DE9390026U1 - Stift mit verjüngtem Kerndurchmesser - Google Patents

Description

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4. August 1994 PC 8195/EOS

HOWiyiEDICA, INC. 235 East 42nd Street New York, N.Y. 10017 USA

STIFT MIT VERJÜNGTEM KERNDURCHMESSER

Diese 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 Stützung 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 spongiösen Knochen 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 am Anfang ruhigzustellen und um dann die größeren Knochenschrauben in die vorgesehene Lage zu führen. Ein gewöhnlich verwendeter Führungsstift mit einem Durchmesser von ungefähr 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 Stift gemäß der vorliegenden Erfindung überwindet die Nachteile des Standes der Technik, indem er einen verbesserten Gewindeteil bereitstellt, welcher die Festigkeit des Stifts vergrößert. Der Stift der Erfindung 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 dem Durchmesser des länglichen Schaftes selbst im wesentlichen gleich. Ein bevorzugter Stift umfaßt auch ein Bohrende, das sich derart vom zweiten axialen JEnde des Gew±nde±eils aus erstreckt* daß das Bohrende vom Gewindeteil mit dem länglichen Schaft verbunden wird.

Der Gewindeteil enthält eine Mehrzahl 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 ungefähr 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 Stift der Erfindung, 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 eines Vergrößerns des Abstandes zwischen der Schneidfläche und der Längsachse des Stifts ein lineares Vergrößern des Abstandes.

Die vorliegende Erfindung schafft bei Stiften 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 aus dem Stand der Technik (vgl. Fig. 1) erzeugt eine Schwachstelle, die unter Belastung versagen kann. Der Stift dieser Erfindung 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. Andere Vorteile werden für den Fachmann aus der nachfolgenden ausführlichen Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ersichtlich.

Fig. 1 ist eine Seitenansicht eines Führungsstifts aus dem Stand der Technik.

Fig. 2 ist eine Seitenansicht eines Führungsstifts gemäß der vorliegenden Erfindung.

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 gemäß der vorliegenden Erfindung 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 2 0 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 dem Durchmesser des Schaftes 22 gleich (mit der möglichen Ausnahme einer begrenzten Anzahl von Gewindegängen 28, deren Oberflächen infolge der Ausbildung des Bohrendes 26 verändert worden ist, wie unten beschrieben). Der Kerndurchmesser 30 verjüngt sich jedoch 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 gebildet werden. Sobald die Gewindegänge 28 gebildet sind, wird das Bohrende 2 6 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 20 bewegt wird, verändert werden. Es sollte angemerkt werden, daß Fig. 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 den 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 kegelförmig auf einen größten Wert zuläuft, der dem Durchmesser des Schaftteils 22 gleich ist, wie oben erörtert. Die Verjüngung des Kerndurchmessers 30 führt dazu, daß die Höhe jedes Gewindegangs 2 8 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 gezeigt wird, welcher dem Bohrende 26 am nächsten ist. Bezug nehmend auf Fig. 2 ist die Höhe eines Gewindegangs 28 als eine Hälfte der Differenz zwischen dem Gewindedurchmesser 3 2 und dem Mittel der Kerndurchmesser auf jeder axialen Seite des betrachteten Gewindes 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 aus dem Stand der Technik führt. Führungsstifte aus dem Stand 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 Führungsstift dieser Erfindung zeigt eine allmähliche Änderung des Kerndurchmessers und enthält deshalb keine Schwachstelle, was zu einer Anzahl von Vorteilen führt, wie oben beschrieben.

Die obige Beschreibung soll nur veranschaulichenden Zwecken dienen, und innerhalb des ümfangs 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 oben beschriebene Herstellungsverfahren kann verändert werden.

Claims (11)

SCHUTZANSPRÜCHE

1. Ein zum Eindringen in einen Knochen verwendeter Stift (20), umfassend:

einen länglichen Schaft (22) mit einem konstanten Dur chme s s er; und

einen länglichen Gewindeteil (24), umfassend ein erstes und zweites in axialer Richtung getrenntes Ende, wobei das besagte erste axiale Ende dem besagten länglichen Schaft (24) in axialer Richtung näher ist als das besagte zweite axiale Ende, wobei der besagte Gewindeteil (24) einen Kerndurchmesser (3 0) aufweist, der sich von einem größten Wert an dem besagten ersten axialen Ende zu einem kleinsten Wert an dem besagten zweiten axialen Ende verjüngt.

2. Stift nach Anspruch 1, bei welchem der besagte Stift (2 0) ein zum Führen einer kanülenförmigen Knochenschraube verwendeter Führungsstift (20) ist.

3. Stift nach Anspruch 1, bei welchem sich der besagte Kerndurchmesser (30) des besagten Gewindeteils (24) von dem besagten ersten axialen Ende bis zu dem besagten zweiten axialen Ende linear verjüngt.

4. Stift nach Anspruch 1, bei welchem das besagte erste axiale Ende an den besagten länglichen Schaft (22) stößt.

5. Stift nach Anspruch 1, weiter umfassend ein Bohrende (26), welches sich von dem besagten zweiten axialen Ende des besagten Gewindeteils aus in axialer Richtung erstreckt, derart, daß das besagte Bohrende (26) von dem besagten Gewindeteil (24) mit dem besagten länglichen Schaft (22) verbunden wird.

6. Stift nach Anspruch 1, bei welchem der besagte Kerndurchmesser (3 0) an dem besagten ersten axialen Ende des

besagten Gewindeteils (24) dem besagten Durchmesser des besagten länglichen Schaftes im wesentlichen gleich ist.

7. Stift nach Anspruch 1, bei welchem der besagte Gewindeteil (24) eine Mehrzahl von Gewindegängen (28) umfaßt, wobei jeder der besagten Gewindegänge eine Gewindehöhe aufweist, wobei die besagte Gewindehöhe der besagten Gewindegänge (28) von dem besagten ersten axialen Ende bis zu dem besagten zweiten axialen Ende zunimmt.

8. Stift nach Anspruch 6, bei welchem die besagte Gewindehöhe der besagten Gewindegänge (28) von dem besagten ersten axialen Ende bis zu dem besagten zweiten axialen Ende linear zunimmt.

9. Stift nach Anspruch 1, bei welchem der besagte Durchmesser des besagten länglichen Teils (24) gleich zwei Millimeter ist.

10. Stift nach Anspruch 1, bei welchem der besagte längliche Gewindeteil (24) einen Gewindedurchmesser (32) aufweist, der dem besagten Durchmesser des besagten länglichen Schaftes (22) gleich ist.

11. Zum Eindringen in einen Knochen verwendeter Stift (20), umfassend:

einen länglichen Schaft (22) mit einem konstanten Durchmesser;

einen länglichen Gewindeteil (24), umfassend ein erstes und zweites in axialer Richtung getrenntes Ende* wobei das besagte erste axiale Ende dem besagten länglichen Schaft (22) in axialer Richtung näher ist als das besagte zweite axiale Ende; und

ein Bohrende (26), das sich von dem besagten zweiten axialen Ende des besagten Gewindeteils (24) aus in axialer Richtung erstreckt, derart, daß das besagte Bohrende (26) von dem besagten Gewindeteil (24) mit dem besagten länglichen

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Schaft (22) verbunden wird;

wobei der besagte Gewindeteil (24) einen Kerndurchmesser (3 0) aufweist, der sich von einem größten Wert an dem besagten ersten axialen Ende zu einem kleinsten Wert an dem besagten zweiten axialen Ende linear verjüngt.