DE3630863A1 - Bone screw - Google Patents

Abstract

Bone screw with an element for transmitting the turning moment in the region of the head. The element for transmitting the turning moment is separated by an intended breaking point from a head comprising a bearing surface, and the breaking moment of this intended breaking point is smaller than the moment to be transmitted by the remainder of the screw, especially by the screw barrel.

Description

Translated fromGerman

Die Erfindung betrifft eine Knochenschraube der im Ober­begriff des Anspruchs 1 angegebenen Art.The invention relates to a bone screw in the upperConcept of claim 1 specified type.

Bei den bekannten Knochenschrauben besteht der Nachteil, daß sie möglicherweise beim lmplantieren so fest angezogen werden, daß der Schaft oder ein anderer Teil der Schraube bricht, so daß die Funktion der Schraube nicht mehr ge­währleistet ist. Die Schraube muß in diesem Fall ausge­fräst werden, was mit der Zerstörung von plötzlichen Knochenbereichen verbunden ist. Im übrigen kann im Be­reich der Ausfräsung keine weitere Schraube angebracht werden.The known bone screws have the disadvantage thatthat they might be so tight when they were implantedbe that the shank or some other part of the screwbreaks, so that the function of the screw is no longer geis guaranteed. In this case, the screw must be removedbe milling what with the destruction of suddenBone areas is connected. For the rest, in Beno further screw is attached to the cutoutwill.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei Knochen­schrauben sicherzustellen, daß die Einschraubmomente einen die Schraube gefährdenden Wert nicht erreichen.The invention is based, with bonescrews to ensure that the screwing in torquedo not reach the screw dangerous value.

Besonders vorteilhaft ist die Anwendung bei resorbierbarem Implantatmaterial, das spröder ist als die üblicherweise verwendeten Schraubenwerkstoffe. Da derartige Schrauben nicht wieder herausgedreht werden müssen, da der Werkstoff innerhalb des Körpers absorbiert wird, kann nach dem Ein­schrauben auch auf die Drehmomentübertragungselemente ver­zichtet werden. Lediglich die Zugkraftkomponenten der Schraube aufnehmende Elemente wie Gewinde und Schrauben­kopf müssen erhalten bleiben.Use in the case of resorbable is particularly advantageousImplant material that is more brittle than usualused screw materials. Because such screwsdo not have to be unscrewed again because of the materialcan be absorbed within the body after the onalso screw on the torque transmission elementsto be waived. Only the traction components of theScrew-receiving elements such as threads and screwshead must be preserved.

Weiterhin ist mit der erfindungsgemäßen Lösung der gegen­über den üblichen und bei Knochenschrauben genormten Innensechskanten der Vorteil verbunden, daß der Quer­schnitt des Schraubenkopfes nicht durch die entsprechende Ausnehmung geschwächt ist und damit bei der Dimensionie­rung der Schraube nicht auf den verringerten Restquer­schnitt des Kopfes im Bereich des Grundes des Innensechs­kantes Rücksicht genommen zu werden braucht.Furthermore, with the solution according to the inventionabove the usual and standardized for bone screws Hexagon socket connected the advantage that the crossdo not cut the screw head through the corresponding oneRecess is weakened and thus in dimensionscrew on the reduced residual crosscut the head in the area of the bottom of the hexagon socketedge needs to be taken into account.

Bei einer bevorzugten Weiterbildung des die Drehmoment­anschlußmittel enthaltenden von der übrigen Schraube durch eine Sollbruchstelle abgetrennten Ansatzes ist die­ser bevorzugt derart ballig ausgebildet, daß das Ein­schraubwerkzeug in unterschiedlichen, zur Mittelachse der Schraube geneigten Schraubrichtungen angesetzt werden kann, so daß die Übertragung von Biegemomenten auf den Be­reich der Sollbruchstelle verhindert ist, so daß die Soll­bruchstelle ausschließlich durch das Einschraubmoment be­lastet ist.In a preferred development of the torqueconnection means containing the rest of the screwApproach separated by a predetermined breaking point isser preferably formed so spherical that the onescrewing tool in different, to the central axis of theScrew inclined screw directions can be appliedcan, so that the transmission of bending moments on the loadingrange of the predetermined breaking point is prevented, so that the targetbreak point only due to the screwing torqueis burdensome.

Die Sollbruchstelle ist in günstiger Weiterbildung der Erfindung als Einschnürung symmetrisch zur Mittelachse der Schraube abgedreht dem Anschluß an die Stirnfläche des Schraubenkopfes angeordnet, so daß diese Fläche nach Ent­fernen des Drehmomentübertragungselements einen bündigen Abschluß bildet.The predetermined breaking point is a further development of theInvention as a constriction symmetrical to the central axis of theUnscrewed the connection to the face of theScrew head arranged so that this surface after Entdistal of the torque transmission element a flushConcludes.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Un­teransprüchen gekennzeichnet bzw. werden nachstehend zusammen mit der Beschreibung der bevorzugten Ausführung der Erfindung anhand der Figuren näher dargestellt.Advantageous developments of the invention are in the Unclaims are identified belowalong with the description of the preferred embodimentthe invention with reference to the figures.

Die einzige Figur stellt ein Ausführungsbeispiel der er­findungsgemäßen Schraube mit einem mit der Schraube in Eingriff kommenden Teil eines Einschraubwerkzeugs im Quer­schnitt dar.The only figure represents an embodiment of theinventive screw with one with the screw in Engaging part of a screwing tool in the crosscut.

Eine Knochenschraube1 entspricht in ihrem Schaftbereich2 und dem Gewindeteil3 der Gestaltung bekannter Knochen­schrauben, wobei auch der Kopf4 in seinem unteren Bereich in bekannter Weise ausgebildet ist. Eine derartige Schraube dient zur Fixierung von Knochenfragmenten oder zum Halten einer Knochenplatte, wobei die Zugkraft durch den Eingriff des Gewindes3 (auf Spongiosa- oder Kortika­lisgewinde) dient und die Gegenkraft von der verrundeten Unterseite des Kopfes4 aufgenommen wird, die sphärisch ausgebildet ist.A bone screw1 corresponds in its shaft region2 and the threaded part3 to the design of known bones, the head4 also being designed in a known manner in its lower region. Such a screw is used to fix bone fragments or to hold a bone plate, the tensile force due to the engagement of the thread3 (on cancellous or cortical lis thread) and the counterforce is absorbed by the rounded underside of the head4 , which is spherical.

Im Anschluß an die Stirnfläche5 des Schraubenkopfes ist eine Sollbruchstelle6 in Form einer Einschnürung vorge­sehen, welche derart bemessen ist, daß hier ein Bruch eher eintritt als in den übrigen Schraubenbereichen. Bei üblicher Dimensionierung und sanftem Auslauf der Ein­schnürung um Kraftspitzen zu vermeiden ist der Durch­messer im Bereich dieser Einschnürung bzw. ist der Quer­schnitt dieser Einschnürung also geringfügig geringer auszubilden als der entsprechende Querschnitt des Schaftes2. (Bei vom runden Querschnitt abweichender Gestaltung ist in jedem Fall auf die übertragbaren Momente abzustellen).Following the end face5 of the screw head, a predetermined breaking point6 is provided in the form of a constriction, which is dimensioned such that a break occurs here sooner than in the other screw areas. With customary dimensioning and gentle runout of a constriction to avoid force peaks, the diameter in the region of this constriction or the cross section of this constriction is therefore slightly less than the corresponding cross section of the shaft2 . (In the case of a design deviating from the round cross-section, the transferable moments must always be taken into account).

Im Anschluß an die Einschnürung6 ist ein Ansatz7 vorge­sehen, welcher Außensechskantflächen aufweist, die zur Übertragung des maximalen, durch die Sollbruchstelle vor­gegebenen Einschraubmoments ausreichend sind. Die Über­tragung von Biegemomenten auf die Sollbruchstelle ist zu vermeiden. Da diese zu einem Bruch derselben bei kleineren Drehmomenten führen könnten, sind die Außensechskant­flächen derart ballig ausgeführt, daß Abweichungen des Schraubendrehers8 von der Längsachse der Schraube, d.h. eine Neigung um einen geringen Winkel dieser Richtung nicht zu derartigen Biegemomenten führt, da insoweit die beiden Teile7 und8 relativ zueinander beweglich sind. Dieser Umstand des nur teilweisen gegenseitigen Eingriffs wegen der balligen Ausgestaltung ist bei der Dimensio­nierung der Drehmomentübertragungsflächen zu berücksich­tigen, wobei hier keinerlei Schwierigkeiten auftreten, da der Ansatz7 ein Verlustelement bildet, der die Größe der im Knochen verbleibenden Schraube nicht beeinflußt.Following the constriction6 , an approach7 is easily seen, which has external hex surfaces that are sufficient to transmit the maximum, through the predetermined breaking point before given screwing torque. The transfer of bending moments to the predetermined breaking point should be avoided. Since these could lead to a breakage at smaller torques, the external hexagon surfaces are designed so spherically that deviations of the screwdriver8 from the longitudinal axis of the screw, ie an inclination by a small angle in this direction, do not lead to such bending moments, since the two of them Parts7 and8 are movable relative to each other. This circumstance of only partial mutual intervention because of the spherical configuration is to be taken into account in the dimensioning of the torque transmission surfaces, with no difficulties arising here since the attachment7 forms a loss element which does not influence the size of the screw remaining in the bone.

Bei dem Schraubendreher8 handelt es sich um ein Ein­schraubelement, welches in negativer Ausbildung als Aus­sparung Flächen aufweist, die an den Querschnitt zur Über­tragung des Einschraubmoments des Ansatzes7 angepaßt sind. Bei einer vorteilhaften - nicht dargestellten - Va­riante können an Stelle der Flächen des Ansatzes7 auch die Innenflächen9 des Schraubendrehers ballig ausgefüllt sein.The screwdriver8 is a screw-on element, which has a negative design as a savings area that is adapted to the cross-section for transferring the screw-in torque of the projection7 . In an advantageous - not shown - Va riante, the inner surfaces9 of the screwdriver can be filled spherically instead of the surfaces of the extension7 .

Die Knochenschraube1 besteht bevorzugt aus einem inner­halb des Körpers resorbierbarem Werkstoff. Damit braucht die Schraube lediglich in den Knochen eingedreht zu werden und kann mit einem beliebig großen Moment festgezogen wer­den, ohne daß Gefahr für die Schraube selbst besteht. Das übertragbare Moment ist begrenzt durch die Festigkeit der Sollbruchstelle, so daß die Trennung hier ein Zeichen für den Chirurgen ist, daß die Schraube mit dem Sollmoment angezogen wurde.The bone screw1 preferably consists of an inner half of the body absorbable material. So that the screw only needs to be screwed into the bone and can be tightened with an arbitrarily large moment who without the risk of the screw itself. The transmissible torque is limited by the strength of the predetermined breaking point, so that the separation here is a sign for the surgeon that the screw has been tightened to the desired torque.

Um bei einer Korrektur des Schraubensitzes ein Ausschrau­ben gegebenenfalls noch zu ermöglichen, sind bevorzugt im Bereich des oberen Teils des Schraubenkopfes4 Anfasungen10 vorgesehen, welche in Wechselwirkung mit einer Zange oder dergleichen ein Drehen der Schraube nur in Sonderfäl­len ermöglichen sollen. Da diese Flächen sehr weit von der Mittelachse entfernt sind, brauchen sie nicht besonders ausgeprägt ausgebildet zu sein, wobei sie, da sie im obe­ren Teil des Kopfes gelegen sind, auch dann noch erreich­bar sind, wenn die Schraube fast vollständig eingedreht ist. Auch wenn die Schraube bereits am Ende eingedreht wurde, kann dieser Bereich noch ohne größere Schädigung von Knochenbereichen freigemacht werden, um die Ausdreh­möglichkeit sicherzustellen.In order to enable a screwing out of a screw seat if necessary, chamfering10 are preferably provided in the upper part of the screw head4 , which, in interaction with pliers or the like, should only enable the screw to be turned in special cases. Since these surfaces are very far from the central axis, they do not need to be particularly pronounced, and since they are located in the upper part of the head, they can still be reached when the screw is almost completely screwed in. Even if the screw was already screwed in at the end, this area can still be cleared without major damage to bone areas to ensure that it can be removed.

Die Erfindung beschränkt sich in ihrer Ausführung nicht auf das vorstehend angegebene bevorzugte Ausführungsbei­spiel. Vielmehr ist eine Anzahl von Varianten denkbar, welche von der dargestellten Lösung auch bei grundsätzlich anders gearteten Ausführungen Gebrauch machen.The invention is not restricted in its implementationto the preferred embodiment given abovegame. Rather, a number of variants are conceivablewhich of the solution shown also in principlemake use of different types.

Claims (6)

Translated fromGerman

1. Knochenschraube mit einem Element zur Drehmomentüber­tragung im Bereich des Kopfes,dadurch gekennzeichnet, daß das Element zur Drehmomentübertragung von einem eine Auflagefläche enthaltenden Kopf durch eine Sollbruchstelle getrennt ist, deren Bruchmoment kleiner ist als das durch die übrige Schraube, insbesondere den Schraubenschaft, übertragbare Moment.1. Bone screw with an element for torque transmission in the area of the head,characterized in that the element for torque transmission is separated from a head containing a support surface by a predetermined breaking point, the breaking torque is smaller than that which can be transmitted by the remaining screw, in particular the screw shaft Moment.2. Knochenschraube nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schraube aus resor­bierbarem Material gefertigt ist.2. Bone screw according to claim 1, characterizedcharacterized that the screw from resormaterial that can be made.3. Knochenschraube nach einem der vorangehenden Ansprü­che, dadurch gekennzeichnet, daß das Element zur Drehmomentübertragung als zylindrischer Ansatz gefertigt ist, der Mehrkantflächen aufweist.3. Bone screw according to one of the preceding claimsche, characterized in thatthe element for torque transmission as a cylindricalApproach is made that has polygonal surfaces.4. Knochenschraube nach einem der vorangehenden Ansprü­che, dadurch gekennzeichnet, daß der Mehrkant als Außenmehrkant ausgebildet ist.4. Bone screw according to one of the preceding claimsche, characterized in thatthe polygon is designed as an external polygon.5. Knochenschraube nach einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Mehrkantflächen derart ballig ausgeformt sind, daß ein an die Mehrkantflächen angepaßtes Schraubendrehwerkzeug in einer zur Längsachse der Schraube geneigten Richtung angreifen kann, insbesondere daß die Achse der balligen Verrundung einer Tangente eines Kreises mit der Längs­achse der Schraube als Mittelpunkt bildet.5. Bone screw according to one of claims 3 or 4,characterized in that thePolygonal surfaces are so spherical that athe screwdriver tool adapted to the polygonal surfacesa direction inclined to the longitudinal axis of the screwcan attack, especially that the axis of the crownedRounding a tangent of a circle with the longitudinalaxis of the screw forms the center. 6. Knochenschraube nach einem der vorangehenden Ansprü­che, dadurch gekennzeichnet, daß der restliche, bezogen auf die Sollbruchstelle, dem Schraubenschaft benachbarte Bereich des Schraubenkopfes zusätzliche Flächen zur Drehmomentübertragung aufweist.6. Bone screw according to one of the preceding claimsche, characterized in thatthe rest, based on the predetermined breaking point, theScrew shaft adjacent area of the screw headhas additional areas for torque transmission.