Beschreibung

Die Erfindung betrifft ein osteosynthetisches Befestigungsele¬ ment, insbesondere Pedikelschraube oder Wirbelsäulenhaken, ge¬ mäß dem Oberbegriff des Anspruches 1 bzw. gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 8.

Zur Behandlung von Wirbelsäulenverletzungen sind verschiedene Methoden und Osteosynthese-Vorrichtungen bekannt. Aus der FR-A- 2 642 643 ist ein Implantat zur Wirbelsäulenkorrektur bekannt mit einer Längsachse, einem ersten, am Knochen verankerbaren

Abschnitt, einem in Richtung der Längsachse sich an den ersten Abschnitt anschließenden zweiten Abschnitt, der einen durch zwei seitliche Schenkel begrenzten Durchgang zur Aufnahme eines stabformigen Verbindungselements umfaßt, einem koaxialen Innen- zylnder zur Einführung zwischen die erwähnten Schenkel, wobei die äußere Umfangsfläche des Innenzylinders ein mit einem an der Innenfläche der beiden Schenkel ausgebildeten Innengewinde korrespondierendes Außengewinde aufweist, sowie einem Kappen¬ teil mit koaxialer äußerer Krempe zur Umschließung der Schen- kel. Gemäß einer Weiterbildung dieses Implantats ist in der EP- B 0 496 851 vorgeschlagen, den koaxialen Innenzylinder und den Kappenteil als einstückiges Klemmteil für das stabartige Ver¬ bindungselement auszubilden.

Die vorgenannten Konstruktionen haben den Nachteil, daß das stabartige Verbindungselement zwischen den beiden Schenkeln des

zweiten Abschnitts nur in Richtung senkrecht zur Längsachse des Implantats fixierbar ist.

Zur Behebung des letztgenannten Nachteils gibt es eine Vielzahl von konstruktiven Vorschlägen, z. B. das Implantat gemäß der

EP-B 0 408 489, EP-A 0 572 790, DE-A 43 30 837 oder EP-B 0 487 895. All diesen Vorschlägen ist gemeinsam, daß das stabartige Verbindungselement jeweils zwischen den beiden Schenkeln des zweiten Implantatabschnitts mittels verschwenkbar gelagerter Klemmkörper fixiert wird. Da der Raum zwischen den beiden

Schenkeln begrenzt ist, sind die bekannten Konstruktionen ent¬ sprechend diffizil ausgebildet und hinsichtlich ihrer Bruchfe¬ stigkeit äußerst fraglich. Auch zeichnen sich die bekannten Konstruktionen durch eine Vielzahl einzeln zu handhabender Bau- elemente aus mit der Gefahr, daß das eine oder andere Bauele¬ ment bei der Implantation vergessen wird. Ein solches Mißge¬ schick kann fatale Folgen haben. Dies ist auch der Grund, warum bei dem Implantat gemäß der EP-B 0 496 851 auf eine einstückige Ausbildung des zentralen und als Klemmkörper dienenden Innenzy- linders mit dem die beiden Schenkel umschließenden Kappenteil Wert gelegt wird. Nur - wie gesagt - erlaubt diese bekannte Konstruktion keine Einstellung des stabartigen Verbindungsele¬ ments in einem von 90° zur Längsachse abweichenden Winkel.

Hinsichtlich der Handhabung und der Gefahr, kein Bauteil bei der Implantation zu vergessen, hat sich die Konstruktion gemäß der EP-A 0 465 158 als besonders vorteilhaft erwiesen. Diese Konstruktion ist dadurch gekennzeichnet, daß sie einen über -den äußeren Rand der beiden Schenkel des zweiten Implantatab- Schnitts vorstehenden Deckel mit einem zentralen, zwischen die beiden Schenkel einschraubbaren Gewindeabschnitt aufweist, so¬ wie einen mit radialem Spiel sich um die beiden Schenkel herum erstreckenden Klemmring umfaßt, der zur klemmenden Fixierung des Verbindungselements innerhalb des im zweiten Abschnitt aus- gebildeten Durchgangs durch den Deckel bzw. dessen äußeren Um¬ fangsrand gegen das Verbindungselement drückbar ist. Natürlich muß der zentrale Gewindeabschnitt so kurz bemessen sein, daß er in Klemmstellung des äußeren Klemmrings vom stabartigen Verbin¬ dungselement ausreichend beabstandet ist, d. h. auf diese nicht

einwirkt. Die Klemmung des stabartigen Verbindungselements er¬ folgt ausschließlich über den äußeren Klemmring. Der Klemmring kann aufgrund der vorgenannten Dimensionierung des zwischen die beiden Schenkel des zweiten Implantatabschnitts einschraubbaren Gewindeabschnitts nicht vergessen werden; denn dann würde über¬ haupt keine Klemmung des stabartigen Verbindungselements statt¬ finden. Natürlich ist der zentrale Gewindeabschnitt auch so kurz bemessen, daß selbst bei fehlendem Klemmring und vollstän¬ diger Einschraubung des Deckels keine Einwirkung des Gewindeab- Schnitts auf das stabartige Verbindungselement stattfindet. Ohne Klemmring würde das stabartige Verbindungselement also lose im Durchgang zwischen den beiden Schenkeln des zweiten Im¬ plantatabschnitts gehalten sein.

Nachteilig ist bei der letztgenannten Konstruktion jedoch, daß auch hier das stabartige Verbindungselement nur in einem Winkel senkrecht zur Längsachse des osteosynthetischen Befestigungs¬ elements fixierbar ist. Die Einsatzmöglichkeiten des bekannten Befestigungselements sind also dementsprechend beschränkt.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein osteosynthetisches Befestigungselement zu schaffen, welches äu¬ ßerst sicher in der Handhabung ist, aus einem Minimum von Bau¬ teilen besteht und eine klemmende Fixierung des zugeordneten stabartigen Verbindungselements in einem vom 90° zur Längsachse des Befestigungselements abweichenden Winkel erlaubt, und zwar sowohl in einer Ebene parallel zur Durchgangsebene als auch senkrecht dazu.

Diese Aufgabe wird in einer ersten Ausführungsform durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1 und in einer zweiten Ausführungsform durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspru¬ ches 8 gelöst, wobei es sich bei der Konstruktion nach Anspruch 1 um eine sogenannte "äußere Klemmfixierung" des stabartigen Verbindungselements handelt, während die Konstruktion nach An¬ spruch 8 eine sogenannte "innere Klemmfixierung" des stabarti- gen Verbindungselements definiert.

Konstruktive Details der beiden vorgenannten Alternativlösungen sind in den Ansprüchen 2 bis 7 bzw. 9 und 10 beschrieben.

Die erfindungsgemäßen Konstruktionen haben den Vorteil, daß mit einem Minimum von Bauteilen, die zur klemmenden Fixierung des stabartigen Verbindungselements zwingend notwendig sind und da¬ mit beim Gebrauch nicht vergessen werden können, eine klemmende Fixierung des stabartigen Verbindungselements auch in einem Winkel abweichend von 90° zur Längsachse des osteosynthetischen Befestigungselements möglich ist. Beide Ausführungsformen ge¬ statten ein Verschwenken des stabartigen Verbindungselements in einer Ebene parallel zu der durch den kanalartigen Durchgang definierten (Durchgangs-) Ebene sowie in einer Ebene senkrecht dazu, sofern die Breite des Durchgangs größer ist als die maxi- male Breite bzw. der Durchmesser des stabartigen Verbindungs¬ elements .

Nachstehend werden anhand der beigefügten Zeichnung zwei bevor¬ zugte Ausführungsbeispiele erfindungsgemäß ausgebildeter Befe- stigungselemente näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch den zweiten bzw. oberen Abschnitt (Kopf) einer Pedikelschraube parallel zur Durchgangsebene und in vergrößertem Maßstab;

Fig. 2 den oberen Abschnitt (Kopf) der Pedikelschraube samt stabartigem Verbindungselement gemäß Fig. 1 in perspektivischer Draufsicht;

Fig. 3 die Pedikelschraube gemäß Fig. 2 in perspektivi¬ scher Schrägansicht von der Seite;

Fig. 4 den zweiten bzw. oberen Abschnitt (Kopf) einer zweiten Ausführungsform einer Pedikelschraube gemäß Erfindung teilweise im Längsschnitt senk¬ recht zur Durchgangsebene, teilweise in Ansicht; und

Fig. 5 einen Teil des oberen bzw. zweiten Abschnitts

(Kopf) der Pedikelschraube gemäß Fig. 4 in Sei¬ tenansicht, wobei die Pedikelschraube gegenüber der Darstellung in Fig. 4 um 90° verdreht ist.

In den Fig. 1 bis 3 ist ein osteosynthetisches Befestigungs¬ mittel in Form einer Pedikelschraube 10 dargestellt, die fol¬ gende Merkmale umfaßt :

- eine Längsachse 11; einen ersten, unteren am Knochen verankerbaren Abschnitt 12 in Form eines nicht näher dargestellten Schraubab¬ schnitts; einen in Richtung der Längsachse 11 sich an den ersten bzw. unteren Abschnitt 12 anschließenden zweiten oberen Abschnitt 13, der den Kopf der Pedikelschraube 10 defi¬ niert und der einen durch zwei seitliche Schenkel kanalar¬ tig begrenzten Durchgang 16 zur Aufnahme eines stabartigen Verbindungselements 17 umfaßt; einen über den äußeren Rand der beiden Schenkel 14, 15 vorstehenden Deckel 18 mit einem zentralen, zwischen die beiden Schenkel 14, 15 einschraubbaren Gewindeabschnitt 19; und einen mit geringem radialen Spiel sich um die beiden Schenkel 14, 15 herum erstreckenden Klemmring 20, der zur klemmenden Fixierung des Verbindungselements 17 innerhalb des im zweiten oberen Abschnitt 13 ausgebildeten Durch¬ gangs 16 durch den Deckel 18 bzw. dessen äußeren Umfangs¬ rand gegen das Verbindungselement 17 drückbar ist, und zwar mit seinem unteren stirnseitigen Umfangsrand 21.

Der dem stabartigen Verbindungselement 17 zugewandte stirnsei¬ tige Umfangsrand 21 des Klemmrings 20 erstreckt sich in einer schräg zur Längsachse 11 liegenden Ebene. Der entsprechende Winkel α zwischen dieser Ebene und der Längsachse 11 des Befe¬ stigungselements, welche im montierten Zustand mit der Längsachse des Klemmrings 20 fluchtet, beträgt zwischen etwa 70 bis 85° (siehe Fig. 1) . Der Klemmring 20 ist also an der dem Verbindungselement 17 zugewandten Seite schräg angeschnitten. Des weiteren läßt sich der Klemmring im montierten Zustand und

nach Plazierung des stabartigen Verbindungselements 17 im Durchgang 16 um die Längsachse 17 in jede gewünschte Lage dre¬ hen. Dementsprechend ändert sich auch die Neigung des stabarti¬ gen Verbindungselements 17 relativ zur Längsachse 11, und zwar insbesondere in einer Ebene parallel zu der durch den Durchgang 16 definierten Ebene, so wie dies in Fig. 1 sehr deutlich dargestellt ist. Sobald die gewünschte Lage des stabartigen Verbindungselements 17 innerhalb des Durchgangs 16 der Pedikel¬ schraube 10 eingestellt ist, wird diese Lage durch den Deckel 18 über den Klemmring 20 fixiert. Zu diesem Zweck wird der

Deckel 18 mit seinem Gewindeabschnitt 19 zwischen die beiden Schenkel 14, 15 eingeschraubt, wobei die minimale Höhe der Klemmhülse 20 größer ist als der Abstand zwischen der Unter¬ seite des Gewindeabschnitts 19 und der Unterseite des Deckels 18. Damit ist gewährleistet, daß die Unterseite des Gewindeab¬ schnitts 19 stets ausreichend von der Oberseite des stabartigen Verbindungselements 17 beabstandet ist, und zwar auch in der maximalen Schwenklage des Verbindungselements 17 relativ zur Längsachse 11.

Am Boden des Durchgangs 16 ist ein universal gelenkig gelager¬ tes Stützelement 22 für das stabartige Verbindungselement 17 angeordnet derart, daß das Verbindungselement 17 innerhalb des Durchgangs 16 sowohl in einer Ebene parallel zu der durch den Durchgang 16 definierten Ebene als auch in einer Ebene quer dazu verschwenkbar und mitteils des Klemmrings 20 in einer be¬ vorzugten Schwenklage fixierbar ist. Konkret weist das Stützelager 22 eine schalen- bzw. kugelsegmentartige Lagerflä¬ che 23 auf, die mit einer entsprechenden Stützfläche 24 am Bo- den des Durchgangs 16 korrespondiert. An der dem stabartigen

Verbindungselement 17 zugewandten Seite ist das Stützelement 22 mit einer Aufnahmenut 25 zur Aufnahme des stabartigen Verbin¬ dungselements 17 versehen, wobei bei einem Verbindungselement 17 mit kreisförmigem Querschnitt die Aufnahmenut 25 einen etwa halbkreisförmigen Querschnitt aufweist. In der Oberfläche der Aufnahmenut 25 können Querrippen, insbesondere ein Feingewinde eingearbeitet sein, um eine noch bessere Fixierung des stabar¬ tigen Verbindungselements 17 innerhalb des Durchgangs 16 zu er¬ halten. Das Stützelement 22 ist vorzugsweise am Boden des

Durchgangs 16 gehalten derart, daß es nach Montage nicht ver¬ lorengehen kann. Das Stützelement 22 ist also Teil der Pedikel¬ schraube 10. Konkret erfolgt die Fixierung des Stützelements 22 am Boden des Durchgangs 16 durch einen über die Stützfläche 24 vorstehenden Stift, der mit geringer Pressung in einer an der der Stützfläche 24 zugewandten Lagerfläche 23 des Stützelements ausgebildeten, insbesondere durchgehend ausgebildeten Aufnah¬ menut 26 gehalten ist, wobei sich die Aufnahmenut 26 parallel zur Aufnahmenut 25 für das stabartige Verbindungselement 17 er- streckt. Der erwähnte Haltestift ist in Fig. 1 nicht näher dar¬ gestellt. Es ist lediglich die Aufnahmebohrung für den Halte¬ stift in der Stützfläche 24 gezeigt und mit der Bezugsziffer 27 gekennzeichnet. Im übrigen wird bezüglich des Stützelements 22 und dessen Fixierung am Boden des Durchgangs 16 auf die WO 94/14 384 verwiesen, die auf die Anmelderin zurückgeht.

Alternativ kann statt des schwenkbar gelagerten Stützelements 22 am Boden des Durchgangs 16 eine sattelartige Erhebung ausge¬ bildet sein, wie sie bei dem Ausführungsbeispiel nach den Fig. 4 und 5 dargestellt und mit der Bezugsziffer 28 gekennzeichnet ist. Über diese sattelartige Erhebung ist das stabartige Ver¬ bindungselement 17 in eine bevorzugte Schwenklage relativ zur Längsachse 11 des Befestigungselements 10 bringbar und bei Ver¬ wendung eines Klemmrings 20 in dieser mittels desselben fixier- bar.

An der Oberseite des Deckels 18 ist ein Innensechskant 29 aus¬ gebildet. Dieser dient zum Eingriff eines entsprechenden Dreh¬ werkzeuges für den Deckel 18.

Um den Klemmring 20 in die gewünschte Drehlage zu bringen, ist die äußere Umfangsfläche des Klemmrings 20 gerändelt oder an¬ derweitig strukturiert, z. B. mit Flachseiten zum Angriff eines Maulschlüssels oder mit axialen Ausnehmungen zum Angriff eines komplementären Drehwerkzeuges versehen. Die erwähnten Flachsei¬ ten und/oder Ausnehmungen dienen auch zum erleichterten Drehen des Klemmrings 20 zwischen zwei Fingern des Operateurs.

O 97/29707 PCΪ7EP96/05243

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Der dem stabartigen Verbindungselement 17 zugewandte stirnsei¬ tige Umfangsrand 21 des Klemmrings 20 weist vorzugsweise abge¬ rundete Umfangskanten (R = 0,2 mm in Fig. 1) auf, so daß ein Eingraben des Klemmrings 20 in das stabartige Verbindungsele- ment 17 vermieden wird, wodurch die Oberfläche desselben in un¬ zulässiger Weise zerstört würde.

Um eine noch bessere Klemmung ohne plastische Verformung des stabartigen Verbindungselements 17 durch den Klemmring 20 zu erreichen, kann der dem Verbindungselement zugewandte stirnsei¬ tige Umfangsrand 21 mehrere gleichmäßig diametral zur Längsachse 11 über den Umfang verteilt angeordnete Ausnehmungen aufweisen, deren axiale Begrenzung jeweils dem zugewandten Um¬ fang des stabartigen Verbindungselements 17 angepaßt ist. Der Umfangsrand 21 weist also bei dieser Ausführungsform kreisbo¬ genförmige Ausschnitte auf, die der Längsachse 11 diametral zu¬ einander angeordnet und gleichmäßig über den Umfangsrand 21 verteilt sind. Damit wird das stabartige Verbindungselement 17 sowohl von oben als auch von unten umgriffen und zwischen dem Klemmring 20 und dem Stützelement 22 regelrecht eingebettet. Die erwähnten Randausnehmungen verhindern auch eine uner¬ wünschte Mitnahme bzw. Verdrehung des Klemmrings 20 beim Ein¬ schrauben des Deckels 18 durch diesen.

Das stabartige Verbindungselement 17 kann als starrer oder pla¬ stisch verbiegbarer Stab oder nach Art eines flexiblen Kabels ausgebildet sein. In jedem Fall ist der beschriebene Klemmecha¬ nismus einsetzbar.

Um die Handhabung der beschriebenen Konstruktion zusätzlich zu erleichtern, kann der Klemmring 20 drehbar am äußeren Umfangs¬ rand des Deckels 18 gelagert sein derart, daß der Deckel 18 und Klemmring 20 eine Baueinheit bilden. In diesem Fall besteht die gesamt Anordnung aus nur insgesamt drei Teilen, nämlich der Pe- dikelschraube 10, Deckel und Klemmring 18, 20 sowie Verbin¬ dungselement 17.

Die vorgenannten Teile bestehen vorzugsweise jeweils aus Titan bzw. einer Titanlegierung.

Durch das Stützlager 22 und den Klemmring 20 soll eine Kippung des stabartigen Verbindungselements in der Ebene parallel zur Durchgangsebene um ± 15° möglich sein. In einer Ebene senkrecht dazu ist eine Verdrehmöglichkeit um ± 5° vorteilhaft.

Der Klemmring 20 hat eine weitere Funktion; er verhindert näm¬ lich eine unzulässige radiale Spreizung der beiden Schenkel 14, 15 nach außen beim Einschrauben des Deckels 18.

Die Ausführungsform einer Pedikelschraube gemäß den Fig. 4 und 5 ist durch folgende Merkmale gekennzeichnet :

eine Längsachse 11; - einen ersten, unteren und am Knochen verankerbaren Schraub- oder Hakenabschnitt 12; einen in Richtung der Längsachse 11 sich an den ersten un¬ teren Abschnitt 12 anschließenden zweiten oberen Abschnitt 13, der einen durch zwei seitliche Schenkel 14, 15 be- grenzten Durchgang 16 zur Aufnahme eines stabartigen Ver¬ bindungselements 17 umfaßt; ein zwischen den beiden Schenkeln 14, 15 einbringbares Klemmelement 30 zur klemmenden Fixierung des stabartigen Verbindungselements 17 innerhalb des Durchgangs 16; und - eine über die beiden Schenkel 14, 15 schraubbare Kappe 31, deren äußere Krempe 32 die beiden Schenkel 14, 15 um¬ schließt und die mit dem als Zylinderkδrper ausgebildeten Klemmelement 30 verbunden ist.

Die Krempe 32 der Kappe 31 weist ein Innengewinde 33 auf, wel¬ ches mit einem an der äußeren Umfangsfläche der beiden Schenkel 14, 15 des zweiten oberen Abschnitts 13 ausgebildeten Außenge¬ winde 34 korrespondiert. Das Klemmelement 30 ist am Deckel der Kappe 31 relativ zur Längsachse 11 des Befestigungselements 10 verdrehbar gelagert, wobei es von oben her durch den Deckel 18 hindurch zur Einstellung einer gewünschten Drehlage zugänglich ist. Die dem Verbindungselement 17 zugewandte und mit diesem zusammenwirkende Stirnseite 35 erstreckt sich schräg zur Längsachse 11 des Befestigungselements 10. Auf diese Weise kann

durch Verdrehen des Klemmelements 30 um die Längsachse 11 die Kipplage des stabartigen Verbindungselements 17 in einer Ebene parallel zur Durchgangsebene eingestellt und durch Festschrau¬ ben der Kappe 31 fixiert werden. Sofern der Durchgang 16 aus- reichend breit gestaltet wird, ist auch ein Verdrehen des stab¬ artigen Verbindungselements 17 um eine Ebene quer zur Durch¬ gangsebene möglich, wobei der Verdrehwinkel vorzugsweise wieder ± 5° beträgt.

Bei der dargestellten Ausführungsform ist das stabartige Ver¬ bindungselement 17 am Boden des Durchgangs 16 um eine sattelar¬ tige Erhebung 28 kippbar. Stattdessen kann am Boden des Durch¬ gangs 16 ein Stützelement entsprechend dem Stützelement 22, wie es anhand der Fig. 1 beschrieben ist, angeordnet sein.

Das Klemmelement 30 verhindert bei entsprechender Dimensionie¬ rung ein radiales Ausweichen der beiden Schenkel 14, 15 nach innen, wenn die Schraubkappe 31 aufgeschraubt und unter vorbe¬ stimmtem Drehmoment angezogen wird. Das Klemmelement 30 ist vorzugsweise unlösbar am Deckel der Kappe 31 drehgelagert. Es ist jedoch auch denkbar, das Klemmelement 30 als gesondertes Bauteil auszuführen und vor dem Aufschrauben der Kappe 31 in den Raum zwischen die beiden Schenkel 14, 15 einzubringen und in der gewünschten Drehlage zu fixieren.

Bei der dargestellten Ausführungsform ist das Klemmelement 30 so im Deckel der Kappe 31 drehgelagert, daß es unmittelbar von außen her zugänglich ist. Dementsprechend weist das Klemmele¬ ment 30 an seiner dem Verbindungselement 17 abgewandten Stirn- seite einen Innensechskant 36 auf, über den das Verbindungsele¬ ment 30 bei schon aufgeschraubter Kappe 31 um die Längsachse 11 verdreht werden kann in eine Stellung, die einer gewünschten Kipplage des stabartigen Verbindungselements 17 entspricht. Die Verdrehbarkeit des Klemmelements 30, dessen Umfangsfläche vor- zugsweise glatt ausgebildet ist, um die Längsachse 11, ist in Fig. 4 mit dem Doppelpfeil 37 angedeutet.

In den Fig. 2 und 3 ist die entsprechende Verdrehbarkeit des Klemmrings 20 um die Längsachse 11 mit dem Doppelpfeil 38 ange¬ deutet .

Vor dem endgültigen Festklemmen des Verbindungselements 17 in¬ nerhalb des Durchgangs 16 ist das Verbindungselement 17 sowohl kippbar als auch in Längsrichtung verschiebbar oder um die Längsachse verdrehbar. Diese Freiheitsgrade werden durch die beschriebenen Klemmechanismen blockiert.

Sämtliche in den Anmeldungsunterlagen offenbarten Merkmale wer¬ den als erfindungswesentlich beansprucht, soweit sie einzeln oder in Kombination gegenüber dem Stand der Technik neu sind.

Bezugszeichenliste

10 Pedikelschraube

11 Längsachse 12 erster (unterer) Abschnitt

13 zweiter (oberer) Abschnitt

14 Schenkel

15 Schenkel

16 Durchgang 17 stabartiges Verbindungselement

18 Deckel

19 Gewindeabschnitt 20 Klemmring

21 Umfangsrand 22 Stützelement

23 Lagerfläche

24 Stützfläche 25 Aufnahmenut 26 Aufnahmenut 27 Aufnahmebohrung

28 sattelartige Erhebung

29 Innensechskant

30 Klemmelement 31 Kappe

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Krempe

Innengewinde

Außengewinde

Stirnseite

Innensechskant

Doppelpfeil

Doppelpfeil