Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Knochenfixation gemäss dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde eine Vorrichtung zur Knochenfixation zu schaffen, welche eine sichere Verbindung zwischen dem Konstrukt Knochenschraube/Einsatz/Knochenplatte erlaubt und damit eine sichere Verankerung des Konstrukts als Ganzes am Knochen garantiert, wobei das Risiko des Verdrehens des Einsatzes in der Platte während des Verriegelungsvorgangs und des daraus resultierenden Ausreissens des zuvor geformten Gewindes im Knochen minimiert wird.

Die Erfindung löst die gestellte Aufgabe mit einer Vorrichtung zur Knochenfixation, welche die Merkmale gemäss dem Anspruch 1 aufweist.

Die durch die Erfindung erreichten Vorteile sind im Wesentlichen darin zu sehen, dass dank der speziellen Materialpaarung bei der Einführung einer Knochenschraube mit Gewindekopf in das mit dem Einsatz versehene Plattenloch verdrängen die messerförmigen Flanken des Schraubenkopfgewindes, das - im Vergleich zum Knochenplattenmaterial relativ weiche - Material des Einsatzes, so dass eine fester Verbund zwischen Schraubenkopf - Einsatz - Knochenplatte erzielt wird.

Des Weiteren wird durch die verschiedenen Materialien ein Kaltverschweis sen zwischen Schraube und Platte verhindert, was bei einer Revision der Platte von besonderer Relevanz ist.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung können wie folgt kommentiert werden:

In einer speziellen Ausführungsform besteht die Knochenplatte aus einem Material der gleichen Härte wie das Material der Innenwand des Plattenlochs.

Bestätigungskopie In einer anderen Ausführungsform liegt die Vickershärte des Materials des Einsatzes im Bereich von 20 bis 90% der Vickershärte des Materials der Knochenplatte.

In einer weiteren Ausführungsform liegt die Vickershärte des Materials des Einsatzes im Bereich von 120 bis 200HV.

In einer anderen Ausführungsform liegt die Vickershärte des Materials der Knochenplatte im Bereich 201 bis 600 HV.

In einer weiteren Ausführungsform bestehen die Knochen platte und der Einsatz aus einem Metall oder einer Metalllegierung.

In einer weiteren Ausführungsform besteht die Knochenplatte aus einer Stahllegierung.

In wiederum einer weiteren Ausführungsform besteht die Knochenplatte aus Reintitan oder einer Titanlegierung.

In wiederum einer weiteren Ausführungsform besteht die Knochenplatte aus einer Cobalt-Chrom-Molybdän-Legierung.

In einer weiteren Ausführungsform besteht der Einsatz aus Reintitan, vorzugsweise aus

Titan Grade 2.

In einer weiteren Ausführungsform ist das Plattenloch mit Mitteln versehen, welche die verdrehsichere Aufnahme des Einsatzes in der Plattenbohrung gestatten. Diese Ausführungsform kann z.B. durch einen oder mehrere Vorsprünge aus der Innenwand des Plattenloches und zu den Vorsprüngen entsprechenden Einkerbungen, Schlitzen oder durch den Einsatz durchgehenden Bohrungen realisiert werden. Ebenfalls kann die verdrehsichere Aufnahme des Einsatzes im Plattenloch durch die Vorsprünge an der Aussenwand des Einsatzes und dazu passenden Einkerbungen in der Innenwand des Plattenlochs realisiert werden. In einer anderen Ausführungsform besitzt das Plattenloch eine unrunde oder zylindrisch unterbrochene Gestalt. Vorzugsweise hat das Plattenloch die Form eines Kreises mit mindestens einem fehlenden Kreissegment oder die Form von mindestens zwei sich teilweise überlappenden Kreisen.

In einer anderen Ausführungsform weist das Platten loch eine elliptische Form auf.

In einer weiteren Ausführungsform besitzt das Plattenloch eine zentrale Achse, wobei der Einsatz konzentrisch zur zentralen Achse angeordnet ist. Der Vorteil dieser Ausführungsform ist darin zu sehen, dass ein konzentrisches Loch-Ring-Konstrukt eine erhöhte Winkelstabilität besitzt. Ein Ring der sich im Loch neigen kann lässt sich nicht so gut komprimieren, d.h. die Pressung zwischen Ring und Platte ist erniedrigt gegenüber einem konzentrischen Konstrukt.

In einer weiteren Ausführungsform ist die verdrehsichere Aufnahme des Einsatzes im Plattenloch mittels Formschluss realisiert. Dadurch ist der Einsatz gegen Verschieben, Schwenken und Verdrehen innerhalb des Plattenlochs gesichert.

In einer anderen Ausführungsform ist die verdrehsichere Aufnahme des Einsatzes im Plattenloch durch einen Anschlag im Plattenloch realisiert.

In einer anderen Ausführungsform weist der Einsatz einen durchgehenden Schlitz auf. Der Schlitz ermöglicht die Montage des Einsatzes in das Plattenloch durch elastische Verformung der unterbrochenen Geometrie.

In einer weiteren Ausführungsform weist der Einsatz einen Querschnitt in Form eines Kreises mit mindestens einem fehlenden Kreissegment auf.

In einer weiteren Ausführungsform weist der Einsatz einen Querschnitt mit im Wesentlichen der Form eines Polygons, vorzugsweise eines Dreiecks auf. In einer zusätzlichen Ausführungsform sind die Ecken des Polygons abgerundet.

In einer weiteren Ausführungsform ist der Einsatz fest mit der Knochenplatte verbunden. In einer speziellen Ausführungsform ist die Knochenplatte (ohne Einsatz) einteilig ausgebildet.

In einer anderen Ausführungsform ist das Plattenloch zylindrisch ausgebildet.

In wiederum einer anderen Ausführungsform ist das Plattenloch konisch ausgebildet ist. Diese Ausführungsform ermöglicht Selbsthemmung des Einsatzes und des Plattenlochs.

In einer weiteren Ausführungsform liegt, der Halbkonuswinkel α des Plattenlochs im Bereich von 40° > α > 0° , vorzugsweise im Bereich 20° > α > 0° .

In einer anderen Ausführungsform ist der Einsatz im Plattenloch selbsthemmend angeordnet.

In einer anderen Ausführungsform ist der Einsatz im Plattenloch gegen axiale Verschiebung gesichert. Dies kann beispielsweise durch eine Materialausstülpung oder durch Schultern im Plattenloch erfolgen.

In einer weiteren Ausführungsform weist der Einsatz eine zum Plattenloch mindestens teilweise kongruente Gestalt auf.

In einer anderen Ausführungsform ist der Äussendurchmesser des Einsatzes grösser als der lichte Durchmesser des Plattenloches.

In einer weiteren Ausführungsform wird der Einsatz nicht durch Press-Fit im Plattenloch gehalten. Dadurch wird vermieden, dass die beiden Teile sich de- konnektieren können. In einer speziellen Ausführungsform umfasst die Vorrichtung eine Knochenschraube, welche einen Kopf mit Aussengewinde aufweist.

In einer weiteren Ausführungsform ist das Aussengewinde des Schraubenkopfes ein mehrgängiges Gewinde.

In einer weiteren Ausführungsform liegt die Gewindesteigung des Kopfgewindes im Bereich zwischen 1 mm und 4 mm.

In einer anderen Ausführungsform ist das Aussengewinde des Schraubenkopfes ein eingängiges Gewinde.

In einer weiteren Ausführungsform liegt die Gewindesteigung des Kopfgewindes im Bereich zwischen 0,2 mm und 1 mm.

In einer weiteren Ausführungsform besitzt das Aussengewinde des Schraubenkopfes eine Gangtiefe von mindestens 0,1 mm. Der Vorteil dieser Ausführungsform ist darin zu sehen, dass die Gewindeflanken des Aussengewindes sich damit spanlos in den Einsatz durch Kaltumformung einschneiden können. Dadurch erhält das Einsatz- Platte -Konstrukt eine bessere Winkelstabilität, d.h. es ist fähig ein höheres Drehmoment im winkelstabilen Sinne aufzunehmen.

In einer anderen Ausführungsform verjüngt sich der Kopf der Knochenschraube mindesten teilweise in Richtung der Schraubenspitze.

In einer weiteren Ausführungsform besteht der Kopf der Knochenschraube aus einem Material, dessen Härte grösser als die Härte des Materials des Einsatzes ist. Dadurch wird die Verriegelung des Schraubenkopfes durch die Umformung des weicheren Einsatzes durch das härtere Material des Schraubenkopfes erreicht.

In einer anderen Ausführungsform besteht der Kopf der Knochenschraube aus einer Stahllegierung, z.B. Implantatenstahl 1.4441. W

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In einer anderen Ausführungsform besteht der Kopf der Knochenschraube aus Titan.

In einer weiteren Ausführungsform liegt die Vickershärte des Materials der Knochenschraube (20) im Bereich von 1 10 bis 500% der Vickershärte des Materials des Einsatzes.

In einer weiteren Ausführungsform sind die Vickershärte des Materials der Knochenschraube und die Vickershärte des Materials der Knochenplatte identisch. Vorzugsweise bestehen die Knochenschraube und die Knochenplatte aus dem gleichen Material.

In einer anderen Ausführungsform liegt die Vickershärte des Materials der Knochenschraube im Bereich 110 bis 500% der Vickershärte des Materials der Knochenplatte.

In einer weiteren Ausführungsform liegt die Vickershärte des Materials der Knochenschraube im Bereich von 201 bis 600HV.

Die Erfindung und Weiterbildungen der Erfindung werden im Folgenden anhand der teilweise schematischen Darstellungen mehrerer Ausführungsbeispiele noch näher erläutert.

Es zeigen:

Fig.1 eine perspektivische Ansicht einer Ausführungsform der erfindungsgemässen Vorrichtung;

Fig. 2 eine perspektivische Ansicht einer anderen Ausführungsform der erfindungsgemässen Vorrichtung;

Fig. 3 eine perspektivische Ansicht einer Ausführungsform des Plattenlochs der erfindungsgemässen Vorrichtung; Fig. 4 eine perspektivische Ansicht einer anderen Ausführungsform des Plattenlochs der erfindungsgemässen Vorrichtung;

Fig. 5 eine schematische Ansicht einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemässen Einsatzes der erfindungsgemässen Vorrichtung;

Fig. 6 eine perspektivische Ansicht einer Ausführungsform des erfindungsgemässen Einsatzes;

Fig. 7 eine perspektivische Ansicht einer anderen Ausführungsform des erfindungsgemässen Einsatzes;

Fig. 8 eine Draufsicht einer Ausführungsform der Knochenschraube für die erfindungsgemässen Vorrichtung;

Fig. 9 einen Längsschnitt durch eine Ausführungsform einer erfindungsgemässen

Vorrichtung;

Fig. 10 einen Längsschnitt durch eine andere Ausführungsform einer erfindungsgemässen Vorrichtung;

Fig. 11 einen Längsschnitt eines Einsatzes einer erfindungsgemässen Vorrichtung;

Fig. 12 eine Draufsicht eines Einsatzes einer erfindungsgemässen Vorrichtung;

Fig. 13 eine Ansicht einer Knochenplatte einer erfindungsgemässen Vorrichtung von unten,

Fig. 14 eine vergrösserte Ansicht der Fig. 13;

Fig. 15 einen Längsschnitt der Fig. 13;

Fig. 16 eine vergrösserte Ansicht der Fig. 15;

Fig. 17 einen Längsschnitt der Knochenplatte gemäss der Fig. 15 mit eingesetztem Einsatz;

Fig. 18 eine vergrösserte Ansicht der Fig. 17;

Fig 19 einen vergrösserte Längsschnitt einer erfindungsgemässe Vorrichtung mit einer eingesetzten Schraube und einem umgeformten Einsatz; Die in Fig. 1 dargestellte Ausführungsform einer Vorrichtung zur Knochenfixation umfasst eine Knochenplatte 1 mit mehreren Plattenlöchern 2, welche je eine Zentralachse 3 und eine Innenwand 4 aufweisen. Das Plattenloch 2 ist zylindrisch ausgebildet und ist ausgestattet mit einem Einsatz 10, welcher zur Aufnahme eines Schraubenkopfes geeignet ist. Die Aussenwand des Einsatzes 10 ist kongruent zur Innenwand 4 des zylindrischen Plattenlochs 2 ausgebildet. Die verdrehsichere Anordnung des Einsatzes 10 im Plattenioch 2 erfolgt durch den Formschluss nach der Umformung der Platte über den Einsatz 10.

Die Fig. 1 zeigt einen zylindrischer Einsatz 10, welcher zuerst in die Platte eingelegt wird. Durch einen Stempel wird dann die Knochenplatte 1 unter Kraft verformt, so dass das Plattenmaterial über den Einsatz 10 fliesst. Durch die Freistellungen des Einsatzes 10 sind die Verdrehsicherung und die axiale Sicherung gegeben.

Die Einsätze 10 können ebenfalls konisch sein.

Die in Fig. 2 dargestellte Ausführungsform umfasst eine Knochenplatte 1 mit mehreren Platteniöchern 2, welche je eine Zentralachse 3 und eine Innenwand 4 aufweisen. Das Plattenioch 2 weist eine unrunde bzw. zylindrisch unterbrochene Gestalt auf und ist mit einem in Richtung der Zentralachse 3 aus der Innenwand 4 herausragenden Vorsprung 5 ausgestattet. Das Plattenloch 2 umfasst einen Einsatz 10, welcher zur Aufnahme eines Schraubenkopfes geeignet ist. Der Einsatz 10 weist einen zum Vorsprung 5 passenden Schlitz 11 (die 11 ist in der Fig 2 nicht eingezeichnet) auf, so dass der Einsatz 10 verdrehsicher im Plattenloch 2 angeordnet ist.

Fig. 3 zeigt eine perspektivi sehe Ansicht auf einen Teil einer Knochenplatte 1 mit einem Plattenloch 2 mit einer Zentralachse 3 und einer Innenwand 4 ohne den eingesetzten Einsatz 10. Das Plattenloch 2 ist zylindrisch.

Fig. 4 zeigt eine perspektivische Ansicht auf einen Teil der Knochenplatte 1 mit einem Plattenloch 2 mit einer Zentralachse 3 und einer Innenwand 4 ohne den eingesetzten Einsatz 10. Das Platten loch 2 weist eine unrunde bzw. zylindrisch unterbrochene Gestalt auf. Die Innenwand 4 des Plattenloches 2 ist versehen mit einem in Richtung der Zentralachse 3 herausragenden Vorsprung 5. Fig« 5 zeigt eine schematische Ansicht eines Einsatzes 10, welcher eine Form eines Polygons (Dreiecks) mit abgerundeten Ecken aufweist.

Fig. 6 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Einsatzes 10 für eine Vorrichtung zur Knochenfixation. Der Einsatz 10 ist versehen mit einem durchgehenden Schlitz 11 , mittels welchem die verdrehsichere Anordnung des Einsatzes 10 im Platten loch 2 erreicht wird. Die Aussenwand des Einsatzes 10 weist eine radiale Furche 12 auf, welche beim Einsetzen des Einsatzes 10 in das Platten loch 2 mit korrespondierenden Materialausstülpungen, eine Sicherung des Einsatzes 10 im Plattenloch 2 gegen axiale Verschiebung ermöglicht.

Fig. 7 zeigt eine perspektivische Ansicht eines anderen Einsatzes 10 für eine Vorrichtung zur Knochenfixation. Der Einsatz 10 ist versehen mit zwei Einkerbungen 13, welche - beim Einsetzen des Einsatzes 10 in das Plattenloch 2 mit korrespondierenden Schultern - nach dem Umformen (zum Beispiel durch Pressen, Schmieden oder Prägen) der Platte entstehen. Durch das Umformen und das entsprechenden Entstehen der zwei Einkerbungen wird sowohl eine Verdrehsicherung als auch eine Sicherung gegen axiale Verschiebung des Einsatzes 10 im Plattenloch 2 erzielt.

Fig. 8 ist eine Draufsicht einer Knochenschraube 20, welche einen mit Aussengewinde 22 versehenen Kopf 21 aufweist. Der Kopf 21 der Knochenschraube 20 verjüngt sich in Richtung der Schraubenspitze 23.

Fig. 9 zeigt einen Längsschnitt einer Knochenplatte 1 mit einem eingesetzten Einsatz 10 und einer Knochenschraube 20. Das Platten loch 2 weist Einbuchtungen auf in welchen der Einsatz 10 positioniert ist, so dass der Einsatz 10 im Plattenloch 2 gegen axiale Verschiebung gesichert ist. Die Verriegelung des Schraubenkopfes 21 im Platten loch 2 erfolgt durch die Umformung/Einformung des harten Schraubenkopfgewindes in das weichere Material des Einsatzes 10 (Titan) durch das härtere Material (Stahl) des Aussengewindes 22 des Kopfes 21 der Schraube 20. Der Einsatz 10 ist im Plattenloch 2 verdrehsicher angeordnet, so dass sich dieser während des Umformvorgangs nicht verdrehen kann.

Fig. 10 zeigt einen Längsschnitt einer weiteren Knochenplatte 1 mit einem eingesetzten Einsatz 10 und einer Knochenschraube 20. Der Einsatz 10 weist eine radiale Furche 12 (nicht gezeigt in Fig. 10) auf, welche mit der korrespondierenden Ausstülpung 14 des Plattenlochs 2 den Einsatz 10 im Plattenloch 2 gegen axiale Verschiebung sichert. Des Weiteren weist der Einsatz 10 einen durchgehenden Schlitz 11 auf. Fig. 10 zeigt den Längsschnitt einer Ausführungsform bei welcher der Längsschnitt durch den Schlitz 1 1 verläuft. Die Verriegelung des Schraubenkopfes 21 (nicht gezeigt i n Fig. 10) im Plattenloch 2 erfolgt durch die Umformung des weicheren Materials des Einsatzes 10 (Titan) durch das härtere Material des Aussengewindes 22 (nicht gezeigt in Fig. 0) des Kopfes 21 der Schraube 20 (Stahl). Das Plattenloch 10 weist eine un runde bzw. zylindrisch unterbrochene Gestalt auf, so dass der Einsatz 10 im Plattenloch 2 sich während des Einschraubvorgangs nicht verdrehen kann. Gleichzeitig mit der Umformung des Materials des Einsatzes 10 durch die Schraube 20 wird das weichere Material (Titan) des Einsatzes 10 in das härtere Material (Stahl) der Knochenplatte 1 eingedrückt. Der resultierende Form- und Kraftschluss sichert den Einsatz 10 rotativ und axial.

Fig. 11 zeigt einen zylindrischen Einsatz 10 im Schnittbild mit einer 2-fach konischen Innengeometrie und einer schmalen zylindrischen Rippe. Fig. 12 zeigt die Draufsicht des Einsatzes 10 mit einer Schulter. Fig. 13 zeigt eine Knochenplatte 1 mit den Plattenlöchern 2 in der Ansicht von unten Fig. 14 ist eine Vergrösserung davon. Fig. 15 zeigt einen Längsschnitt der gleichen Knochenplatte 1 und Fig. 16 die Vergrösserung der Fig. 14. Fig. 16 zeigt ein Plattenloch 2 mit einem zylindrischen Profil mit 2 Schultern. Bei Fig. 16 ist diese oben tiefer als unten. Zusätzlich weist das Plattenloch 2 vier Freistellungen auf, welche nur auf einer Seite angebracht werden; diese dienen später der Verdrehsicherung. Vorgang:

Der Einsatz 10 wird von der Seite her, welche keine Freistellungen hat, in die Knochenplatte 1 eingepresst oder gelegt. Danach wird mit einem Stempel der untere Teil des Einsatzes 10 in die Schulter mit den Freistellungen verformt, zum Beispiel mit einer Presse. Das Material fliesst somit in die Freistellung und Schultern hinein. Der Formschluss, die Verdrehsicherung und die axiale Sicherung sind gegeben. Dies kann in Fig. 17 und Fig. 18 erkannt werden. Fig.19 zeigt eine eingeformte Knochenschraube mit dem umgeformten Einsat 10 und der Knochenplatte 1.

Folgende Materialkombinationen sind besonders geeignet für die vorliegende Erfindung. Grade 2 und 4 bezeichnet Rein-Titan verschiedener Reinheitsgrade. Titan Grade 2 ist ein unlegiertes Titan mit einer Durchschnittshärte von 150HV (Vickershärte). Titan Grade 4 ist ein unlegiertes Titan mit erhöhtem Sauerstoffgehalt und einer Durchschnittshärte von 250HV (Vickershärte).

Platten material Einsatzmaterial Schraubenmaterial

Titan Grade 4 Titan Grade 4

Titan Grade 2

1.4441 Implantatenstahl

Cobalt-Chrom-Molybdän Titan Grade 4

Titan Grade 2

CCM

1.4441 Implantatenstahl

1.4441 Implantatenstahl Titan Grade 4

Titan Grade 2

1.4441 Implantatenstahl