Login| Sign Up| Help| Contact|

Patent Searching and Data


Title:
BONE SCREW
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2001/012088
Kind Code:
A1
Abstract:
The aim of the invention is to produce a bone screw with a screw body that is provided with an outer thread and flow means for osteocementum for producing a cement casing around the bone screw. The bone screw is provided with high anchoring stability after the implantation into a bone, especially a bone with reduced bone quality. According to the invention, the flow means comprise at least one longitudinal recess which is configured crosswise in relation to a radial direction and crosswise in relation to a circumferential direction in the screw body.

Inventors:
SCHULTHEISS MARKUS (DE)
CLAES LUTZ (DE)
KINZL LOTHAR (DE)
Application Number:
PCT/EP1999/005973
Publication Date:
February 22, 2001
Filing Date:
August 14, 1999
Export Citation:
Click for automatic bibliography generation   Help
Assignee:
AESCULAP AG & CO KG (DE)
SCHULTHEISS MARKUS (DE)
CLAES LUTZ (DE)
KINZL LOTHAR (DE)
International Classes:
A61B17/86; (IPC1-7): A61B17/86
Foreign References:
US4653489A1987-03-31
US4537185A1985-08-27
EP0305417B11995-06-28
Other References:
PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 1997, no. 10 31 October 1997 (1997-10-31)
Attorney, Agent or Firm:
Böhme, Ulrich (Stellrecht & Partner Uhlandstrasse 14c Stuttgart, DE)
Download PDF:
Claims:
PATENTANSPRÜCHE
1. Knochenschraube mit einem Schraubenkörper (10), welcher mit einem Außengewinde (14) versehen ist und welcher Durchflußmittel für Knochenzement zur Herstellung eines Zementmantels um die Knochen schraube aufweist, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daB die Durchflußmittel mindestens eine Längsausneh mung (62) umfassen, welche quer zu einer radialen Richtung (64) und quer zu einer Umfangsrichtung (66) im Schraubenkörper (10) gebildet ist.
2. Knochenschraube nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß die mindestens eine Längsausnehmung (62) senkrecht zu einer radialen Richtung (64) an geordnet ist.
3. Knochenschraube nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die mindestens eine Längsaus nehmung (62) senkrecht zu einer Umfangsrichtung (66) angeordnet ist.
4. Knochenschraube nach einem der vorangehenden An sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Durch flußmittel einem im Schraubenkörper (10) gebilde ten Hohlkanal (50) umfassen und daß eine Längsaus nehmung (62) mit dem Hohlkanal (50) verbunden ist.
5. Knochenschraube nach Anspruch 4, dadurch gekenn zeichnet, daß eine Längsausnehmung (62) in ihrer Längsrichtung (68) mit dem Hohlkanal (50) verbun den ist.
6. Knochenschraube nach einem der vorangehenden An pruche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Längs ausnehmung (62) in ihrer Längsrichtung (68) so dimensioniert ist, daß sie sich über mehrere Win dungen (16) des Außengewindes (14) erstreckt.
7. Knochenschraube nach einem der vorangehenden An pruche, dadurch gekennzeichnet, daß einer Längs ausnehmung (62) entsprechende Ausnehmungen (70) in Windungen (16) des Außengewindes (14) zugeordnet sind.
8. Knochenschraube nach Anspruch 7, dadurch gekenn zeichnet, daß eine Windung (18) des Außengewindes (14) im Bereich einer Längsausnehmung (62) durch brochen ist.
9. Knochenschraube nach einem der vorangehenden An pruche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Längs ausnehmung (62) schlitzförmig ausgebildet ist.
10. Knochenschraube nach Anspruch 9, dadurch gekenn zeichnet, daß eine Schlitzebene im wesentlichen senkrecht zu einer Umfangsrichtung des Schrauben körpers (10) ist.
11. Knochenschraube nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß eine Schlitzebene im wesentli chen in einer radialen Richtung bezüglich des Schraubenkörpers (10) liegt.
12. Knochenschraube nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß eine Schlitzebene im wesentlichen in Längsrichtung (12) bezüglich des Schraubenkörpers liegt.
13. Knochenschraube nach einem der vorangehenden An pruche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Mehrzahl von Längsausnehmungen (62) über den Umfang des Schraubenkörpers (10) angeordnet sind.
14. Knochenschraube nach Anspruch 13, dadurch gekenn zeichnet, daß drei Längsausnehmungen (62) über den Umfang des Schraubenkörpers (10) angeordnet sind.
15. Knochenschraube nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Mehrzahl von Längsausneh mungen (62) im wesentlichen symmetrisch zu einer Längsachse (12) des Schraubenkörpers (10) angeord net sind.
16. Knochenschraube nach einem der vorangehenden An pruche, gekennzeichnet durch in Längsrichtung (12) des Schraubenkörpers (10) aufeinanderfolgende Abschnitte (20,22,24), welche sich in der Aus bildung einer Außenfläche unterscheiden.
17. Knochenschraube nach Anspruch 16, dadurch gekenn zeichnet, daß ein vorderer Abschnitt (24) des Schraubenkörpers (10) im wesentlichen konisch oder kegelstumpfförmig ausgebildet ist.
18. Knochenschraube nach Anspruch 17, dadurch gekenn zeichnet, daß eine Hüllfläche (26) von Windungen (28) des Außengewindes (14) im vorderen Abschnitt (24) im wesentlichen konisch oder kegelstumpfför mig ist.
19. Knochenschraube nach Anspruch 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, daß eine Hüllfläche (30) des Schraubenkörpers (10) im vorderen Abschnitt (24) im wesentlichen konisch oder kegelstumpfförmig ist.
20. Knochenschraube nach einem der Ansprüche 16 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß ein mittlerer Ab schnitt (22) des Schraubenkörpers (10) im wesent lichen zylindrisch ausgebildet ist.
21. Knochenschraube nach Anspruch 20, dadurch gekenn zeichnet, daß eine Hüllfläche (36) von Windungen im mittleren Abschnitt (22) im wesentlichen zylin drisch ist.
22. Knochenschraube nach Anspruch 20 oder 21, dadurch gekennzeichnet, daß eine Hüllfläche des Schrauben körpers (10) im mittleren Abschnitt (22) im we sentlichen zylindrisch ist.
23. Knochenschraube nach einem der Ansprüche 16 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß ein Hohlkanal (50) im Schraubenkörper (10) durch den mittleren Ab schnitt (22) geführt ist.
24. Knochenschraube nach einem der Ansprüche 16 bis 23, dadurch gekennzeichnet, daß die mindestens eine Längsausnehmung (62) im wesentlichen im mitt leren Abschnitt (22) angeordnet ist.
25. Schraubenkörper nach einem der Ansprüche 16 bis 24, dadurch gekennzeichnet, daß ein hinterer Ab schnitt (20) des Schraubenkörpers (10) im wesent lichen konisch oder kegelstumpfförmig ausgebildet ist.
26. Schraubenkörper nach Anspruch 25, dadurch gekenn zeichnet, daß eine Hüllfläche (44) des Schrauben körpers (10) im hinteren Abschnitt (20) im wesent lichen konisch oder kegelstumpfförmig ist.
27. Schraubenkörper nach Anspruch 25 oder 26, dadurch gekennzeichnet, daß eine Hüllfläche (36) von Win dungen (42) des Außengewindes (14) im hinteren Ab schnitt (20) im wesentlichen zylindrisch ist.
28. Schraubenkörper nach Anspruch 27, dadurch gekenn zeichnet, daß eine Hüllfläche von Windungen (42) im hinteren Abschnitt (20) und von Windungen im mittleren Abschnitt (22) zusammenfällt.
29. Schraubenkörper nach einem der Ansprüche 24 bis 28, dadurch gekennzeichnet, daß ein Konuswinkel des vorderen Abschnitts (24) im wesentlichen einem Konuswinkel des hinteren Abschnitts (20) ent spricht.
30. Schraubenkörper nach einem der Ansprüche 16 bis 29, dadurch gekennzeichnet, daß Windungen (16) des Außengewindes (14) in einem Bereich (24), in dem keine Längsausnehmungen (62) angeordnet sind, mit Längsdurchbrechungen (72) versehen sind.
31. Schraubenkörper nach einem der vorangehenden An pruche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Ober fläche (32,40,46) des Schraubenkörpers (10) zwi schen benachbarten Windungen (16) des Außengewin des (14) im wesentlichen parallel zur Längsrich tung (12) des Schraubenkörpers (10) ist.
32. Schraubenkörper nach einem der Ansprüche 4 bis 31, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlkanal (50) durch eine Sacklochbohrung gebildet ist.
33. Schraubenkörper nach einem der vorangehenden An pruche, dadurch gekennzeichnet, daß der Schrau benkörper (10) mit einem Innengewinde versehen ist.
34. Schraubenkörper nach einem der vorangehenden An pruche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Schrau benkopf (58 ; 60) zum Einsatz in den Schraubenkör per (10) mit einem Kanal versehen ist.
35. Schraubenkörper nach einem der vorangehenden An sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Schrau benkörper (10) ein Ankopplungselement (74) für einen Knochenzementapplikator (76) aufweist.
36. Schraubenkörper nach Anspruch 35, dadurch gekenn zeichnet, daß das Ankopplungselement (74) eine Aufnahme (78) für eine Düse (80) eines Knochenze mentapplikators (76) umfaßt.
37. Schraubenkörper nach einem der vorangehenden An sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Durchmes ser des Schraubenkörpers (10) größer ist als eine Ganghöhe des Außengewindes (14).
38. Schraubenkörper nach einem der vorangehenden An pruche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Knochen schraube in etwa sieben bis zwölf Windungsumläufe des Außengewindes (14) umfaßt.
39. Schraubenkörper nach einem der vorangehenden An sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Außen gewinde (14) so ausgebildet ist, daß die Knochen schraube selbstschneidend ist.
Description:
KNOCHENSCHRAUBE Die Erfindung betrifft eine Knochenschraube mit einem Schraubenkörper, welcher mit einem Außengewinde verse- hen ist und welcher DurchfluBmittel für Knochenzement zur Herstellung eines Zementmantels um die Knochen- schraube aufweist.

Derartige Knochenschrauben werden beispielsweise als Verankerungsschrauben für ein Stabilisierungssystem eingesetzt, wenn mehrere Knochenelemente miteinander zu verbinden sind. Die Herstellung eines Zementmantels um die Knochenschraube nach der Implantierung erhöht die Verankerungsstabilität. Dies ist besonders wichtig, wenn die Knochenqualität reduziert ist, wie z. B. bei osteoporotischem Knochengewebe.

Aus der EP 0 305 417 B1 ist eine Knochenschraube be- kannt, welche einen longitudinalen Kanal aufweist ent- lang dem eine Mehrzahl von sich radial erstreckenden transversalen Kanälen angeordnet sind, die in Kontakt stehen mit diesem longitudinalen Kanal.

Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Er- findung die Aufgabe zugrunde, eine Knochenschraube zu schaffen, die gegenüber aus dem Stand der Technik be- kannten Knochenschrauben eine erhOhte Verankerungs- stabilität aufweist und dies insbesondere auch bei der Implantierung in Knochen mit reduzierter Qualität.

Diese Aufgabe wird bei einer Knochenschraube der ein- gangs beschriebenen Art erfindungsgemäß dadurch geldst, daß die Durchflußmittel mindestens eine Längsausnehmung umfassen, welche quer zur radialen Richtung und quer zur Umfangsrichtung im Schraubenkörper gebildet ist.

Durch eine derartige Ausbildung und Anordnung einer Ausnehmung, mittels welcher Knochenzement in den Zwi- schenraum zwischen einer implantierten Knochenschraube und einem Knochenlager bringbar ist, läßt sich ein gleichmäßiger Zementmantel um die Schraube ausbilden.

Dies bewirkt eine hohe Verankerungsstabilität der er- findungsgemäßen Knochenschraube. Mittels einer Längs- ausnehmung, die im wesentlichen längs des Schraubenkör- pers gebildet ist, lassen sich alle Bereiche zwischen den Windungen des Außengewindes mit Knochenzement ver- sorgen, wobei ein guter Strömungsfluß für Knochenzement erreichbar ist. Bei der Knochenschraube der EP 0 305 417 B1 dahingegen muß im wesentlichen für jeden Zwi- schenraum ein eigener Radialkanal vorgesehen werden.

Außerdem muß, damit sich auch im Bereich um ein vorde- res Schraubenende ein Zementmantel ausbilden kann, der dortige Längskanal durch den ganzen Schraubenkörper durchgehen. Dadurch ist die Ausbildung als selbst- schneidende Knochenschraube beeinträchtigt. Bei der erfindungsgemäßen Knochenschraube dahingegen genügt grundsätzlich eine Längsausnehmung und durch entspre- chende Ausnehmungen in den Windungen des Außengewindes läßt sich auch ein Zementmantel um das vordere Ende der Knochenschraube bilden.

Günstigerweise ist die mindestens eine Längsausnehmung senkrecht zu einer radialen Richtung und insbesondere senkrecht zu einer Umfangsrichtung angeordnet.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Durchflußmittel einen im Schraubenkörper gebildeten Hohlkanal umfassen und wenn eine Längsausnehmung mit dem Hohlkanal verbun- den ist. Dadurch kann in den Hohlkanal eingeführter Knochenzement direkt und ohne wesentliche Strömungs- barrieren über eine solche Längsausnehmung aus dem Schraubenkörper hinaustreten, um so einen gleichmäßigen Zementmantel um die Knochenschraube auszubilden. Da- durch läßt sich gewährleisten, daß die erfindungsgemäße Knochenschraube nach der Implantierung eine hohe Ver- ankerungsstabilität aufweist. Günstigerweise ist eine Längsausnehmung in ihrer Längsrichtung mit dem Hohl- kanal verbunden, um den Strömungswiderstand für den Knochenzement zu minimieren.

Ganz besonders vorteilhaft ist es, wenn eine Längsaus- nehmung in ihrer Längsrichtung so dimensioniert ist, daß sie sich über mehrere Windungen des Außengewindes erstreckt. Dadurch läßt sich im wesentlichen mit einer Längsausnehmung der Knochenzement für den ganzen Schraubenkörper zuführen.

Bei einer besonders vorteilhaften Ausführungsform sind einer Längsausnehmung entsprechende Ausnehmungen in Windungen des Außengewindes zugeordnet. Dadurch wird der Fluß von Knochenzement zwischen verschiedenen Zwi- schenbereichen, d. h. den Bereichen zwischen benachbar- ten Gewindewindungen, ermöglicht, um so eine gleich- mäßige Verteilung des Knochenzementes und damit eine gleichmäßige Ausbildung des Zementmantels um eine im- plantierte Knochenschraube zu ermöglichen. Günstiger- weise ist eine Windung des Außengewindes im Bereich einer Längsausnehmung durchbrochen, um so den Durchfluß für Knochenzement zu ermöglichen.

Fertigungstechnisch besonders günstig ist es, wenn eine Längsausnehmung schlitzförmig ausgebildet ist. Dadurch läßt sich diese durch spanabhebende Materialbearbei- tung, wie beispielsweise Fräsbearbeitung, auf einfache Weise herstellen. Vorteilhafterweise ist eine Schlitz- ebene im wesentlichen senkrecht zu einer Umfangsrich- tung des Schraubenkörpers. Der Schlitz ist dabei insbe- sondere durch eine obere Schlitzebene und eine untere Schlitzebene gebildet, die parallel zueinander sind.

Durch die Ausbildung senkrecht zu einer Umfangsrichtung läßt sich die Schlitzebene in radialer Richtung orien- tieren. Dies ermöglicht bei einem rotationssymmetri- schen Schraubenkörper einen guten DurchfluB von Kno- chenzement. Weiterhin ist es dann günstig, wenn eine Schlitzebene im wesentlichen in einer radialen Richtung bezüglich des Schraubenkörpers liegt.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn eine Schlitzebene im wesentlichen in Längsrichtung bezüglich des Schrauben- körpers liegt. Dies gewährleistet zum einen eine ein- fache Herstellbarkeit einer solchen Längsausnehmung und zum anderen wird ein guter Durchfluß für Knochenzement erreicht.

Zur Ausbildung eines eine hohe Verankerungsstabilität gewährleistenden Zementmantels ist es besonders vor- teilhaft, wenn eine Mehrzahl von Längsausnehmungen über den Umfang des Schraubenkörpers angeordnet sind. Da- durch lassen ich die Bereiche zwischen den Windungen des Außengewindes bezogen auf den Umfang des Schrauben- körpers gleichmäßig mit Knochenzement versorgen.

Bei einer vorteilhaften Variante einer Ausführungsform sind drei Längsausnehmungen über den Umfang des Schrau- benkörpers angeordnet. Dadurch ist zum einen die Anzahl der Durchbrechungen in den Windungen des Außengewindes und im Schraubenkörper gering gehalten und andererseits läßt sich eine gleichmäßige Knochenzementbeaufschlagung erreichen.

Ganz besonders vorteilhaft dabei ist es, wenn die Mehr- zahl von Längsausnehmungen im wesentlichen symmetrisch bezüglich einer Längsachse des Schraubenkörpers ange- ordnet sind. Auf diese Weise strömt Knochenzement, der in den Schraubenkörper eingeführt wird, über die Längs- ausnehmungen gleichmäßig in die Bereiche zwischen den Windungen des Außengewindes und bildet einen gleich- mäßigen Zementmantel aus.

Bei einer besonders vorteilhaften Ausführungsform weist die erfindungsgemäße Knochenschraube in Längsrichtung des Schraubenkörpers aufeinanderfolgende Abschnitte auf, welche sich in der Ausbildung einer Außenfläche unterscheiden. Durch eine derartige unterschiedliche Ausbildung der Außenflächen in ihrer geometrischen Ge- stalt läßt sich eine besonders hohe Verankerungsstabi- lität erreichen, indem einerseits ein oder mehrere Ab- schnitte ausgebildet werden, die für einen guten Gewin- dehalt im Knochen sorgen und andererseits Abschnitte ausgebildet werden, die eine Dichtungswirkung gegenüber dem Austreten von Knochenzement aufweisen. Auf diese Weise läßt sich ein Zementmantel ausbilden, der durch eine formschlüssige Verzahnung mit dem Knochen die Ver- ankerungskräfte in allen Richtungen erhöht. Mittels ge- eigneter Wahl der Abmessungen der Abschnitte läßt sich auch das Knochenzement-Volumen, das zugeführt werden muß, genau einstellen. Dadurch lassen sich die mit einer Erwärmung durch Zementreaktionen verbundenen Pro- bleme weitgehend vermeiden.

Günstigerweise ist ein vorderer Abschnitt des Schrau- benkörpers im wesentlichen konisch oder kegelstumpf- förmig ausgebildet. Dadurch läßt ich eine gute Gewinde- schneidefunktion erreichen. Andererseits wirkt ein sol- cher Abschnitt dichtend gegenüber dem unbeabsichtigten Austreten von Knochenzement.

Günstigerweise ist dabei eine Hüllfläche von Windungen des Außengewindes im vorderen Abschnitt im wesentlichen konisch oder kegelstumpfförmig, um eine gute Schneide- funktion für das Gewinde zu erreichen. Günstigerweise ist eine Hüllfläche des Schraubenkörpers im vorderen Abschnitt im wesentlichen konisch oder kegelstumpfför- mig, um eine gute Dichtwirkung gegenüber dem unbeab- sichtigten Austreten von Knochenzement zu erreichen.

Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn ein mittlerer Ab- schnitt des Schraubenkörpers im wesentlichen zylin- drisch ausgebildet ist. Durch einen solchen zylindri- schen Abschnitt wird ein guter Gewindehalt einer im- plantierten Schraube in dem Knochen erreicht. Günsti- gerweise ist dabei eine Hüllfläche von Windungen des Außengewindes im mittleren Abschnitt im wesentlichen zylindrisch und ist ebenfalls die Hüllfläche des Schraubenkörper im mittleren Abschnitt im wesentlichen zylindrisch.

Ganz besonders vorteilhaft ist es, wenn ein Hohlkanal im Schraubenkörper durch den mittleren Abschnitt ge- führt ist und insbesondere bis oder in die Nähe des vorderen Abschnitts geführt ist. Der Hohlkanal braucht dann nicht durchgehend ausgebildet zu sein, so daß die Schneidwirkung am vorderen Ende des Gewindes nicht be- einträchtigt wird und anderseits läßt sich die Knochen- schraube trotzdem gleichmäßig mit Knochenzement beauf- schlagen, um einen Zementmantel auszubilden. Aus den gleichen Gründen ist es vorteilhaft, wenn die minde- stens eine Längsausnehmung im wesentlichen im mittleren Abschnitt angeordnet ist.

Günstigerweise ist ein hinterer Abschnitt des Schrau- benkörpers im wesentlichen konisch oder kegelstumpf- förmig ausgebildet. Durch einen solchen konischen End- bereich der erfindungsgemäßen Knochenschraube läßt sich wiederum eine Dichtwirkung gegenüber dem unbeabsichtig- ten Austreten von Knochenzement aus einem Knochenlager bei implantierter Knochenschraube erreichen.

Ganz besonders günstig dabei ist es, wenn eine Hüll- fläche des Schraubenkörpers im hinteren Abschnitt im wesentlichen konisch oder kegelstumpfförmig ausgebildet ist, um die genannte Dichtwirkung zu erreichen, und eine Hüllfläche von Windungen des Außengewindes im mittleren Abschnitt im wesentlichen zylindrisch ist.

Dadurch läßt sich zum einen die Dichtwirkung erreichen und zum anderen ist die Beeinflussung des Knochens durch die Schraubenbohrung dadurch nicht vergrößert.

Günstigerweise fällt dabei eine Hüllfläche von Windun- gen im hinteren Abschnitt und von Windungen im mittle- ren Abschnitt zusammen.

Fertigungstechnisch vorteilhaft ist es, wenn ein Konus- winkel des vorderen Abschnittes im wesentlichen einem Konuswinkel des hinteren Abschnittes entspricht.

Um einen gleichmäßigen Zementmantel um die Knochen- schraube auszubilden und insbesondere die erfindungsge- mäße Knochenschraube auch in beispielsweise osteoporo- tischem Gewebe mit hoher Stabilität zu verankern, ist es vorgesehen, daß die Windungen des Außengewindes in einem Bereich, in dem keine Längsausnehmungen angeord- net sind, mit Längsdurchbrüchen versehen sind. Dadurch kann im wesentlichen der gesamte Bereich um den Schrau- benkörper mit Knochenzement versorgt werden, indem Kno- chenzement aus denjenigen Zwischenräumen, die über Längsausnehmungen versorgt werden, durch die Längs- durchbrechungen auch in nicht direkt versorgbare Berei- che fließen kann. So läßt sich beispielsweise auch um den vorderen Abschnitt der erfindungsgemäßen Knochen- schraube ein Zementmantel ausbilden.

Ganz besonders günstig und fertigungstechnisch beson- ders einfach ist es, wenn eine Oberfläche des Schrau- benkörpers zwischen benachbarten Windungen des Außen- gewindes im wesentlichen parallel zur Längsrichtung des Schraubenkörpers ist. Dadurch wird dem Knochenzement ein größerer Zwischenraum bereitgestellt und insbeson- dere läßt sich in den Bereichen zwischen den einzelnen Windungen des Außengewindes für Verteilung um den Um- fang des Schraubenkörpers eine gute Strömungsführung für den Knochenzement erreichen.

Fertigungstechnisch besonders einfach ist es, wenn der Hohlkanal durch eine Sacklochbohrung gebildet ist.

Vielfältige Einsatzmöglichkeiten ergeben sich, wenn der Schraubenkörper mit einem Innengewinde versehen ist.

Dadurch läßt sich insbesondere ein Schraubenkopf ein- setzen, der für eine entsprechende Anwendung angepaßt sein kann, beispielsweise ein Kugelkopf für einen po- lyaxialen Spannmechanismus. Günstigerweise ist dabei ein solcher Schraubenkopf mit einem Kanal versehen, der mit dem im Schraubenkörper gebildeten Hohlkanal ver- bindbar ist, um auf diese Weise Knochenzement dem Hohl- kanal zuführen zu können.

Ganz besonders vorteilhaft ist es, wenn der Schrauben- körper ein Ankopplungselement für einen Knochenzemen- tapplikator aufweist. Ein solches Ankopplungselement kann beispielsweise in einem Schraubenkopf, welcher einstückig mit dem Schraubenkörper gebildet oder mit diesem verbunden ist, angeordnet sein oder direkt in dem Schraubenkörper angeordnet sein. Vorteilhafterweise umfaßt das Ankopplungselement eine Aufnahme für eine Düse eines Knochenzementapplikators, um so auf einfache Art und Weise Knochenzement in den Schraubenkörper ein- spritzen zu können.

Eine besonders gute Verankerungsstabilität ergibt sich, wenn ein Durchmesser des Schraubenkörpers größer ist als eine Ganghöhe des AuBengewindes. Weiterhin läßt sich eine hohe Verankerungsstabilität erreichen, wenn eine erfindungsgemäße Knochenschraube in etwa sieben bis zwölf Windungsumläufe des Außengewindes umfaßt.

Vorteilhafterweise ist das Außengewinde so ausgebildet, daß die Knochenschraube selbstschneidend ist, um sie auf diese Weise universell einsetzbar zu machen.

Die nachfolgende Beschreibung bevorzugter Ausführungs- formen der Erfindung dient im Zusammenhang mit der Zeichnung der näheren Erläuterung.

Es zeigen : Fig. 1 Eine perspektivische Ansicht eines Ausfüh- rungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Kno- chenschraube ; Fig. 2 eine seitliche Schnittansicht der Knochen- schraube gemäß Fig. 1 ; Fig. 3 eine Schnittansicht entlang der Linie A-A der Fig. 2 ; Fig. 4 eine Seitenansicht einer weiteren Ausführungs- form einer erfindungsgemäßen Knochenschraube ; Fig. 5 eine Seitenansicht der Ausführungsform gemäß Fig. 1 mit einem eingesetzten Schraubenkopf und Fig. 6 eine schematische Darstellung eines Knochenze- mentapplikators, welcher an die Schraube gemäß Fig. 5 angesetzt ist, um Knochenzement zu applizieren.

Eine erfindungsgemäße Knochenschraube umfaßt, wie in den Fig. 1 und 2 gezeigt, einen Schraubenkörper 10, der im wesentlichen rotationssymmetrisch zu einer Längsach- se 12 ist. Der Schraubenkörper ist mit einem als Ganzes mit 14 bezeichneten Außengewinde versehen. Dieses Ge- winde 14 umfaßt eine Mehrzahl von Windungen 16 mit Win- dungsflanken 18, welche insbesondere so angeordnet und ausgebildet sind, daß die erfindungsgemäße Knochen- schraube selbstschneidend ist. Das Außengewinde 14 ist einstückig am Schraubenkörper 10 gebildet. Ein bevor- zugtes Material für die Knochenschraube ist beispiels- weise Titan.

Die erfindungsgemäße Knochenschraube weist in Längs- richtung des Schraubenkörpers 10 aufeinanderfolgende Abschnitte 20,22,24 auf, welche sich in der Ausbil- dung ihrer äußeren Gestalt unterscheiden. Ein vorderer Abschnitt 24, welcher das distale Ende der Knochen- schraube bildet, ist dabei kegelförmig ausgebildet.

Eine Hüllfläche 26 der Windungen 28 des Außengewindes 14 in diesem vorderen Abschnitt 24 ist konisch mit einem Konuswinkel, der beispielsweise im Bereich zwi- schen 5° und 15° und insbesondere bei ca. 10° liegt.

Diese Hüllfläche 26 ist rotationssymmetrisch zur Längs- achse 12 des Schraubenkörpers 10. Des weiteren weist der Schraubenkörper 10 im vorderen Abschnitt 24 eine Hüllfläche 30 auf, die ebenfalls konisch ist und ko- axial zur Hüllfläche 26, d. h. im wesentlichen den glei- chen Konuswinkel aufweist wie die Hüllfläche 26. Die Hüllfläche 30 erhält man durch den Schnitt zwischen den Windungsflanken 18 der Windungen 28 und dem Schrauben- körper 10 im vorderen Abschnitt 24, wie in Fig. 2 ge- zeigt. Eine äußere Oberfläche 32 des Schraubenkörpers 10 im vorderen Abschnitt 24 selber, welche zwischen den Windungen 28 gebildet ist, ist zylindrisch, d. h. paral- lel zur Längsachse 12 und folglich nicht zu dieser ge- neigt, um dadurch einen größeren Zwischenraum 34 zwi- schen benachbarten Windungen 28 bereitzustellen.

An den vorderen Abschnitt 24 schließt sich in proxima- ler Richtung ein mittlerer Abschnitt 22 mit einer Hüll- fläche 36 an, welche zylindrisch ist ; die Windungen 38 im mittleren Abschnitt 22 weisen daher die gleiche Höhe auf. Eine äußere Oberfläche 40 des Schraubenkörpers 10 im mittleren Bereich 22 ist ebenfalls zylindrisch und koaxial zur Hüllfläche 36.

An den mittleren Abschnitt 22 schließt sich in proxima- ler Richtung ein hinterer Abschnitt 20 an, dessen Win- dungen 42 die gleiche Hüllfläche wie die Windungen 38 im mittleren Abschnitt 22 aufweisen, d. h. die Windungen 42 haben eine zylindrische Hüllfläche. Eine Hüllfläche 44 des Schraubenkörpers 10, welche durch den Schnitt der Windungen 42 mit dem Schraubenkörper 10 im hinteren Abschnitt 20 definiert ist, ist kegelförmig mit einem Kegelwinkel, der beispielsweise bei ca. 10° liegt. Eine äußere Oberfläche 46 des Schraubenkörpers 10 im hinte- ren Abschnitt 20 zwischen benachbarten Windungen 42 ist dabei zylindrisch ausgebildet, um ähnlich wie beim vor- deren Abschnitt 24 größere Zwischenräume 48 für Kno- chenzement zwischen benachbarten Windungen 42 im hinte- ren Abschnitt 20 bereitzustellen. Die Windungen 42 über dem Schraubenkörper 10 weisen daher im hinteren Ab- schnitt 20 unterschiedliche Höhen gegenüber dem Schrau- benkörper 10 auf.

Die Knochenschraube umfaßt Durchflußmittel, mittels de- nen Knochenzement durch den Schraubenkörper 10 hindurch in die Zwischenräume 34,48 und besonders zwischen die Windungen 38 im mittleren Abschnitt 22 eingebracht wer- den kann. Dazu ist in dem Schraubenkörper 10 koaxial zur Längsachse 12 ein Hohlkanal 50 gebildet, beispiels- weise durch eine Sacklochbohrung, der sich durch den hinteren Abschnitt 20 und den mittleren Abschnitt 22 bis in den Übergangsbereich zwischen dem mittleren Ab- schnitt 22 und dem vorderen Abschnitt 24 erstreckt. Bei dem in Fig. 2 gezeigten Ausführungsbeispiel weist der Schraubenkörper 10 im hinteren Abschnitt 20 eine Aus- nehmung 52 auf, an die der Hohlkanal 50 anschließt. Die Ausnehmung 52 umfaßt einen ersten zylindrischen Bereich 54 und einen zweiten zylindrischen Bereich 56, wobei der erste zylindrische Bereich 54 einen größeren Durch- messer aufweist als der zweite zylindrische Bereich 56.

Die Ausnehmung 52 ist mit einem Innengewinde 55 verse- hen. In diese Ausnehmung 52 kann, wie in Fig. 5 und 6 gezeigt, ein Schraubenkopf 58 in das Innengewinde 55 eingesetzt sein, der je nach Anwendungsfall entspre- chend ausgebildet ist. Es ist auch möglich, einen Schraubenkopf 60 einstückig mit der Knochenschraube auszubilden, wie in Fig. 4 gezeigt.

Im Schraubenkörper 10 ist als Durchflußmittel für Kno- chenzement mindestens eine Längsausnehmung 62 gebildet, die quer und insbesondere senkrecht zu einer radialen Richtung 64 und quer und insbesondere senkrecht zu einer Umfangsrichtung 66 angeordnet ist (Fig. 3). Durch solche Längsausnehmungen 62 kann Knochenzement über den Hohlkanal 50 in Zwischenräume zwischen den Windungen 16 fließen. Eine Längsausnehmung 62 weist eine Längsachse 68 auf, welche bevorzugterweise parallel zur Längsachse 12 des Schraubenkörpers 10 ist. Die Abmessungen der Längsausnehmung 62 sind so gewählt, daß eine Länge der Längsausnehmung 62 in Richtung ihrer Längsachse 68 we- sentlich größer ist als die Breite quer dazu und sich eine Längsausnehmung 62 über eine Mehrzahl von Windun- gen 16 im mittleren Abschnitt 22 erstreckt. In dem in Fig. 2 gezeigten Ausführungsbeispiel erstreckt sich eine Längsausnehmung über die Windungen 38 im mittleren Abschnitt 22 bis in den hinteren Abschnitt 20.

Eine Längsausnehmung 62 ist schlitzförmig ausgebildet (Fig. 3), wobei eine Schlitzebene in Längsrichtung 12 und radialer Richtung 64 liegt. Die Schlitzebene er- streckt sich auch über die Windungen 16, d. h. in den Windungen 16 sind bei den Längsausnehmungen 62 und die- sen zugeordnet durchbrochene Ausnehmungen 70 (Fig. 1) gebildet, durch die die Zwischenräume zwischen benach- barten Windungen 16 miteinander korrespondieren. Die Windungen 28 im vorderen Abschnitt 24 der Knochen- schraube und insbesondere solche Windungen, über die sich eine Längsausnehmung 62 nicht mehr erstreckt, wei- sen größere Durchbrechungen 72 auf. Auf diese Weise kann Knochenzement in Zwischenräume 34 fließen, welche selber nicht direkt mit dem Hohlkanal 50 verbunden sind (sondern nur noch indirekt über die Durchbrechungen 72).

Eine Knochenschraube umfaßt, wie in Fig. 3 gezeigt, be- vorzugterweise eine Mehrzahl von Längsausnehmungen 62- beispielsweise drei solcher Längsausnehmungen-, die um den Umfang des Schraubenkörpers 10 angeordnet sind.

Insbesondere sind die Längsausnehmungen 62 symmetrisch um die Längsachse 12 angeordnet, um die Zwischenräume zwischen den Windungen gleichmäßig mit Knochenzement beaufschlagen zu können.

Bei einer Variante einer Ausführungsform, welche in Fig. 6 gezeigt ist, ist an dem hinteren Ende des Hohl- kanals 50 ein Ankopplungselement 74 für einen Knochen- zementapplikator 76 angeordnet. In dem gezeigten Aus- führungsbeispiel ist das Ankopplungselement 74 in dem eingesetzten Schraubenkopf 58 gebildet. Das Ankopp- lungselement 74 weist eine Anlagefläche 78, die insbe- sondere ringförmig ausgebildet ist, für eine Düse 80 des Knochenzementapplikators 76 auf.

Der Knochenzementapplikator 76 umfaßt ein Betätigungs- element (in Fig. 6 nicht gezeigt) mittels dem ein Ope- rateur die Knochenzementzuführung zu einer erfindungs- gemäßen Knochenschraube steuert. Durch das Betätigungs- element läßt sich ein Stempel 82 längsverschieben. In den Knochenzementapplikator 76 ist eine auswechselbare Knochenzement-Kartusche 84 eingesetzt, und durch den Stempel 82 läßt sich Knochenzement aus der Kartusche 84 durch die Düse 80 in den Hohlkanal 50 einführen. Der Schraubenkopf 58 weist dazu einen Kanal 86 auf, der mit dem Hohlkanal 50 verbunden ist.

Beispielhafte Abmessungen für eine erfindungsgemäße Knochenschraube sind eine Längenabmessung von 40 mm, ein Durchmesser des Schraubenkörpers 10 von 6 mm (im mittleren Abschnitt 22), einen Durchmesser von 10 mm des Außengewindes 14 (im hinteren Abschnitt 20 und im mittleren Abschnitt 22) und eine Ganghöhe von 4 mm des Außengewindes. Bevorzugt sind drei Längsausnehmungen 62 um den Umfang des Schraubenkörpers 10.

Die erfindungsgemäße Knochenschraube läßt sich nun wie folgt einsetzen : Beispielsweise wird die erfindungsgemäße Knochenschrau- be als Verankerungsschraube eines Stabilisierungssy- stems bei der Verbindung von Knochenelementen verwen- det. Die Knochenschraube wird durch das selbstschnei- dende Gewinde in einen Knochen implantiert ; dies er- folgt insbesondere durch Eindrehen mittels des selbst- schneidenden Außengewindes 14. Um die Verankerungs- stabilität zu erhöhen, wird zur Bildung eines Zement- mantels um die Knochenschraube Knochenzement in den Zwischenraum zwischen dem Knochenlager und der in das Knochenlager eingesetzten Knochenschraube gebracht. Da- zu wird beispielsweise über den Knochenzementapplikator 76 über den Schraubenkopf 58 der Knochenzement, welcher eine entsprechend niedrige Viskosität haben muß, einge- spritzt und fließt über den Hohlkanal 50 durch die Längsausnehmungen 62 in die Zwischenräume zwischen den Windungen 16. In die Zwischenräume 34 in dem vorderen Abschnitt 24 der Knochenschraube kann Knochenzement über die Durchbrechungen 72 fließen. Dadurch bildet sich zwischen der Knochenschraube und dem Knochenlager ein Zementmantel, der die Knochenschraube umschließt und so sind über den Zementmantel die Verankerungskräf- te der Knochenschraube durch eine formschlüssige Ver- zahnung mit dem Knochen in allen Richtungen erhöht. Bei reduzierter Knochenqualität, wie z. B. bei einem osteo- porotischen Knochen, kann der Knochenzement auch weiter ins Knochengewebe eindringen.

Die konische Ausbildung des hinteren Abschnitts 20 und des vorderen Abschnitts 24 erhöht die Dichtwirkung der Knochenschraube gegenüber dem Knochenzementfluß, so daß ein unbeabsichtigtes Austreten von Knochenzement aus dem Knochenlager nach außen weitgehend vermieden ist.

Vergleichsversuche haben ergeben, daß die erfindungsge- mäße Knochenschraube auch in osteoporotischem Knochen- gewebe eine gute Verankerungsstabilität aufweist. In einem humanen osteoporotischen Wirbelkörper mit einer Knochenmassendichte von ca. 240 mg/cm3 ließ sich bei- spielsweise eine mittlere Verankerungsstärke von ca.

550 N ohne Knochenzementanwendung und von ca. 810 N mit Knochenzementanwendung erreichen. In gesundem Gewebe ließ sich eine Verankerungsstärke erreichen, die ca. zweifach größer ist als gegenüber aus dem Stand der Technik bekannten Knochenschrauben.