ende dem länglichen Schaft (24) in axialer Richtung näher ist als das zweite axiale Ende, wobei der Gewindeteil (24) einen Kerndurchmesser (30) aufweist, der sich von einem größten Wert an dem ersten axialen Ende zu einem kleinsten Wert an dem zweiten axialen Ende verjüngt.

2. Stift nach Anspruch 1, wobei sich der Kerndurchmesser (30) des Gewindeteils (24) von dem ersten axialen Ende bis zu dem zweiten axialen Ende linear verjüngt.

3. Stift nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das erste axiale Ende an den länglichen Schaft (22) stößt.

4. Stift nach einem der vorstehenden Ansprüche, weiter umfassend ein Bohrende (26), welches sich von dem zweiten axialen Ende des Gewindeteils aus derart in axialer Richtung erstreckt, daß das Bohrende (26) über den Gewindeteil (24) mit dem länglichen Schaft (22) verbunden ist.

5. Stift nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der Kerndurchmesser (30) an dem ersten axialen Ende des Gewindeteils (24) im wesentlichen gleich dem Durchmesser des länglichen Schaftes ist.

6. Stift nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der Gewindeteil (24) eine Vielzahl von Gewindegängen (28) umfaßt, wobei jeder der Gewindegänge eine Gewindehöhe aufweist, wobei die Gewindehöhe der Gewindegänge (28) von dem ersten axialen Ende bis zu dem zweiten axialen Ende zunimmt.

7. Stift nach Anspruch 6, wobei die Gewindehöhe der Gewindegänge (28) von dem ersten axialen Ende bis zu dem zweiten axialen Ende linear zunimmt.

8. Stift nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der Durchmesser des länglichen Teils (24) gleich zwei Millimeter ist.

9. Stift nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der längliche Gewindeteil (24) einen Gewindedurchmesser (32) aufweist, der gleich dem Durchmesser des länglichen Schaftes (22) ist.