DE69835355T2

DE69835355T2 - Mehrachsige-knochenschraubeanordnung

Info

Publication number: DE69835355T2
Application number: DE69835355T
Authority: DE
Inventors: C. Michael Memphis SHERMAN; Troy Memphis DREWRY
Original assignee: SDGI Holdings Inc
Current assignee: Warsaw Orthopedic Inc
Priority date: 1997-02-11
Filing date: 1998-02-10
Publication date: 2007-08-02
Anticipated expiration: 2018-02-11
Also published as: JP2000511453A; WO1998034554A1; JP3497512B2; ATE333840T1; EP0986338A1; US5885286A; DE69835355D1; AU6157698A; ES2285764T3; EP0986338A4; EP0986338B1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Knochenschraubenbaugruppe, besonders verwendbar zum Eingriff in die Wirbel der Wirbelsäule. Im einzelnen sieht die Erfindung eine Knochenschraubenbaugruppe vor, die in der Lage ist, mehrere Winkelausrichtungen in Bezug auf einen länglichen Stab, der sich längs der Wirbelsäule erstreckt, zu erreichen.
Es sind mehrere Techniken und Systeme entwickelt worden, um die Wirbelsäule zu korrigieren und zu stabilisieren und um eine Fusion auf verschiedenen Ebenen der Wirbelsäule zu erleichtern. Bei einer Art von System wird ein biegsamer Stab in Längsrichtung längs der Länge der Wirbelsäule oder Columna vertebralis angeordnet. Der Stab wird vorzugsweise so gebogen, dass er der normalen Krümmung der Wirbelsäule in dem besonderen zu instrumentierenden Bereich entspricht. Zum Beispiel kann der Stab so gebogen werden, dass der Stab eine normale kyphotische Krümmung für den Brustbereich der Wirbelsäule oder eine lordotische Krümmung für den Lendenbereich formt. Entsprechend einem solchen System wird der Stab mit Hilfe einer Zahl von Fixationselementen mit verschiedenen Wirbeln längs der Länge der Wirbelsäule in Eingriff gebracht. Es kann eine Vielfalt von Fixationselementen bereitgestellt werden, die konfiguriert sind, um spezifische Abschnitte der Wirbel in Eingriff zu nehmen. Zum Beispiel ist ein solches Fixationselement ein Haken, der konfiguriert ist, um die Platten der Wirbel in Eingriff zu nehmen. Ein anderes sehr vorherrschendes Fixationselement ist eine Wirbelschraube, die in verschiedene Aspekte des Wirbelknochens geschraubt werden kann.
Bei einem typischen Verfahren unter Verwendung eines biegsamen Stabes wird der Stab auf gegenüberliegenden Seiten der Wirbelsäule oder der Dornfortsätze angeordnet. Mehrere Knochenschrauben werden in einen Abschnitt mehrerer Wirbelkörper, sehr häufig in die Füßchen dieser Wirbel, geschraubt. Die Stäbe werden an diesen mehreren Knochenschrauben befestigt, um korrigierende und stabilisierende Kräfte auf die Wirbelsäule auszuüben.
Ein Beispiel eines stabartigen spinalen Fixationssystems ist das durch die Danek Medical, Inc., verkaufte TSRH^® Spinal System. Das TSRH^® System schließt längliche Stäbe und eine Vielfalt von Haken, Schrauben und Bolzen, die alle konfiguriert sind, um ein segmentales Konstrukt über die gesamte Wirbelsäule zu schaffen. Bei einem Aspekt des TSRH^® Systems wird der Spinalstab mit Hilfe eines Augbolzens mit den verschiedenen Wirbelfixationselementen verbunden. Bei dieser Konfiguration werden die Fixationselemente angrenzend an den Stab mit dem Spinalstab in Eingriff gebracht. In einem anderen Aspekt des TSRH^® Systems wird eine Schraube mit veränderlichem Winkel mit Hilfe eines Augbolzens mit dem Spinalstab in Eingriff gebracht. Die Schraube mit veränderlichem Winkel ermöglicht das Schwenken der Knochenschraube in einer einzigen Ebene, die parallel zu der Ebene des Spinalstabs ist. Einzelheiten dieser Schraube mit veränderlichem Winkel sind im US-Patent Nr. 5261909 an Sutterlin et al., im Besitz des Erwerbers der vorliegenden Erfindung, zu finden. Ein durch das TSRH^® System erreichtes Ziel ist, dass der Chirurg Wirbelfixationselemente, wie beispielsweise einen Spinalhaken oder eine Knochenschraube, in passenden anatomischen Positionen an der Wirbelsäule anbringen kann. Das TSRH^® System ermöglicht es dem Chirurgen ebenfalls, leicht einen gebogenen Spinalstab mit jedem der Fixationselemente zum abschließenden Festziehen in Eingriff zu bringen.
Ein anderes stabartiges Fixationssystem ist das durch die Sofamor Danek Group, Inc., verkaufte Cotrel-Dubosset/CD Spinal System. Wie das TSRH^® System stellt das CD^® System eine Vielfalt von Fixationselementen zum Eingriff zwischen einem länglichen Stab und der Wirbelsäule bereit. In einem Aspekt des CD^® Systems schließen die Fixationselemente selbst einen Körper ein, der einen Schlitz definiert, innerhalb dessen der Spinalstab aufgenommen wird. Der Schlitz schließt eine Gewindebohrung ein, in der ein Gewindestopfen in Eingriff gebracht wird, um den Stab innerhalb des Körpers des Fixationselements festzuklemmen. Das CD^® System schließt Haken und Knochenschrauben mit dieser Konfiguration „mit offener Rückseite" ein. Einzelheiten dieser Technologie sind in dem US-Patent Nr. 5005562 an Dr. Cotrel zu finden. Ein Vorteil dieses Merkmals des CD^® Systems ist, dass das Fixationselement unmittelbar unterhalb des länglichen Stabs angeordnet ist. Dies trägt dazu bei, den Gesamtumfang des Implantatkonstrukts zu verringern und verringert das Trauma an umgebenden Geweben auf ein Minimum.
Andererseits sind diese Fixationselemente des CD^® Systems nur dazu in der Lage, um den Spinalstab zu schwenken, um veränderliche Winkelpositionen im Verhältnis zu dem Stab zu erreichen. Während dieser begrenzte Bereich einer relativen Winkelanordnung für viele Wirbelsäulenpathologien annehmbar ist, erfordern viele andere Fälle eine kreativere Ausrichtung einer Knochenschraube, zum Beispiel im Verhältnis zu einem Spinalstab. Bestimmten Aspekten dieses Problems wendet sich die Schraube mit veränderlichem Winkel des TSRH^® Systems, wie in dem Patent '909 erörtert, zu. Jedoch besteht ein Bedarf an einer Knochenschraube, die zu einer Winkelausrichtung in mehreren Ebenen im Verhältnis zu dem Spinalstab in der Lage ist. Vorzugsweise ist die Knochenschraube zu verschiedenen dreidimensionalen Ausrichtungen in Bezug auf den Spinalstab in der Lage. Schrauben dieser Art sind als polyaxiale oder multiaxiale Knochenschrauben bezeichnet worden.
Andere haben sich der Lösung dieses Problems mit verschiedenen polyaxialen Schraubenauslegungen angenähert. Zum Beispiel wird im US-Patent Nr. 5466237 an Byrd et al. eine Knochenschraube beschrieben, die einen sphärischen Vorsprung am Oberteil der Schraube einschließt. Ein mit Außengewinde versehenes Aufnahmeelement trägt die Knochenschraube und einen Spinalstab oben auf dem sphärischen Vorsprung. Eine äußere Mutter wird auf dem Aufnahmeelement festgezogen, um den Spinalstab gegen den sphärischen Vorsprung zu drücken, um sich unterschiedlichen Winkelausrichtungen der Knochenschraube im Verhältnis zu dem Stab anzupassen. Während dieses besondere Herangehen ein Minimum an Bauteilen benutzt, ist die Sicherheit der Fixierung der Knochenschraube an dem Stab mangelhaft. Mit anderen Worten, der Eingriff oder die Fixierung zwischen dem kleinen sphärischen Vorsprung der Knochenschraube und dem Spinalstab wird leicht unterbrochen, wenn die Instrumentierung den hohen Belastungen der Wirbelsäule, insbesondere im Lendenbereich, ausgesetzt wird.
Bei einem anderen Herangehen, das im US-Patent Nr. 4946458 an Harms et al. gezeigt wird, wird eine Knochenschraube mit sphärischem Kopf innerhalb von gesonderten Hälften eines Aufnahmeelements getragen. Der Unterteil der Hälften wird durch einen Haltering zusammengehalten. Der Oberteil der Aufnahmehälften wird durch Muttern, die auf einen mit Gewinde versehenen Spinalstab geschraubt werden, um die Knochenschraube zusammengedrückt. Bei einem anderen von Harms et al. vorgenommenem Herangehen, im US-Patent Nr. 5207678, wird ein Aufnahmeelement flexibel um einen teilweise sphärischen Kopf einer Knochenschraube verbunden. Konische Muttern auf gegenüberliegenden Seiten des Aufnahmeelements werden auf einen mit Gewinde versehenen Stab, der durch die Aufnahme hindurchgeht, geschraubt. Wenn die konischen Schrauben zueinander hin geschraubt werden, drückt sich das Aufnahmeelement flexibel um den Kopf der Knochenschraube zusammen, um die Knochenschraube in ihrer veränderlichen Winkelposition festzuklemmen. Ein Nachteil der Systeme in den zwei Patenten an Harms et al. ist, dass die Spinalstäbe mit Gewinde versehen sein müssen, um die Kompressionsmuttern aufzunehmen. Es ist bekannt, dass mit Gewinde versehene Stäbe dazu neigen können, dass die Stäbe angesichts der starken Wirbelsäulenbelastungen geschwächt werden. Außerdem erfordert die Auslegung der Knochenschrauben bei den Patenten '458 und '678 eine Vielzahl von Teilen, und es ist ziemlich kompliziert, eine vollständige Fixierung der Knochenschraube zu erreichen.
Daher besteht in der Industrie weiterhin ein Bedarf an einer multiaxialen oder polyaxialen Knochenschraube, die leicht und sicher mit einem länglichen Spinalstab in Eingriff gebracht werden kann. Vorzugsweise kann der Spinalstab eine beliebige Konfiguration – d.h., glatt, aufgerauht, gerändelt oder sogar mit Gewinde versehen – haben. Dieser Bedarf umfasst ebenfalls die Notwendigkeit, das Profil und den Umfang eines beliebigen der Bauteile, die zum Ineingriffbringen der Knochenschraube mit dem Spinalstab in einer Vielfalt von Winkelausrichtungen verwendet werden, auf ein Minimum zu verringern.
WO-A-9812976, das einen früheren Prioritätstag hat, aber nach dem Prioritätstag der vorliegenden Erfindung veröffentlicht ist, beschreibt eine multiaxiale Knochenschraubenbaugruppe, die ein Knocheneingriffsbefestigungselement umfasst, das einen abgestumpften Kopf hat, der in einer in einem Aufnahmeelement definierten Aussparung aufgenommen wird.
WO-A-9832386, das einen früheren Prioritätstag hat, aber nach dem Prioritätstag der vorliegenden Erfindung veröffentlicht ist, beschreibt eine Vorrichtung zum Verbinden eines Längsriegels mit einer Pediculusschraube. Die D2-Vorrichtung umfasst einen Körper, der ein Loch definiert, durch das der Riegel aufgenommen wird. Der Körper wird verschiebbar an einer Spannzange aufgenommen, die eine Kammer zum Aufnehmen des Kopfs eines Knocheneingriffsbefestigungselements definiert.
WO-A-9825534, das einen früheren Prioritätstag hat, aber nach dem Prioritätstag der vorliegenden Erfindung veröffentlicht ist, offenbart eine Vorrichtung zum Verbinden eines Längsriegels mit einer Pediculusschraube über eine Spannzange, die in einem durch einen Anpassungskopf definierten Kanal aufgenommen wird.
EP-A-0732081 offenbart eine spinale Fixationsvorrichtung, die ein Knocheneingriffsbefestigungselement einschließt, das einen abgestumpften Kopf hat, die in einer in einem Aufnahmeelement definierten Aussparung aufgenommen wird.
Die vorliegende Erfindung stellt eine spinale Fixationsvorrichtung bereit, die folgendes umfasst: ein längliches Element, konfiguriert zum Anordnen benachbart zu einer Länge der Wirbelsäule und längs derselben, ein Knocheneingriffsbefestigungselement, wobei das Befestigungselement einen unteren Abschnitt, konfiguriert, um einen Wirbel in Eingriff zu nehmen, und einen erweiterten Kopf hat, ein Aufnahmeelement, das eine Bohrung durch dasselbe von einem oberen Ende bis zu einem unteren Ende definiert, wobei die Bohrung eine Kammer zum Aufnehmen des Kopfes des Knocheneingriffsbefestigungselements in derselben einschließt, wobei die Kammer eine untere Öffnung an dem unteren Ende des Aufnahmeelements hat, durch die sich der untere Abschnitt des Befestigungselements erstreckt, wobei das Element ebenfalls einen Kanal einschließt, der mit der Kammer verbunden und konfiguriert ist, um in demselben benachbart zu der Kammer das längliche Element aufzunehmen, wobei das Aufnahmeelement ferner einen Innengewindeabschnitt zwischen dem oberen Ende und der Kammer einschließt, ein Kronenelement, das durch die Bohrung eingesetzt werden kann und bemessen ist, um verschiebbar innerhalb der Kammer angeordnet zu sein, wobei das Kronenelement eine untere Fläche, die den Kopf des Befestigungselements berührt, und eine gegenüberliegende obere Fläche, die das längliche Element berührt, hat, und ein Kompressionselement, das wirksam mit der Bohrung in Eingriff gebracht wird, um das längliche Element an das Kronenelement zu drücken, um dadurch den Kopf des Befestigungselements zwischen dem Kronenelement und dem Aufnahmeelement zu fixieren, dadurch gekennzeichnet, dass das Knocheneingriffsbefestigungselement mehrere Stege, konfiguriert zum Durchdringen eines Abschnitts des Kronenelements, hat.
Bei einer Ausführungsform der Erfindung wird eine spinale Fixationsvorrichtung bereitgestellt, die ein Knocheneingriffsbefestigungselement oder eine Knochenschraube und ein längliches Element, wie beispielsweise einen Spinalstab, einschließt. Die Fixationsvorrichtung schließt eine multiaxiale Baugruppe ein, die das Fixieren der Knochenschraube an dem Spinalstab in einem beliebigen von mehreren Winkeln im dreidimensionalen Raum im Verhältnis zu dem Stab erlaubt. In einem Aspekt der Erfindung schließt die Knochenschraube einen Kopf ein, der teilweise sphärisch ist. Der Kopf ist vorzugsweise abgestumpft, um eine flache obere Fläche zu formen, innerhalb derer eine Werkzeugaufnahmeaussparung definiert ist.
Die multiaxiale Baugruppe schließt ferner ein Aufnahmeelement ein, das eine Bohrung durch dasselbe von einem oberen Ende bis zu einem unteren Ende definiert. Die Bohrung schließt eine Aussparung zum Aufnehmen des Kopfes der Knochenschraube ein, mit einer unteren Öffnung an dem unteren Ende des Aufnahmeelements, durch die sich der untere Abschnitt der Knochenschraube erstreckt. Das Aufnahmeelement schließt ebenfalls einen Kanal ein, der mit der Aussparung in Verbindung steht und am oberen Ende des Aufnahmeelements eine obere Öffnung zum Einsetzen des Spinalstabs hat.
In einem weiteren Aspekt der Erfindung schließt die Baugruppe ein Kronenelement ein, das durch die obere Öffnung des Aufnahmeelements eingesetzt werden kann und verschiebbar innerhalb der Bohrung angeordnet ist. Das Kronenelement hat eine untere Fläche, die den Kopf der Knochenschraube berührt, und eine gegenüberliegende obere Fläche, die den Spinalstab berührt. Bei einer Ausführungsform definiert das Kronenelement eine Bohrung, die an der unteren Fläche, die den Kopf der Knochenschraube berührt, eine konische Bohrung formt.
Die Baugruppe schließt ein Kompressionselement, wie beispielsweise einen Gewindestift, ein, in Eingriff gebracht innerhalb der Bohrung an der oberen Öffnung des Aufnahmeelements. Das Kompressionselement kann bedient werden, um den Stab gegen das Kronenelement zu drücken, was dann den Kopf der Knochenschraube in die Aussparung des Aufnahmeelements drückt, um dadurch den Kopf und die Knochenschraube in einer bestimmten Winkelausrichtung im Verhältnis zu dem Spinalstab zu fixieren.
Bei einem weiteren Merkmal schließt der Kopf der Knochenschraube eine aufgeweitete Kante an der abgestumpften oberen Fläche ein. Die aufgeweitete Kante ist konfiguriert, um in die konische Bohrung des Kronenelements einzudringen, um einen festen Eingriff zwischen den zwei Bauteilen zu bilden. Die aufgeweitete Kante kann ebenfalls angeordnet sein, um bei bestimmten Winkelausrichtungen des Knochenschraubenkopfes in die Aussparung des Aufnahmenelements einzudringen. Bei einer anderen Ausführungsform wird die aufgeweitete Kante des Kronenelements ersetzt durch eine Zahl von umlaufenden Stegen, die um den oberen Abschnitt des sphärischen Kopfes der Knochenschraube geformt sind. Diese Stege sind vorzugsweise konfiguriert, um innerhalb der Ausführungsform des Kronenelements in Eingriff zu kommen, die eine sphärische Aussparung in ihrer Unterseite hat. Die umlaufenden Stege schließen geschärfte Kanten ein, um in das verhältnismäßig weichere Material des Kronenelements einzudringen, um eine feste Fixierung der Knochenschraube zu bewirken.
In noch einem anderen Aspekt der Erfindung ist das Kronenelement vorzugsweise aus einem Material hergestellt, das weicher ist als entweder der Kopf der Knochenschraube oder der Spinalstab. Bei einer bestimmten Ausführungsform sind alle Bauteile der Knochenschraubenbaugruppe, einschließlich des Spinalstabs, aus Titan geformt. Im Fall des Kronenelements ist es vorzugsweise aus einem technisch reinen Titan geformt, während die verbleibenden Bauteile aus einer Titanlegierung hergestellt sind, die härter ist als das technisch reine Material. Es wird angenommen, dass, wenn der Gewindestift mit der Baugruppe festgezogen wird, um den Stab festzuklemmen, ein Materialfluss zwischen dem Gewindestift und dem Stab, zwischen dem Stab und dem Kronenelement und zwischen dem Kronenelement und der Knochenschraube auftritt. Dieser Materialfluss sichert eine feste und dauerhafte Fixierung.
Die vorliegende Erfindung stellt eine Baugruppe bereit, die ein Knocheneingriffsbefestigungselement in mehreren Winkelausrichtungen im Verhältnis zu dem länglichen Element an einem länglichen Element fixiert. Die bevorzugte Ausführungsform einer multiaxialen Knochenschraubenbaugruppe gewährleistet den Vorzug einer stabilen Fixierung zwischen einem Spinalstab und einer Knochenschraube, ungeachtet des Winkels zwischen den zwei Bauteilen.
Ein weiterer Nutzen der vorliegenden Erfindung liegt in der minimalen Zahl von Bauteilen, die notwendig sind, um diese stabile Fixierung zu bewirken. Ein anderer Nutzen wird durch die aufgeweitete Kante der Knochenschraube verwirklicht, welche die Fixierung zwischen den Bauteilen verbessert. Andere Vorteile und bestimmte Aufgaben der Erfindung werden offensichtlich bei Betrachtung der folgenden schriftlichen Beschreibung und der beigefügten Abbildungen, die eine Ausführungsform der Erfindung illustrieren.
BESCHREIBUNG DER ABBILDUNGEN
1 ist eine Seitenrissansicht einer multiaxialen Knochenschraubenbaugruppe, nicht in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, gezeigt im Eingriff mit einem länglichen Spinalstab.
2 ist eine Querschnittsansicht einer multiaxialen Knochenschraubenbaugruppe, wie in 1 abgebildet.
3 ist eine Seitenrissansicht einer Knochenschraube zur Verwendung in der in 1 und 2 gezeigten Knochenschraubenbaugruppe.
4 ist eine Seitenrissansicht eines zum Tragen der Knochenschraube von 3 in der multiaxialen Knochenschraubenbaugruppe von 1 und 2 verwendeten Aufnahmeelements.
5 ist eine Seitenrissansicht des in 4 gezeigten Aufnahmeelements.
6 ist eine Draufsicht eines Kronenelements zum Eingriff zwischen der Knochenschraube von 3 und einem Spinalstab, in Verbindung mit der in 1 und 2 gezeigten multiaxialen Knochenschraubenbaugruppe.
7 ist eine Seitenrissansicht des in 6 gezeigten Kronenelements.
8 ist eine Seitenriss-Teilansicht einer multiaxialen Knochenschraubenbaugruppe nach einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, gezeigt im Eingriff mit einem länglichen Spinalstab.
9 ist eine vergrößerte Seitenrissansicht des Kopfs einer Knochenschraube zur Verwendung mit der in 1 und 8 gezeigten Knochenschraubenbaugruppe, aber vorzugsweise in der in 8 gezeigten Ausführungsform.
10 ist eine vergrößerte Seitenrissansicht eines Kronenelements zur Verwendung in einer Knochenschraubenbaugruppe, wie beispielsweise in 1 und 8 abgebildet, aber vorzugsweise, wie in 8 gezeigt.
11 ist eine Seitenrissansicht eines Einsetzwerkzeugs zum Einsetzen des in 10 gezeigten Kronenelements in die multiaxiale Knochenschraubenbaugruppe, wie beispielsweise in 8 abgebildet.
Zum Zweck der Förderung eines Verständnisses der Prinzipien der Erfindung, wird nun Bezug genommen auf die in den Zeichnungen illustrierten Ausführungsformen, und es wird eine spezifische Sprache verwendet, um dieselben zu beschreiben. Es wird sich jedoch verstehen, dass dadurch keine Begrenzung des Rahmens der Erfindung beabsichtigt ist, der solche Veränderungen und weiteren Modifikationen bei der illustrierten Vorrichtung und solche weiteren Anwendungen der Prinzipien der Erfindung, wie sie hierin illustriert wird, wie sie Fachleuten auf dem Gebiet, das die Erfindung betrifft, normalerweise offensichtlich sein würden, einschließen soll.
Unter Bezugnahme auf 1 und 2 werden die allgemeinen Bauteile einer multiaxialen Knochenschraubenbaugruppe 10 gezeugt. Die multiaxiale Knochenschraubenbaugruppe 10 schließt eine Knochenschraube 11, konfiguriert zum Eingriff mit einem Knochen, wie beispielsweise einem Wirbel, ein. Die Baugruppe schließt ferner ein Aufnahmeelement 12 zum Tragen der Knochenschraube, ein Kronenelement 13 zum Eingriff mit der Knochenschraube und ein Kompressionselement 14 ein, das innerhalb des Aufnahmeelements 12 angeordnet ist, um einen Spinalstab R innerhalb der Baugruppe 10 festzuklemmen.
Nach einem Beispiel ist die Knochenschraube 11 konfiguriert wie in 3 gezeigt. Im einzelnen schließt die Knochenschraube 11 einen Gewindeschaft 21 ein, der vorzugsweise Gewindegänge trägt, die konfiguriert sind, um die Knochenschraube stabil innerhalb eines Knochens zu verankern. Am bevorzugtesten sind die Gewindegänge Spongiosa-Gewindegänge oder Gewindegänge, die leicht für eine stabile Fixierung innerhalb der Substantia spongiosa des Wirbelkörpers geeignet sind. Es versteht sich, dass der Gewindeschaft 21, in Abhängigkeit von der Beschaffenheit des Knochens, in dem die Knochenschraube 11 in Eingriff gebracht wird, eine Vielfalt von Konfigurationen haben kann. Außerdem kann die Länge des Gewindeschafts 21 in Abhängigkeit von dem Knochen, in den die Schraube getrieben wird, eingestellt werden. Bei einer spezifischen Ausführungsform hat der Gewindeschaft 21 eine Länge von etwa 4,45 cm (1,75 Zoll) und ist mit Gewindegängen zum Eingriff innerhalb des Füßchens eines Lendenwirbels konfiguriert.
Die Knochenschraube 11 schließt ferner an ihrem oberen oder proximalen Abschnitt einen Kopf 22 ein. Der Kopf 22 definiert eine teilweise sphärische Außenfläche 23. Es hat sich gezeigt, dass eine sphärische Fläche optimal ist, um multiaxiale Winkeländerungen der Position der Knochenschraube 11 im Verhältnis zu einem Spinalstab R zu gewährleisten. Bei einer spezifischen Ausführungsform liegt der Kopf 22, und insbesondere die sphärische Fläche 23, bei einem Durchmesser von 0,8 cm (0,315 Zoll). Wie in 3 gezeigt, bildet der Kopf 22 keine vollständige Kugel und ist an einer oberen Fläche 24 abgestumpft worden. Wieder hat bei einer spezifischen Ausführungsform der Kopf eine Höhe von 0,49 cm (0,196 Zoll), gemessen zwischen der abgestumpften Fläche 24 und der unteren Abstumpfung des Kopfs an dem Übergangsschaft 27.
Der Kopf 22 definiert eine Werkzeugaufnahmeaussparung 25, die von der oberen Fläche 24 in den Kopf vorsteht. Bei einer Ausführungsform ist die Aussparung 25 eine Sechskantaussparung, um eine Sechskantend-Eindrehwerkzeug, wie es auf dem Gebiet bekannt ist, aufzunehmen. Es versteht sich selbstverständlich, dass die Werkzeugaufnahmeaussparung 25 verschiedene Konfigurationen, wie beispielsweise eine TORX^®-Konfiguration, haben kann.
Wie oben erwähnt, wird der Kopf 22 mit Hilfe eines Übergangsschafts 27 mit dem Gewindeschaft 21 der Knochenschraube 11 in Eingriff gebracht. Wie in 3 gezeigt, hat der Übergangsschaft 27 nach der bevorzugten Ausführungsform einen Durchmesser, der geringer ist als der Durchmesser des Kopfes 22. Wie in 3 gezeigt, gewährleistet der Übergangsschaft 27 mit verringertem Durchmesser einen Freiraum für die Knochenschraube, wenn sie in ihrem größten Winkel im Verhältnis zu dem Aufnahmeelement 12 ausgerichtet ist. Bei einer spezifischen Ausführungsform hat der Übergangsschaft 27 einen Durchmesser von 0,6 cm (0,236 Zoll), was etwa 0,2 cm (0,08 Zoll) kleiner ist als der Durchmesser des Kopfes 22.
Unter erneuter Bezugnahme auf 2 wird ein Aufnahmeelement 12 bereitgestellt, um sowohl den Knochenschraubenkopf 22 als auch den Spinalstab R zu tragen. Die Einzelheiten des Aufnahmeelements 12 sind ebenfalls unter Bezugnahme auf 4 und 5 zu sehen. In einem Aspekt der Erfindung schließt das Aufnahmeelement 12 einen U-förmigen Körper 30 ein, der einen ersten Zweig 31 und einen zweiten Zweig 32 definiert. Die Zweige bilden zwischen sich einen Kanal 33. Der Kanal endet in einer Kante 33a auf gegenüberliegenden Seiten des U-förmigen Körpers 30. Vorzugsweise hat der Kanal 33 eine Breite, die geringfügig größer ist als der Durchmesser des Spinalstabs, mit dem die Knochenschraube 11 in Eingriff zu bringen ist. Der Kanal 33 hat am Oberteil des Elements 12 eine Öffnung 33b zum Einsetzen des Stabs R, der Knochenschraube 11 und des Kronenelements 13.
Das Aufnahmeelement 12 definiert ferner eine Mittelbohrung 34 durch den Körper 30. Der unterste Abschnitt der Bohrung 34 definiert eine verjüngte Aussparung 35, innerhalb derer, wie in 2 gezeigt, der Kopf 22 der Knochenschraube 11 ruht. Die Mittelbohrung schließt ebenfalls eine Kronenelementaussparung 36 ein, die sich unmittelbar oberhalb der verjüngten Aussparung 35 befindet. Die Kronenelementaussparung öffnet sich in einen Gewindeabschnitt 37, der sich bis zu der oberen Öffnung 33b des Kanals 33 erstreckt. Das Aufnahmeelement 12 ist vorzugsweise für einen minimalen Umfang und ein minimales Herausragen über die Wirbelsäule bemessen. Bei einer spezifischen Ausführungsform hat das Aufnahmeelement eine Höhe von etwa 1,516 cm (0,597 Zoll). Bei dieser spezifischen Ausführungsform kann ein innerhalb des Kanals 33 angeordneter Stab bis zu 0,5 cm (0,2 Zoll) oberhalb der Oberfläche des Wirbels sitzen, wenn das Aufnahmeelement 12 den Knochen berührt.
In einem Aspekt des Aufnahmeelements 12 werden in jedem der Zweige 31 und 32 gegenüberliegende Werkzeugaussparungen 38 bereitgestellt. Die Werkzeugaussparungen sind konfiguriert, um durch ein Einsetzwerkzeug, wie beispielsweise ein zum Einsetzen von Spinalhaken in die Wirbelsäule verwendetes Einsetzwerkzeug, in Eingriff genommen zu werden. Das Aufnahmeelement 12 kann ebenfalls an den seitlich benachbarten Seiten des Körpers eine Zahl von Greiflöchern 39 definieren. Bei der spezifischen illustrierten Ausführungsform werden auf beiden Seiten des Aufnahmeelements 12 vier solcher Löcher bereitgestellt. Diese Greiflöcher können durch ein passend konfiguriertes Greifwerkzeug in Eingriff genommen werden, um das Aufnahmeelement 12 während des Festziehens der Knochenschraube und der anderen Bauteile der Knochenschraubenbaugruppe 10 zu stützen.
Bei der bevorzugten Ausführungsform tritt die Mittelbohrung 34 an einer unteren Öffnung 34a aus dem U-förmigen Körper 30 aus. Die untere Öffnung 34a hat einen Durchmesser, der kleiner ist als der Durchmesser des Kopfes der Knochenschraube. Demzufolge wird die Knochenschraube durch die obere Öffnung 33b des Kanals 33 und durch die Mittelbohrung 34 eingesetzt, bis sie die untere Öffnung 34a der Bohrung 34 berührt. Bei einer spezifischen Ausführungsform hat die untere Öffnung 34a einen Durchmesser von 0,754 cm (0,297 Zoll), was etwa 0,05 cm (0,02 Zoll) kleiner ist als der Durchmesser des Knochenschraubenkopfes 22. Dann erweitert sich die verjüngte Aussparung 35 von diesem Durchmesser der unteren Bohrung 34a bis zu einem größeren Durchmesser angrenzend an die Kronenelementaussparung 36. Bei einer spezifischen Ausführungsform beträgt dieser größere Durchmesser 0,940 cm (0,370 Zoll), was größer ist als der Außendurchmesser des Kopfes 22 der Knochenschraube 11. Bei dieser spezifischen Ausführungsform ist die verjüngte Aussparung 35 von der unteren Öffnung 34a bis zu der Kronenelementaussparung 36 in einem Winkel von etwa 11° verjüngt. Wieder bei dieser spezifischen Ausführungsform hat diese verjüngte Aussparung zwischen den zwei Enden der Aussparung eine Höhe von etwa 0,478 cm (0,188 Zoll). Die verjüngte Aussparung 35 kann, in Abhängigkeit von dem gewünschten Winkelbereich, den die Knochenschraube 11 im Verhältnis zu dem Spinalstab erreichen soll, verschiedene Ausrichtungen und Winkel annehmen. Wie in 2 gezeigt, kann die Knochenschraube 11 in einem Winkel A im Verhältnis zu einer Ebene ausgerichtet sein, die sich durch die Mitte des Spinalstabs R erstreckt. Der Bereich dieses Winkels A kann durch den Durchmesser des Übergangsschafts 27 der Knochenschraube 11 sowie durch den Winkel der verjüngten Aussparung 35 bestimmt werden. Bei der spezifischen illustrierten Ausführungsform ist die Knochenschraube in der Lage, einen Winkelbereich von bis zu 20° zu erreichen.
Der Gewindeabschnitt 37 des U-förmigen Körpers 30 ist dafür konfiguriert, das Kompressionselement 14, das vorzugsweise ein Gewindestift ist, in Eingriff zu nehmen. Im einzelnen schließt der Gewindestift 14, unter Bezugnahme auf 2 einen Gewindestopfen 55 ein, der Gewindegänge hat, konfiguriert, um den Gewindeabschnitt 37 des Aufnahmeelements 12 in Eingriff zu nehmen. Der Gewindestift 14 schließt ebenfalls einen Eindrehkopf 56 ein, der eine Werkzeugaussparung 57 definiert. Bei dieser spezifischen Ausführungsform kann die Werkzeugaussparung eine Sechskantaussparung sein. Alternativ dazu kann der Eindrehkopf 56 selbst eine äußere Konfiguration haben, um ein Eindrehwerkzeug aufzunehmen. Nach der bevorzugten Ausführungsform ist der Gewindestift 14 ein „Sollbruch"-Gewindestift, bei dem der Eindrehkopf 56 an einem Abscherbereich 58 von dem Gewindestopfen 55 abgetrennt wird. Wie auf dem Gebiet bekannt ist, wird sich der Kopf eines Sollbruch-Gewindestifts bei einem vorher festgelegten Drehmoment abtrennen, wobei das Drehmoment auf dem durch den Kopf 22 der Knochenschraube, das Kronenelement 13 und den Spinalstab R gebotenen Widerstand beruht, wenn sie zwischen dem Aufnahmeelement 12 und dem Gewindestift 14 zusammengedrückt werden.
In einem weiteren Aspekt schließt die Knochenschraubenbaugruppe 10 ein Kronenelement 13 ein. Die Einzelheiten des Kronenelements werden in 6 und 7 gezeigt. Im einzelnen ist das Kronenelement 13 hohl und definiert an seinem unteren Ende eine konische Bohrung 45. Wie in 2 gezeigt, ruht der Kopf 22 der Knochenschraube 11 wenigstens teilweise innerhalb der konischen Bohrung 45 des Kronenelements, wenn die Schraubenbaugruppe 10 aneinander befestigt ist. Das Kronenelement 13 definiert ferner eine Werkzeugeinsetzbohrung 46, die unmittelbar über die Werkzeugaufnahmeaussparung 25 der Knochenschraube 11 ausgerichtet sein kann, wenn die Knochenschraube innerhalb des Aufnahmeelements 12 angeordnet ist. Das Kronenelement 13 definiert ebenfalls ein konisches Werkzeugrelief 47 am Oberteil der Werkzeugeinsetzbohrung 46. Dieses Relief ist in einem Winkel ausgerichtet, um ein Positionieren eines Eindrehwerkzeugs in dem Kopf der Knochenschraube 11 zu erlauben, selbst wenn das Aufnahmeelement 12 nicht unmittelbar mit der Knochenschraube ausgerichtet ist.
Bei einer anderen Ausführungsform definiert das Kronenelement an seiner unteren Fläche eine sphärische Bohrung, um den sphärischen Kopf der Knochenschraube zu berühren.
In noch einem anderen Aspekt kann das Kronenelement mit Gewindegängen versehen sein, die mit den Gewindegängen an dem Inneren des Aufnahmeelements zusammenpassen. Die Gewindegänge des Kronenelements haben einen abgestumpften Scheitel, so dass das Kronenelement in eine Kammer in dem Aufnahmeelement zwischen dem Stabkanal und der unteren Knochenschraubenöffnung passen kann. Auf diese Weise kann das Kronenelement in das Aufnahmeelement geschraubt werden, bis es in die Kronenkammer fällt. Die Kronenkammer hat vorzugsweise einen Außendurchmesser, der kleiner ist als der Scheiteldurchmesser der Gewindebohrung in dem Aufnahmeelement, so dass das Kronenelement nicht aus dem Aufnahmeelement herausgeschraubt oder entfernt werden kann.
Das Kronenelement 13 formt ebenfalls eine konische Außenfläche 48, die vorzugsweise komplementär zu der verjüngten Aussparung 35 des Aufnahmeelements 12 ist. Das Kronenelement 13 schließt ebenfalls an seinem oberen Ende einen Rand 49 ein. Nach einem Aspekt der Erfindung hat der Rand 49 des Kronenelements 13 einen Durchmesser, der geringfügig kleiner ist als der Durchmesser der Kronenelementaussparung 36. Der Durchmesser der Kronenelementaussparung 36 und ebenfalls des Randes 49 des Kronenelements 13 ist geringfügig größer als der Innendurchmesser des Gewindeabschnitts 37 des Aufnahmeelements 12. Auf diese Weise kann das Kronenelement 13 innerhalb der Kronenelementaussparung 36 festgehalten werden, wenn die multiaxiale Knochenschraubenbaugruppe 10 nur lose verbunden ist. Nach der bevorzugten Ausführungsform kann der Rand 49 von der oberen Öffnung 33b des Kanals 33 durch den Gewindeabschnitt 37 des Aufnahmeelements 12 geschraubt werden, bis er innerhalb der Kronenelementaussparung 36 angeordnet ist. Der Rand 49 kann ebenfalls mit einem einzelnen Gewindegang versehen sein, um mit dem Innengewinde des Gewindeabschnitts 37 zusammenzupassen, um das Einsetzen des Kronenelements 13 in das Aufnahmeelement 12 zu erleichtern.
Bei einer spezifischen Ausführungsform hat das Kronenelement 13 an dem Rand 49 einen Außendurchmesser von 0,909 cm (0,358 Zoll). Dieser Durchmesser ist etwa 0,03 cm (0,012 Zoll) größer als der Innendurchmesser des Gewindeabschnitts 37 und ist etwa 0,03 cm (0,012 Zoll) kleiner als der Durchmesser der Kronenelementaussparung 36. Die konische Bohrung 45 ist vorzugsweise in einem Winkel von 45° ausgerichtet, so dass die konische Bohrung 45 an ihrem offenen Ende einen Durchmesser von etwa 0,823 cm (0,324 Zoll) hat, was größer ist als der Durchmesser des Kopfes 22 der Knochenschraube 11.
Wenn die multiaxiale Knochenschraubenbaugruppe 10 benutzt werden soll, wird die Knochenschraube 11 in ein Aufnahmeelement 12 eingesetzt, so dass sich die Schraube durch die untere Öffnung 34a der Mittelbohrung 34 erstreckt. An diesem Punkt kann das Aufnahmeelement 12 an den Werkzeugaussparungen 38 durch ein Greifwerkzeug gestützt werden. Die Werkzeugaussparung 38 der Knochenschraube 11 kann durch ein Eindrehwerkzeug in Eingriff genommen werden, um die Knochenschraube 11 in den Wirbelknochen zu schrauben. Sobald die Knochenschraube 11 in ihre vorher festgelegte Tiefe in den Knochen eingedreht worden ist, kann das Kronenelement 13 innerhalb des Aufnahmeelements 12 angeordnet und oben auf dem Kopf 22 der Knochenschraube 11 ausgerichtet werden. Danach kann das Aufnahmeelement 12 mit Hilfe der Greiflöcher 39 durch ein Greifwerkzeug in Eingriff genommen werden, um das Aufnahmeelement zu stützen, wenn die verschiedenen Bauteile der Baugruppe 10 aneinander festgezogen werden. Der Spinalstab R kann in die obere Öffnung 33b des Kanals 33 und in den Kanal 33 geschoben werden. Sobald der Spinalstab R dazu gebracht ist, an dem Kronenelement 13 anzuliegen, sollte das Kronenelement seine endgültige Ausrichtung im Verhältnis zu dem Kopf 22 der Knochenschraube 11 einnehmen. Wie in 2 gezeigt, berührt in dieser Ausrichtung die aufgeweitete Kante 26 des Kopfes 22 der Knochenschraube 11 die konische Bohrung 45 des Kronenelements 13 irgendwo oberhalb des Unterteils des Kronenelements und angrenzend an die Werkzeugeinsetzbohrung 46. Bei dieser Ausrichtung berührt die aufgeweitete Kante 26 ebenfalls die verjüngte Aussparung 35 des Aufnahmeelements 12.
Wenn sich der Spinalstab R in Position befindet, kann der Gewindestift 14 in den Gewindeabschnitt 37 des Aufnahmeelements 12 geschraubt werden. Wenn der Gewindestift 14 weiter in das Aufnahmeelement 12 festgezogen wird, werden die verjüngte Aussparung 35 des Aufnahmeelements 12 und der Gewindestift 14 zueinander hin gezogen. Wenn sich dieser Vorgang fortsetzt, drückt der Spinalstab R an den Oberteil des Kronenelements 13, der dann an den Kopf 22 der Knochenschraube 11 drückt. Wenn sich das Zusammendrücken fortsetzt, dringt oder beißt die aufgeweitete Kante 26 des Knochenschraubenkopfs 22 in die konische Bohrung 45 des Kronenelements 13 ein. Die aufgeweitete Kante 26 dringt vorzugsweise ebenfalls in die verjüngte Aussparung 35 des Aufnahmeelements 12 ein. Das Eindringen der aufgeweiteten Kante 26 trägt dazu bei, ein Lösen zwischen dem Kronenelement, der Aufnahme und der Knochenschraube unter starken Wirbelsäulenbelastungen zu verhindern, wodurch der Fixierung der Knochenschraube 11 an dem Spinalstab R ein großes Maß an Sicherheit hinzugefügt wird.
Wenn der Gewindestift 13 weiter in den Gewindeabschnitt 37 des Aufnahmeelements festgezogen wird, widersteht der Knochenschraubenkopf 22 einer weiteren Bewegung in die verjüngte Aussparung 35. Ein weiteres Festziehen des Gewindestifts erfordert ein größeres Drehmoment, bis der Schraubenkopf 56 an dem Abscherbereich 58 von dem Gewindestopfen 55 abgetrennt wird. Vorzugsweise ist der Abscherbereich innerhalb des Aufnahmeelements 12 angeordnet, so dass kein Abschnitt des Gewindestifts 14 über die Öffnung 33b des Aufnahmeelements hinaus vorspringt.
Die vorliegende Erfindung erwägt eine Ausführungsform wie in 8 bis 11 abgebildet. Bei dieser Ausführungsform schließt eine multiaxiale Knochenschraubenbaugruppe 110 eine Knochenschraube 111, ein Aufnahmeelement 112, ein Kronenelement 113 und einen Gewindestift 114 ein. In vielen Hinsichten ist jedes der Bauteile der Knochenschraubenbaugruppe 110 ähnlich den ähnlichen Bauteilen der in 1 und 2 gezeigten Knochenschraubenbaugruppe 10.
Die Knochenschraube 111 schließt einen Gewindeschaft 121 ein, der Gewindegänge zum Eingriff mit Knochen, wie beispielsweise einem Wirbel, trägt. Der Kopf 122 der Knochenschraube 111 schließt eine teilweise sphärische Fläche 123 ein, die abgestumpft ist, um eine obere Fläche 124 zu definieren. Eine Werkzeugaufnahmeaussparung 125 ist von der oberen Fläche 124 in den Kopf der Knochenschraube geformt und ist zum Eingriff mit einem standardmäßigen Eindrehwerkzeug konfiguriert. In dieser Hinsicht ist die Knochenschraube 111 in der Auslegung ähnlich der Knochenschraube 11. Bei dieser Ausführungsform bildet die teilweise sphärische Fläche 123 jedoch mehr von einer vollständigen Kugel, als dies der Kopf 22 der Knochenschraube 11 tut. Auf andere Weise beschrieben, bedeckt die obere Fläche 124 der Knochenschraube 111 eine kleinere Fläche als die obere Fläche 24 der in 2 und 3 abgebildeten Knochenschraube 11.
In einem weiteren Aspekt dieser Ausführungsform der Knochenschraube schließt der Kopf 122 eine Zahl von umlaufenden Stegen 126 ein, die um die teilweise sphärische Fläche 123 und angrenzend an die obere Fläche 124 geformt sind. Bei der illustrierten Ausführungsform werden, wie in 8 und 9 abgebildet, vier solcher Stege 126 bereitgestellt. Wie am deutlichsten in 8 gezeigt, sind die Stege allgemein von dreieckiger Form, um eine scharfe Kante zu definieren. In dieser Hinsicht ist jeder der Stege ähnlich der aufgeweiteten Kante 26 der Knochenschraube 11 der in 3 gezeigten vorherigen Ausführungsform. Während ein solcher umlaufender Steg 126 bereitgestellt werden kann, schließt die Knochenschraube 111 vorzugsweise zwei oder mehr solcher Stege ein. Bei der am meisten bevorzugten illustrierten Ausführungsform werden an dem Kopf der Knochenschraube 111 vier umlaufende Stege 126 geformt. Die Stege sind vorzugsweise konzentrisch um den Umfang der teilweise sphärischen Fläche 123 in einem Muster angeordnet, so dass ungeachtet des Winkels der Knochenschraube 111 im Verhältnis zu dem Aufnahmeelement 112 alle der Stege 126 das Kronenelement 113 in Eingriff nehmen. Mit anderen Worten, berühren, wie in 8 gezeigt, wenn die Knochenschraube 111 bis zu ihrem maximalen Winkel, wie beispielsweise dem in 2 abgebildeten Winkel A, gedreht wird, alle vier der umlaufenden Stege 126 das Kronenelement 113 und greifen mit demselben ineinander.
Unter erneuter Bezugnahme auf 8 werden die Einzelheiten des Aufnahmeelements 112 beschrieben. Im einzelnen schließt das Aufnahmeelement 112 einen U-förmigen Körper 130 ein, der im Aufbau dem in 1, 2 und 5 gezeigten U-förmigen Körper 30 ähnelt. Der Körper 130 definiert einen Stabkanal 133, innerhalb dessen ein Spinalstab R aufgenommen wird. Der U-förmige Körper 130 definiert ebenfalls eine Bohrung 134, die sich vollständig durch den Körper erstreckt und den Stabkanal 133 schneidet. Die Bohrung öffnet sich in eine Schraubenöffnung 135 am Unterteil des U-förmigen Körpers 130. Die Schraubenöffnung 135 ist bemessen zum Aufnehmen des Gewindeschafts 121 der Knochenschraube 111 durch dieselbe von oben. Die Schraubenöffnung 135 hat einen Durchmesser, der kleiner ist als der größte Durchmesser des teilweise sphärischen Kopfs 122 der Knochenschraube 111. Vorzugsweise ist die Schraubenöffnung 135 zum Unterteil des U-förmigen Körpers 130 hin nach außen aufgeweitet, um ein Abwinkeln der Knochenschraube 111 im Verhältnis zu dem Aufnahmeelement 112 zu erlauben. Bei einer spezifischen Ausführungsform weitet sich die Schraubenöffnung 135 in einem Winkel von etwa 25° auf, wodurch reichlich Raum zum Abwinkeln der Knochenschraube 111 bis zu der später beschriebenen bevorzugten Neigung von 20° gelassen wird.
Der U-förmige Körper 130, und insbesondere die Bohrung 134, definiert angrenzend an die Schraubenöffnung 135 am Unterteil des Körpers 130 eine Kronenkammer 136. Die Kronenkammer 136 ist vorzugsweise zylindrisch und ist bemessen, um reichlich Raum um den Kopf der Knochenschraube 111 bereitzustellen. Außerdem ist die Kronenkammer 136 bemessen, um das Kronenelement 113 in derselben aufzunehmen. Die Kronenkammer 136 hat ebenfalls vorzugsweise eine Höhe, welche die Höhe des Abschnitts des Kopfs 122 der Knochenschraube 111 übersteigt, wenn sie innerhalb der Schraubenöffnung 135 angeordnet ist. Wieder stellt die Höhe der Kronenkammer 136 Raum sowohl für den Kopf der Knochenschraube als auch für das Kronenelement 113 bereit.
Die Bohrung 134 des U-förmigen Körpers 130 definiert ebenfalls einen Gewindeabschnitt 137, der zwischen dem Oberteil des Körpers 130 und der Kronenkammer 136 verbindet. Der Gewindeabschnitt 137 hat einen Scheiteldurchmesser oder maximalen Innendurchmesser, der größer ist als der maximale Innendurchmesser der Kronenkammer 136. Die Gewindegänge des Gewindeabschnitts 137 sind konfiguriert, um ähnliche Gewindegänge an dem Gewindestift 114 in Eingriff zu nehmen. In dieser Hinsicht ähnelt der U-förmige Körper 130 dem Körper 30 der in 1 bis 5 abgebildeten vorherigen Ausführungsform.
Die Einzelheiten des Kronenelements 113 sind aus 10 zu erkennen. Wie zuvor erörtert, hat das Kronenelement 113 einen Außendurchmesser, der so bemessen ist, dass es frei innerhalb der Kronenkammer 136 des U-förmigen Körpers 130 gleitet. Bei der vorliegenden Ausführungsform definiert das Kronenelement 113 an seiner Unterseite eine sphärische Aussparung 142. Die sphärische Aussparung 142 ist bemessen zum Aufnehmen des Kopfs 122 der Knochenschraube 111 in einer engen Toleranzbeziehung. Im einzelnen ist die sphärische Aussparung 142 an einem Radius geformt, der dem wirksamen äußeren Radius der umlaufenden Stege 126 entspricht, die am Kopf der Knochenschraube 111 definiert sind. Auf diese Weise werden, wenn die Knochenschraubenbaugruppe 110 nach unten festgezogen wird, die umlaufenden Stege 126 in die sphärische Aussparung 142 des Kronenelements 113 beißen und dieselbe in Eingriff nehmen.
In einem weiteren Aspekt des Kronenelements 113 schließt das Element Außengewindegänge 140 ein. Bei den spezifischen Ausführungsformen haben diese Gewindegänge die gleiche Steigung und Abmessung wie die Gewindegänge des Gewindeabschnitts 137 des U-förmigen Körpers 130. Folglich kann das Kronenelement 113 durch Schrauben des Kronenelements durch den Gewindeabschnitt 137 des Körpers 130 in die Kronenkammer 136 geschraubt werden. Vorzugsweise schließen die Gewindegänge 140 abgeflachte Scheitel 141 ein, so dass das Kronenelement 113 einen Außendurchmesser hat, der kleiner ist als der Außendurchmesser des Gewindeabschnitts 137. Im einzelnen haben die abgeflachten Scheitel 141 des Kronenelements 113 einen Außendurchmesser, der geringfügig kleiner ist als der Durchmesser der Kronenkammer 136. Das Kronenelement 113 kann vorzugsweise innerhalb der Kronenkammer 136 verschoben werden. Am bevorzugtesten ist das Kronenelement 113 so bemessen, dass es vollständig innerhalb der Kronenkammer 136 angeordnet ist, und so, dass kein Abschnitt seiner Gewindegänge 140 einen des Gewindeabschnitts 137 des U-förmigen Körpers 130 in Eingriff nimmt. Im Ergebnis dessen gibt es mit den abgeflachten Scheiteln und dem Anordnen des Kronenelements 113 innerhalb der Kronenkammer 136 keine bedeutende Wahrscheinlichkeit, dass das Kronenelement vor dem endgültigen Festklemmen der Knochenschraubenbaugruppe 110 aus dem Aufnahmeelement 112 rutschen wird.
Das Kronenelement 113 schließt einen ringförmigen Rand 145 ein, der vom oberen Ende des Kronenelements oder genauer gegenüber der großen Öffnung der sphärischen Aussparung 142 vorspringt. Es ist vorgesehen, dass dieser ringförmige Rand 145 durch den Spinalstab R in Eingriff genommen wird, wenn die Knochenschraubenbaugruppe 110 festgezogen wird. Der ringförmige Rand 145 definiert eine Werkzeugbohrung 147 durch denselben, die vorzugsweise mit der sphärischen Aussparung 142 verbunden ist. Diese Werkzeugbohrung 147 nimmt ein Werkzeug auf, das zum Einsetzen des Kronenelements 113 in das Aufnahmeelement 112 bereitgestellt wird.
Vorzugsweise haben die Werkzeugbohrung 147 und das entsprechende Werkzeug eine passende Konfiguration, die ein leichtes Drehen des Kronenelements erlaubt, wenn es längs des Gewindeabschnitts 137 des U-förmigen Körpers 130 eingeschraubt wird. Bei einer Ausführungsform erscheint das Einsetzwerkzeug 150 wie in 11 gezeigt. Bei dieser Ausführungsform schließt das Werkzeug 150 einen länglichen Schaft 151 ein, der eine verjüngte Spitze 152 bildet. Ein Griff 153 wird an dem der Spitze 152 gegenüberliegenden Ende bereitgestellt, wobei der Griff vorzugsweise gerändelt ist, um eine angemessene Greiffläche bereitzustellen. Die verjüngte Spitze 152 ist bemessen, um in die Werkzeugbohrung 147 des Kronenelements 113 zu gleiten. Bei der bevorzugten Ausführungsform nimmt die verjüngte Spitze 152 die Werkzeugbohrung 147 des Kronenelements 113 in Reibungseingriff. Dieser Reibungseingriff ist ausreichend, um ein Einschrauben des Kronenelements 113 in den Gewindeabschnitt 137 zu ermöglichen, insbesondere, weil das Kronenelement 113 nicht an irgendein Bauteil der Baugruppe geschraubt wird oder auf irgendwelchen Widerstand trifft.
Bei einer spezifischen Ausführungsform schließt wenigstens die verjüngte Spitze 152 des Werkzeugs 150 eine Silikonbeschichtung ein, um den Reibungseingriff innerhalb der Werkzeugbohrung 147 des Kronenelements 113 zu verbessern. Andere Konfigurationen für das Werkzeug 150 und insbesondere die silikonbeschichtete Spitze 152 werden erwogen, vorausgesetzt, das Werkzeug 150 kann leicht das Kronenelement in Eingriff nehmen und das Kronenelement freigeben und es innerhalb der Kammer 136 zurücklassen.
Das nächste Bauteil der Knochenschraubenbaugruppe 110 ist der Gewindestift 114, dessen Einzelheiten am deutlichsten in 8 gezeigt werden. Dieser Gewindestift 114 ähnelt dem Gewindestift 14 der vorherigen Ausführungsform darin, dass er einen Gewindestopfen 155, einen Eindrehkopf 156, eine Werkzeugaussparung 157 und einen Abscherbereich 158 einschließt. Der Gewindestift 114 schließt ebenfalls eine Stabeingriffsfläche 159 ein, die von der unteren Fläche des Bauteils vorspringt. Worin diese Ausführungsform des Gewindestifts 114 von der Auslegung der vorherigen Ausführungsform abweicht, ist das Bereitstellen einer Entfernungswerkzeugaussparung 160 innerhalb des Gewindestopfens 155 des Gewindestifts. Sobald der Eindrehkopf 156 am Abscherbereich 158 abgeschert worden ist, ermöglicht die Entfernungswerkzeugaussparung 160, dass der Gewindestopfen 155 durch ein geeignetes Werkzeug entfernt wird. Diese Notwendigkeit kann in dem Fall einer Revisionsoperation entstehen, wobei es notwendig ist, das Spinalkonstrukt neu zu positionieren oder die Knochenschraubenbaugruppe 110 aus dem Wirbel eines Patienten zu entfernen.
Die multiaxiale Knochenschraubenbaugruppe 110 wird auf wesentlich die gleiche Weise in den Patienten implantiert wie die Baugruppe 10 bei der Ausführungsform von 1 und 2. In einem Aspekt dieser bevorzugten Ausführungsform ist das Kronenelement 113 aus einem Material hergestellt, das weicher ist als entweder der Stab R oder die Knochenschraube 111. Bei einer spezifischen Ausführungsform sind alle Bauteile der Knochenschraubenbaugruppe 110 aus einem Titanmaterial geformt. Das Kronenelement 113 ist bei dieser spezifischen Ausführungsform aus einem technisch reinen Titan geformt, während die verbleibenden Bauteile aus einer Titanlegierung hergestellt sind. Auf diese Weise ist das Kronenelement 113 weicher als die anderen Bauteile. Demzufolge erfährt das Kronenelement 113, wenn die gesamte Baugruppe nach unten festgezogen wird, nämlich durch Einschrauben des Gewindestifts 114 in den Gewindeabschnitt 137 des Aufnahmeelements 112, einen gewissen Materialfluss, wenn sich der Stab R innerhalb des ringförmigen Randes 145 des Kronenelements 113 einbettet und wenn sich der Kopf 122 der Knochenschraube 111 und insbesondere die umlaufenden Stege 126 innerhalb der sphärischen Aussparung 142 einbetten. Dieser Materialfluss steigert das Maß der Fixierung aller Bauteile. Bei einer anderen spezifischen Ausführungsform kann der Gewindestift 114 ebenfalls aus einem technisch reinen Titan geformt sein, so dass er ebenfalls einen gewissen Materialfluss an der Stabeingriffsfläche 159 des Gewindestopfens 155 erfahren wird. Diese gleichen unterscheidenden Materialeigenschaften können bei der Knochenschraubenbaugruppe 10 von 1 bis 7 umgesetzt werden.
Während die Erfindung in den Zeichnungen und der vorstehenden Beschreibung detailliert illustriert und beschrieben worden ist, sind dieselben als von illustrativem und nicht einschränkendem Charakter zu betrachten, wobei es sich versteht, dass nur die bevorzugte Ausführungsform gezeigt und beschrieben worden ist und dass gewünscht wird, alle Veränderungen und Modifikationen, die in dem Rahmen der Erfindung fallen, zu schützen.
Zum Beispiel können die spezifischen Ausführungsformen der multiaxialen Knochenschraubenbaugruppen 10, 110 zum Plazieren auf einer beliebigen Ebene der Wirbelsäule bemessen sein. Selbstverständlich versteht es sich, dass die verhältnismäßige Größe der Bauteile der Baugruppen für den bestimmten zu instrumentierenden Wirbel modifiziert wird. Gleichfalls können die verhältnismäßigen Abmessungen der Knochenschrauben und Aufnahmeelemente modifiziert werden, um größere oder kleinere Ausmaße an Abwinkelung der Knochenschraube im Verhältnis zu dem Spinalstab zu erlauben.
Bei der bevorzugten Ausführungsform sind die Bauteile der Baugruppen 10, 110 aus rostfreiem Stahl geformt. Es wird erwogen, dass die Baugruppen 10, 110 aus anderen bioverträglichen Materialien, wie beispielsweise Titan, und sogar Materialien, die ein Einwachsen von Knochen erlauben, geformt sein können.
Ferner können, obgleich die bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung eine Knochenschraube betreffen, andere Knochenfixationselemente eingerichtet werden, um die multiaxialen Fähigkeiten dieser Erfindung umzusetzen. Zum Beispiel kann ein Wirbelhaken mit einem sphärischen Kopf ausgestattet werden, um mit Hilfe der Bauteile der Baugruppe 10 an einen Spinalstab geklemmt zu werden.
Es versteht sich ebenfalls, dass, während die bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung eine Knochenschraube mit einem Stab in Eingriff bringen, verschiedene Längselemente erwogen werden. Zum Beispiel kann ein länglicher Riegel innerhalb des Kanals des Aufnahmeelements angeordnet sein, um zwischen dem Kronenelement und dem Gewindestift festgeklemmt zu werden. Die vorliegende Erfindung kann gleichermaßen gut auf glatte Stäbe oder Riegel oder Längselemente, die verschiedene Oberflächenmerkmale, wie beispielsweise eine Rändelung oder ein Gewinde, haben, angewendet werden.

Claims

Spinale Fixationsvorrichtung, die folgendes umfasst: ein längliches Element (R), konfiguriert zum Anordnen benachbart zu einer Länge der Wirbelsäule und längs derselben, ein Knocheneingriffsbefestigungselement (111), wobei das Befestigungselement (111) einen unteren Abschnitt (121), konfiguriert, um einen Wirbel in Eingriff zu nehmen, und einen erweiterten Kopf (122) hat, ein Aufnahmeelement (112), das eine Bohrung (134) durch dasselbe von einem oberen Ende bis zu einem unteren Ende definiert, wobei die Bohrung (134) eine Kammer (136) zum Aufnehmen des Kopfes (122) des Knocheneingriffsbefestigungselements (111) in derselben einschließt, wobei die Kammer (136) eine untere Öffnung (135) an dem unteren Ende des Aufnahmeelements (112) hat, durch die sich der untere Abschnitt (121) des Befestigungselements (111) erstreckt, wobei das Element (112) ebenfalls einen Kanal (133) einschließt, der mit der Kammer (136) verbunden und konfiguriert ist, um in demselben benachbart zu der Kammer (136) das längliche Element (R) aufzunehmen, wobei das Aufnahmeelement (112) ferner einen Innengewindeabschnitt (137) zwischen dem oberen Ende und der Kammer (136) einschließt, ein Kronenelement (113), das durch die Bohrung (134) eingesetzt werden kann und bemessen ist, um verschiebbar innerhalb der Kammer (136) angeordnet zu sein, wobei das Kronenelement (113) eine untere Fläche (142), die den Kopf (122) des Befestigungselements (111) berührt, und eine gegenüberliegende obere Fläche, die das längliche Element (R) berührt, hat, und ein Kompressionselement (114), das wirksam mit der Bohrung (134) in Eingriff gebracht wird, um das längliche Element (R) an das Kronenelement (113) zu drücken, um dadurch den Kopf (122) des Befestigungselements (111) zwischen dem Kronenelement (113) und dem Aufnahmeelement (112) zu fixieren, dadurch gekennzeichnet, dass das Knocheneingriffsbefestigungselement (111) mehrere Stege (126), konfiguriert zum Durchdringen eines Abschnitts des Kronenelements (113), hat.
Spinale Fixationsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Kopf (122) des Knocheneingriffsbefestigungselements (111) eine abgestumpfte obere Fläche (124) einschließt und eine Werkzeugaufnahmeaussparung (125) durch die obere Fläche (124) definiert.
Spinale Fixationsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Kronenelement (113) eine Bohrung durch dasselbe definiert, wobei die Bohrung die untere Fläche (142), die den Kopf (122) des Befestigungselements (111) berührt, einschließt und die Bohrung eine Werkzeugeinsetzbohrung (147) einschließt, konfiguriert zum Aufnehmen eines Eindrehwerkzeugs (150), um den Kopf (122) des Befestigungselements (111) durch die Bohrung des Kronenelements (113) in Eingriff zu nehmen.
Spinale Fixationsvorrichtung nach Anspruch 3, wobei die Werkzeugeinsetzbohrung (147) verjüngt ist.
Spinale Fixationsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das Kronenelement (113) abgestumpfte Außengewindegänge (140) einschließt, so dass der Spitzendurchmesser der Außengewindegänge (140) geringer ist als der Spitzendurchmesser des Gewindeabschnitts (137) der Bohrung (134) des Aufnahmeelements (112).
Spinale Fixationsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei das Kronenelement (113) eine Werkzeugeinsetzbohrung (147) gegenüber der unteren Fläche (142) einschließt, wobei die Werkzeugbohrung (147) einen Durchmesser definiert und konfiguriert ist, um einen zylindrischen Abschnitt (152) eines Eindrehwerkzeugs (150) in Presspassungseingriff aufzunehmen.
Spinale Fixationsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei das Kronenelement (113) eine untere sphärische Fläche (142) hat.
Spinale Fixationsvorrichtung nach Anspruch 7, wobei: die sphärische untere Fläche (142) des Kronenelements (113) bemessen ist, um über einen oberen Abschnitt des Kopfes (122) des Knocheneingriffsbefestigungselements (111) zu passen, und die Stege (126) so am Kopf (122) des Knocheneingriffsbefestigungselements (111) definiert werden, dass jeder Steg (126) die sphärische untere Fläche (142) des Kronenelements (113) in Eingriff nimmt, wenn das Knocheneingriffsbefestigungselement (11l) in einem vorher festgelegten Winkel im Verhältnis zu dem Kronenelement (113) ausgerichtet ist.
Spinale Fixationsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die Stege (126) wesentlich umlaufend sind.
Spinale Fixationsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei die Stege (126) wesentlich konzentrisch sind.
Spinale Fixationsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei wenigstens einer der Stege (126) wesentlich dreieckig ist.
Spinale Fixationsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei das Knocheneingriffsbefestigungselement (111) vier umlaufende Stege (126) einschließt.
Spinale Fixationsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei das Kronenelement (113) aus einem Material geformt ist, das weicher ist als das Material des länglichen Elements (R).
Spinale Fixationsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, wobei das Kronenelement (113) aus einem Material geformt ist, das weicher ist als das Material des Kopfes (122) des Knocheneingriffsbefestigungselements (111).
Spinale Fixationsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei das Kronenelement (113) aus einem Material geformt ist, das weicher ist als das Material des länglichen Elements (R) und des Kopfes (122) des Knocheneingriffsbefestigungselements (111).
Spinale Fixationsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 15, wobei das Kronenelement (113) Außengewindegänge und einen ringförmigen Rand (145), der die obere Fläche definiert, einschließt, wobei der ringförmige Rand (145) einen maximalen Durchmesser hat, der geringer ist als der maximale Durchmesser der Außengewindegänge (140).
Spinale Fixationsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 16, wobei die untere Öffnung (135) verjüngt ist.
Spinale Fixationsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 17, wobei der Kanal (133) die Kammer (136) überschneidet.
Spinale Fixationsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 18, wobei die Kammer (136) zylindrisch ist, mit einem wesentlich gleichbleibenden Durchmesser, der größer ist als die maximale Abmessung des Kopfes (122) des Befestigungselements (111).
Spinale Fixationsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 19, wobei die untere Öffnung (135) zum unteren Ende des Aufnahmeelements (112) hin nach außen aufgeweitet ist.
Spinale Fixationsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 20, wobei die Kammer (136) zylindrisch ist, mit einem wesentlich gleichbleibenden Durchmesser, der größer ist als der Spitzendurchmesser, aber geringer als der Fußdurchmesser des Innengewindeabschnitts (137) der Bohrung (134).