DE8631649U1 - Transkutaner Befestigungsstift für Knochenfragmente oder -teile - Google Patents

Description

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Jaquet Orthopädie S.A., 1228 Plan-les-Quates, Schweiz

TRANSKUTANER BEFESTIGUNSSTIFT FUER KNOCHENFRAGMENTE

ODER -TEILE

Seit vielen Jahren sind transkutane Befestigungsstifte bekannt und werden in der Knochenchirurgie verwendet, insbesondere in der externen Osteosynthese. Diese Befestigungsstifte durchdringen das Gewebe und die Knochen und werden im allgemeinen zusammen mit äusseren Befestigungssyjtemen verwendet, die von Dr. Hoffmann entwickelt worden sind. Diese äusseren Befestigungssysteme weisen Kugelgelenke, Verbindungsstäbe, Gleitstäbe, Gelenke und Verankerungsklammern auf, die die transkutanen Befestigungsstifte blockieren und positionieren sollen. Die äusseren Befestigungen nach Hoffmann bestehen aus einem Montagerahmen, der um das Glied oder einen Teil des menschlichen Körpers aufgebaut wird, wobei dieser Rahmen so eingerichtet ist, dass von aussen Knochen oder Knochenfragmente mit Hilfe transkutaner Befestigungsstifte oder Gruppen solcher Stifte festgelegt werden können.

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Heutzutage gibt es eine grosse Anzahl transkufcaner Befestigungsstifte. Diese Stifte besitzen im allgemeinen einen Gewindebereich, an dessen Vorderende ein gewindeschneidender Bereich angebracht ist, damit ein Gewinde hergestellt werden kann, wenn man den Stift in den Knochen einschraubt. Bevor man einen solchen Btift einsetzt, werden der Knochen oder das Knochenfragment auf den gewünschten Durchmesser aufgebohrt, der gleich oder grosser als der Innendruchmesser des Gewindes ist. Das Vorderende des Stiftes wird dann in das vorgebohrte Loch eingeführt, und der Gewindebreich des Btiftes wird in dieses Loch eingeschraubt. Bei diesem Vorgang tritt der Gewindeschneider, der am Vorderteil des Stiftes angebracht ist, in Tätigkeit. Um den Stift in das Loch einzuschrauben, verwendet man normalerweise einen Schlüssel, den man an einen mehreckigen Kopf des Stiftes ansetzt, beispielsweise einen Vierkant. Bei den bekannten Befestigungsstiften ist das Vorderteil des Gewindebereiches wie das Vorderteil eines normalen Bohrers ausgebildet oder kann andere, dem Fachmann bekannte Formen zeigen.

Es gibt weiterhin eine besondere Art von Befestigungsstift, den man durchgehenden Befestigungsstift nennt, bei dem der Gewindebereich vorn einen Stab trägt, an dessen freiem Ende eine Bohrspitze angebracht ist. Die durchgehenden Stifte können eingesetzt werden, ohne dass eine Vorbohrung des Knochens erforderlich ist. Beim durchgehenden Befestigungsstift wird die Bohrung durch die Spitze des Stiftes und das Gewindeschneiden von einem gewindeschneidenden Bereich ausgeführt, der vor dem Gewinde angeordnet ist.

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Die bisher bekannten transkutanen Beiestigungsstifte sind für eine Bohrung oder Gewindeherstellung mit guten Eigenschaften nicht brauchbar. Weil beim Bohren und Gewindeschneiden die Temperatur an der Bearbeitungsstelle ansteigt, können Nekrosen und andere schädliche Veränderungen im Knochengewebe entstehen. Andererseits können mit den bekannten Befestigungsstiften keine guten Gewindeflächen erzeugt werden. Diese Flächen zeigen im Knochen abgerissene Stellen, wodurch anschliessend die Verankerung zwischen dem Knochenfragment und dem Befestigungsstift in Frage gestellt wird. Schliesslich können die bekannten Befestigungsstifte wegen ihrer ungenügenden Eignung beim Bohren und Gewindeschneiden übermässige Spannungen im Knochen hervorrufen.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung eines transkutanen Befestigungsstiftes, der eine gute Bohrung und Gewindeherstellung gestattet, wobei die Temperaturerhöhung beim Einschrauben auf einem Minimum gehalten werden soll.

Der erfindungsgemässe transkutane

Befestigungsstift für Knochenfragmente oder -teile, der einen Gewindebereich und mindestens eine Schneiinut an dessen Vorderende zum Schneiden eines Gewindes aufweist, wenn das Vorderende des Gewindebereiches in das Knochenfragment bzw. -teil eingeführt wird, ist dadurch gekennzeichent, dass die Schneidnut bzw. die Schneidnuten eine Vertiefung derart bilden, dass am Gewinde eine Schneidkante entsteht, und dass hinter der Schneidkante ein Freistich angeordnet ist, der sich nach der Stiftachse zu verbreitert, bis er in der jeweils

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nächsten Vertiefung endet, wodurch ein Schnittfreiwinke1 gebildet wird.

Die Anwesenheit eines Freistiches gestattet eine hochqualitative Gewindeherstellung und ein leichteres Eindringen des Stiftes in den Knochen. Weiterhin wird die Temperaturerhöhung geringer als bei den bereits bekannten Befestigungsstxften gehalten, weil die Späne beim Gewindeschneiden nicht im Inneren des Knochens verbleiben und dadurch für die nächste Schneidkante kein Hindernis bilden. Der Vorderbereich des Gewindes auf dem Befestigungsstift kann als Eintrittskegel ausgebildet sein, wobei die Schneidnuten, welche die Schneidkante bilden, sich auf dem Eintrittskegel des Gewindes erstrecken und ausserdem noch auf den Anfangsbereich des mittleren, zylindrischen Teils des Gewindes.

Es können zur Herstellung der Schneidnuten, die die Schneidkante bilden, verschiedene Varianten vorgesehen sein. Die Schneidnuten können eine Vertiefung mit zwei aufeinander senkrecht stehenden Flächen sein, die parallel zur Längsache des Stiftes verlaufen können. Andererseits können die Schneidnuten die Form eines Einschnittes haben, der schraubenförmig in bezug auf die Gewindelängsachse angeordnet ist. Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist der Drehsinn der Vertiefung und des Gewindes gleichsinnig. Die Schneidnuten sind vorzugsweise durch Einschleifen angebracht, und zwar nachdem das Gewinde mit dem Einführungskegel hergestellt worden ist.

Die Erfindung kam? i<5r die verschiedensten Arten von Befestigungsstiften angewendet werden, beispielsweise für solche, die eine Vorbohrung benötigen,

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und für selbstbohrende Stifte. Im letzteren Falle hat der Stift mit Vorteil eine Bohrspitze, die sich zumindest indirekt am Anfang des Einführungskegels des Gewindes befindet.

Die Erfindung umfasst ebenfalls einen durchgehenden Befestigungsstift, bei dem vor dem Eintritt«? kegel des Gewindes ein Stift mit einem Durchmesser angeordnet ist, der gleich oder kleiner als der Durchmesser des Gewindegrundes am Gewindekernes ist, und der Stift endet in einer flachen Bohrspitze, die die Form eines Spitzkegels aufweist.

Die spitzkegelförmige, flache Spitze kann am oberen Teil zwei Freigabe-Einschnitte aufweisen, die einander gegenüberliegen. Die spitzkegelförmige, flache Spitze kann den Querschnitt eines gestreckten Parallelogramms aufweisen, welches zwei einander gegenüberliegende Schneidflächen definiert, die jeweils in eine Fläche übergehen, die einen Schnittfreiwinkel bildet, wobei die genannten Schnittflächen und Freistichflächen zusammen einen Schneidgrat bilden, und wobei die Schnittflächen eine löffeiförmige, längliche Ausnehmung aufweisen, die sich anschliessend an den Schneidgrat erstreckt, derart, dass der Schnittwinkel einen Wert von Null oder einen positiven Wert erhält.

In der beigefügten Zeichnung sind beispielhaft mehrere Ausführungsformen des erfindungsgemässen transkutanen Befestigungsstiftes gezeigt.

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Es stellen dar:

Fig. 1 eine Seitenansicht einer ersten Ausführungsform des transkutanen Befestigungsstiftes,

Fig. 2 eine Seitenansicht einer zweiten Ausführungsform des transkutanen Befestigungsstiftes, der als durchgehender Stift bezeichnet wird,

Fig. 3 eine vergrösserte Ansicht des freien Endes des in Fig. 1 dargestellten Stiftes in Richtung des Pfeiles III, d.h. der ersten Ausführungsform des Befestigungsstiftes, der nach Vorbohrung des Knochens eingesetzt wird; dieser Stift wird zuweilen als HaIbetift mit stumpfer Spitze bezeichnet;

Fig. 4 eine Ansicht ähnlich derjenigen in Fig. 3, mit einer zweiten Ausführungsform des durchgehenden Befestigungsstiftes, wobei der Stift die Bohrung vor dem Gewindeschneiden ausführt; dieser Stift wird als selbstbohrender und selbstschneidender Halbstift bezeichnet;

Fig. 5 eine vergrösserte Ansicht des freien Endes am Gewinde eines durchgehenden Stiftes, wobei eine erste AusfUhrungsvariante gezeigt ist;

Fig. 6 eine Ansicht ähnlich derjenigen der Fig. 5 mit einer zweiten Ausführungsform,

Fig. 7 einen Schnitt in der Ebene gemäss VII-VII in Fig. 5;

Fig. 8 einen Schnitt in der Ebene gemäss VIII-VIII in Fig. 6;

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Fig. 9 eine vergrösserte Teilansicht der Spitze des Stiftes in Fig. 2, in Richtung des Pfeiles IX, und

Fig. 10 einen Schnitt durch die Spitze in Fig. 9 in der Ebene gemäss X-X.

Der transkutane Befestxgungsstift 1, der in Fig. 1 und 3 gezeigt ist, weist einen Gewindeberexch 2 auf, der das Vorderteil des Stiftes darstellt, sowie einen rückwärtigen Teil, der als glatter Bereich 3 bezeichnet wird. Der Stift 1 ist ein Zylinder mit kleinem Durchmesser in bezug auf seine Länge, und der glatte Teil 3 besitzt eine Einschnürung 4 und einen endständigen Vierkant 5. Dieser Vierkant 5 gestattet cien Ansatz eines Schlüssels oder Futters, mit welchem man den Stift 1 in das Fragment oder Teil eines Knochens einschrauben kann, wobei die Einschnürung 4 zur Befestigung des Futters dient. Das Vorderteil 2 des Stiftes 1 (vgl. insbesondere Fig. 3) besitzt ein Gewinde 6, dessen Vorderbereich einen Einführungs-Kegelstumpf 7 bildet, der von einer ebenen Fläche 8 vorn abgeschlossen wird, die senkrecht zur Längsachse des Stiftes steht.

In den Fig. 3, 5 und 7 sieht man drei Schneidnuten 9, die um 120° versetzt auf dem Umfang des Stiftes an dessen Vorderende angebracht sind, um das Gewindeschneiden zu erleichtern. Diese Schneidnuten 9 werden durch zwei aufeinander senkrecht stehende Flächen 10 und 11 gebildet, wobei die Fläche IC mit dem freien Ende die Schneidkante 12 des Gewindeschneiders darstellt (siehe auch Fig. 7). Jede Schneidkante 12 kann im Drehsinn des Stiftes in einen Freistich 13 übergehen, der

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sich in Richtung der Stiftachse verbreitert, bis er in der Fläche 11 der nächsten Schneidnut 9 endet.

Die Schneidnuten 9 sind vorzugsweise eingeschliffen. Das Schleifen geschieht mittels einer Schleifscheibe, die tangential über den Endbereich des Gewindes 6 geführt wird. Das Einschleifen der Schneidnuten 9 ergibt eine gute Oberflächenqualität an der Schnittkante und macht ein nachträgliches Entgraten überflüssig. Der Freistich 13 wird durch Hinterschleifen erzeugt, indem man auf die gleiche Weise eine Schleifscheibe an den Endbereich des Stiftes heranführt und gleichzeitig eine Drehung des Stiftes und ein Annähern der Schleifscheibe ,in die Achse des Stiftes ausführt.

Obwohl die Erzeugung der Schneidnuten 9 und des Hinterstiches 13 durch Schleifen sehr gute Resultate ergibt, ist es für den Fachmann klar, dass diese Bearbeitungen auch durch Fräsen oder äquivalente Mittel geschehen können.

Der in Fig. 3 dargestellte Befestigungsstift ist. insbesondere für eine Einführung in den Knochen in einer solchen Lage bestimmt, dass beim Durchtreten der zweiten Knochenhaut die Spitze des Stiftes die Gewebe in Knochennähe nicht beschädigt.

Bei anderen Verwendungen hingegen kann es interessant sein, einen durchgehenden Befestigungsstift einzusetzen, d.h. einen Stift, der sowohl die Bohrung als auch das Gewinde selbsttätig herstellt, so wie er in Fig. 2 und 4 dargestellt ist.

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Gemäss Fig. 4 weist der Stift sowie die beschriebenen Stifte ein Gewinde 6 auf, das vorn in einem kegelstumpfförtnigen Bereich 7 endet. Er unterscheidet sich aber von den anderen Stiften, weil sich der Kegelstumpf 7 nach vorn durch einen zylindrischen Bereich 28 verlängert, dessen Durchmesser denjenigen des Kernes des Gewindes 6 übersteigt, woran sich eine konische Spitze 29 anschliesst. Der zylindrische Bereich 28 gestattet es, bei einem Knochen mit einer normal dicken Knochenhaut eine Reaktion des Bohrens auf das Gewindeschneiden zu vermeiden, wodurch es schwierig wMre, ein korrektes Gewinde in den Knochen einzuschneiden. Bei dieser Aueführungsform weist der Stift zwei symmetrische Schneidnuten 30 auf.

Eine Variante stellt der durchgehende Befestigungsstift nach Fig. 2 dar, der wie der Stift in Fig. 1 einen Gewindebereich 2, einen rückwärtigen, glatten Bereich 3 und an dessen Ende eine Einschnürung 4 und einen Vierkant 5 aufweisen, an den ein Drehfutter angesetzt werden kann.

Der Gewindebereich 2 ist mit einem Gewinde 6 und einem Eintrittskegel 7 ähnlich wie demjenigen gemäss Fig. 3 versehen. Die Schneidnuten 9 können auch hier mit einer Schleifscheibe erzeugt werden, die sich tangential zur Achse des Stiftes bewegt, und zwar angefangen vom VerlSngerungBstift 16 vorn am Kegelstumpf 7 bis zu deren Ende auf dem Gewinde 6. Der Stift 16 endet vorn in einer Schneidspitze 17, die die Bohrung ausfuhrt, und diese ist in Einzelheiten in Fig. 9 dargestellt.

Die am Vorderende des Stiftbereiches 16 befindliche Spitze 17 des durchgehenden Befestigungs-

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Stiftes, der in Fig. 2 dargestellt ist, hat die Form eines Spitzkegels 22, der an der Oberseite zwei Einschnitte 23 zur Freigabe aufweist (Fig. 9). Die spitzkegelförmige Spitze 22 weist besonders interessante Konstruktionsmerkmale auf, die aus Fig. 9 und aus dem Schnitt in Fig. 10 hervorgehen, welche eine Konfiguration als gestrecktes Parallelogramm zeigt, das zwei Schnittflächen 24 besitzt, die eine Schneidkante 25 definieren, an die sich ein Hiriterschnitt 26 anschliesst. Wenn man die Spitze in der Drehrichtung des Stiftes, dargestellt durch den Pfeil F, dreht, so zeigt sich, dass die Flächen 26 einen Schnittfreiwinkel bilden, der gross genug ist, damit sich die beim Bohren des Knochens mit der Spitze 22 anfallenden Späne ablösen können. Andererseits ist dem Fachmann bei Betrachtung der Fig. klar, dass die ebenen Flächen 24 die Schnittflächen mit einem negativen Schnittwinkel Alpha definieren. Um diesen Schnittwinkel Alpha zu ändern und ihn auf Null oder einen positiven Wert zu bringen, sind zwei längliche Ausnehmungen 27 vorgesehen, die in der Nähe der Schnittkante 25 angeordnet sind. Auf diese Weise kann der Schnittwinkel Alpha korrigiert und in Funktion der Anforderungen gewählt werden, indem man die Tiefe der Ausnehmungen 27 ändert.

Die in Fig. 9 und 10 dargestellte Spitze mit ihrer Spitzkegelform, den hinterschnittenen Flächen 26 und den Ausnehmungen 27, die den Schnittwinkel auf Null oder auf einen positiven Wert bringen, gestattet die Ausführung von hochqualitativen Bohrungen verglichen mit den Bohrstiften, die bisher bekannt waren. Die spitzkegelförmige Spitze ist andererseits besonders gut angepasst, denn sie tritt leicht in den Knochen ein und

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gestattet die Ausführung einer Bohrung ohne seitliche Abweichung von der vorgesehenen Achse.

Der im Zusammenhang mit den Fig. 1, 3 und 4 beschriebene Befestigungsstift hat eine Länge, die im allgemeinen zwischen 75 ur-d 200 nun liegt und einen Durchmesser im Bereich von 3 bis 6 mm. Im allgemeinen weist der Einführungs-Kegelstumpf eine Neigung von 12° auf.

Die in Fig. 2 dargestellte Ausführungsform des erfindungsgemässen Befestigungsstiftes, der in der Mitte ein Gewinde aufweist, ist etwa 175 bis 350 mm lang und weist ebenfalls einen Durchmesser von 3 bis 6 mm auf. Die vorn am Stift gemäss Fig. 2 befindliche Verlängerung 16 hat einen Durchmesser, der gleich oder kleiner als der Durchmesser des Gewindekerns des Gewindebereiches ist. Beträgt der Durchmesser des Stiftes 3 bzw. 4,5 oder 6 mm, so ist derjenige des Bereiches 16 2, 3, 4 bzw. 5 mm. Im Falle des Stiftes gemäss Fig. 2 wählt man mit Vorteil einen Einführungs-Kegelstumpf mit einer Neigung von 6 °.

In den vorgenannten Beispielen ist das Gewinde eingängig ausgeführt, und es ist selbstverständlich auch möglich, mehrgängige Gewinde vorzusehen, wobei die Gewindeschneider nacheinander mehrmals in dieselbe Gewindenut eingreifen.

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Claims (1)

1. SCHUTZANSPRÜECHE

   1. - Transkutaner Befestigungsstift für Knochenfragmente oder -teile, mit einem Gewindebereich und mindestens einer Schneidnut an dessen Vorderende zum Schneiden eines Gewindes, Wx^nn das Vorderende des Gewindebereichs in das Knochenfragment bzw. -teil eintritt, dadurch gekennzeichnet, dass die Schneidnut bzw. Spaneidnuten eine Vertiefung derart bilden, dass am Gewinde eine Schneidkante entsteht, und dass hinter der Schneidkante ein Freistich angeordnet ist, der sich nach der Stiftachse zu verbreitert, bis er in der jeweils nächsten Vertiefung endet, wodurch ein Schnittfreiwinkel gebildet wird.

   2. - Befestigungsstift nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass er mindestens zwei über den Stiftumfang regelmässig verteilte Schneidnuten aufweist.

   3. - Befestigung^ach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der vordere Gewindeteil als kegelstumpf förmige Einführung ausgebildet ist, wobei die Schneidnut, die die Schneidkante bildet, sich auf dem Einführungskegel des Gewindes und auf dem Anfang des mittleren, zylindrischen Gewindebereiches befindet.

   4. - Befestigung^nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schneidnut als Vertiefung mit zwei aufeinander senkrecht stehenden Flächen ausgebildet ist.

   5. - Befestigungsstift nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schneidnut als Vertiefung mit abgerundet geformtem Querschnitt ausgebildet ist.

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   6. - Befestigungsstift nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Schneidnut parallel zur Stiftachse erstreckt.

   7. - Befestxgungsstift nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Schneidnut schraubenförmig um die Stiftachse windet, wobei die Steigung der Schraubung und diejenige des Gewindes gleichsinnig verlaufen.

   8. Befestigungsstift nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schneidnut durch Schleifen hergestellt ist, nachdem das Gewinde mit dem Einführungskegel hergestellt wurde.

   9. - Befestxgungsstift nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Vorderende des genannten Einführungs-Kegelstumpfes eine zur Längsachse des Stiftes senkrechte Ebene ist und das Vorderende dazu bestimmt ist, in eine zuvor im Knochenteil angebrachte Bohrung eingeführt zu werden.

   10. - Befestxgungsstift nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Grat zwischen der genannten Ebene und dem Kegelstumpf abgerundet ist.

   11. - Befestigungsstift nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass vor dem Einfiihrungskegel des Gewindes eine Verlängerung angebracht ist, deren Durchmesser gleich oder kleiner als der Durchmesser dss Gewindekernes ist, und dass die Verlängerung in einer flachen, spitzkegelförmigen Bohrspitze endet.

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   12. - Befestigungsstift nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die flache, spitzkegelförmige Spitze an ihrem Oberteil zwei Einschnürungen aufweist, die sich gegenüberliegen.

   13. - Befestigungsstift nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die flache, spitzkegelförmige Spitze einen Querschnitt in Form eines gestreckten Parallelogramms aufweist, welches zwei gegenüberliegende Schneidflächen definiert, die jeweils in eine schnittfreiwinkelbildende Fläche übergehen, wobei die genannten Schnittflächen und die hinterschnittenen Flächen miteinander einen Schneidgrat bilden und die Schnittflächen eine löffeiförmige, längliche Ausnehmung aufweisen, die sich an dem Schneidgrat befindet, wodurch der Schnittwinkel derart geändert wird, dass er auf Null oder einen positiven Wert gebracht wird.

   14. - Befestigungsstift nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens indirekt vor dem Vorderteil des genannten Kegelstumpfes ein Kegel liegt, der die Schneidnut bzw. die Schneidnuten aufweist und dadurch eine Bohrspitze bildet.

   15. - Befestigungsstift nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass vor dem genannten Kegel ein zylindrischer Bereich liegt, der sich zwischem dem Einführung s-Kege Is tumpf und dem genannten Bohrkegel erstreckt.

   16. - Befestigungsstift nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchmesser des zylindrischen Bohrungsteiles grosser ist als der Durchmesser am Gewindekern.

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