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Patent Searching and Data


Title:
BONE PLATE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2001/054601
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a bone plate with an upper side (1), a lower side (2) that contacts the bone, and a plurality of holes (4) along the longitudinal axis (3) of the plate that link the upper side with the lower side (1; 2) and that accommodate bone screws (11). At least one of the holes (4) is a combination of a circular hole (14) having a diameter (d) and a center of symmetry (S¿k?) and an oblong hole (24) having a center of symmetry (S¿l?) that has a long axis (a) running parallel to the longitudinal axis of the plate and a perpendicular short axis (b), the distance (A) between the centers of symmetry (S¿k? and S¿l?) being smaller than the sum of d/2 + a/2 and the two centers of symmetry being disposed in the area of the longitudinal axis (3) of the plate. The inventive bone plate allows for the uncompromising use as a compression plate and as a so-called fixateur interne.

Inventors:
FRIGG ROBERT (CH)
Application Number:
PCT/CH2000/000037
Publication Date:
August 02, 2001
Filing Date:
January 27, 2000
Export Citation:
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Assignee:
SYNTHES AG (CH)
SYNTHES USA (US)
FRIGG ROBERT (CH)
International Classes:
A61B17/58; A61B17/56; A61B17/80; A61B17/00; (IPC1-7): A61B17/80
Foreign References:
US4408601A1983-10-11
US3716050A1973-02-13
US5709686A1998-01-20
US5709686A1998-01-20
Attorney, Agent or Firm:
Lusuardi, Werther (Kreuzbühlstrasse 8, Zürich, CH)
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Claims:
Patentansprüche
1. Knochenplatte mit einer Oberseite (1), einer für den Knochenkontakt bestimmten Unterseite (2) sowie mehreren die Obermit der Unterseite (1 ; 2) verbindenden, entlang der Plattenlängsachse (3) angeordneten Löchern (4) für die Aufnahme von Knochenschrauben (11), dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eines der Löcher (4) aus einer Kombination eines a) kreisförmigen Loches (14) mit dem Durchmesser d und dem Symmetriezentrum Sk mit b) einem Langloch (24) mit dem Symmetriezentrum Si besteht, welches eine, in Richtung der Plattenlängsachse verlaufende, lange Achse a und eine senkrecht dazu verlaufenden, kurze Achse b besitzt, wobei der Abstand A zwischen den Symmetriezentren Sk und Sl kleiner ist als die Summe von d/2 + a/2 und die beiden Symmetriezentren im Bereich der Plattenlängsachse (3) angeordnet sind.
2. Knochenplatte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das kreisförmige Loch (14) mit einer dreidimensionalen Strukturierung (5) versehen ist, vorzugsweise in Form eines Innengewindes oder einer peripheren Lamelle oder Lippe.
3. Knochenplatte nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die dreidimensionale Strukturierung (5) in einer zur Oberseite (1) parallelen Ebene angeordnet ist.
4. Knochenplatte nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die dreidimensionalen Strukturierung (5) in mehreren zur Oberseite (1) parallelen Ebenen angeordnet ist.
5. Knochenplatte nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchmesser d des kreisförmigen Loches (14) kleiner ist als die kurze Achse b des Langlochs (24), vorzugsweise 5 bis 25 % kleiner.
6. Knochenplatte nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass sich die dreidimensionale Strukturierung (5) über mindestens 180° des kreisförmigen Loches (14) erstreckt.
7. Knochenplatte nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass sich die dreidimensionale Strukturierung (5) über 190° bis 280°, vorzugsweise über 200° bis 250° des kreisförmigen Loches (14) erstreckt.
8. Knochenplatte nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass sich die dreidimensionale Strukturierung (5)an der Oberseite (1) gemessenüber 180° bis 230° erstreckt undan der Unterseite (2) gemessenüber 200° bis 270° erstreckt.
9. Knochenplatte nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass sich die kombinierten Löcher (14, 24) von der Oberseite (1) zur Unterseite (2) hin verjüngen.
10. Knochenplatte nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die dreidimensionale Strukturierung (5) in Richtung der Plattenlängsachse (3) gesehenan demjenigen Ende der kombinierten Löcher (14,24) angebracht ist, welches näher zur Plattenmitte (8) ausgerichtet ist.
11. Knochenplatte nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Langloch (24) in seinem oberen, der Oberseite (1) zugewandten Teil, eine konkave, vorzugsweise sphärische Erweiterung (6) zur Aufnahme einer Knochenschraube (11) mit einem kugeligen Kopf (13) aufweist.
12. Knochenplatte nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Unterseite (1) konkav oder planar ausgebildet ist.
13. Knochenplatte nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass sich die dreidimensionale Strukturierung (5) über die gesamte Höhe der Knochenplatte von der Oberseite (1) bis zur Unterseite (2) erstreckt.
14. Knochenplatte nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass sich die kombinierten Löcher (14,24) in ihrem unstrukturierten Sektor, in ihrem unteren, der Unterseite (2) zugewandten Teil erweitern.
15. Knochenplatte nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand A zwischen den Symmetriezentren Sk und Sl der Bedingung : 0,5 (d/2 + a/2) < A < 1,0 (d/2 + a/2) gehorcht.
16. Knochenplatte nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Achse mindestens eines der Löcher (4) einen Winkel von 70110° zu einer zur Oberseite (1) parallelen Ebene einschliesst.
17. Knochenplatte nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass sie aus mehreren Abschnitten besteht, so dass vorzugsweise eine Lförmige oder Tförmige Form der Platte resultiert, und die Plattenlängsachse (3) der einzelnen Abschnitte einen stumpfen oder spitzen Winkel untereinander einschliessen.
18. Knochenplatte nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei Abschnitte der Knochenplatte in verschiedenen Ebenen angeordnet sind.
19. Knochenplatte nach Anspruch 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, dass im längsten Abschnitt der Knochenplatte die dreidimensionale Strukturierung (5)in Richtung der Plattenlängsachse (3) dieses längsten Abschnittes gesehenan demjenigen Ende der kombinierten Löcher (14,24) angebracht ist, welches näher zum sich anschliessenden kürzeren Abschnitt der Knochenplatte ausgerichtet ist.
20. Fixationsvorrichtung mit einer Knochenplatte gemäss einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass sie zusätzlich mindestens eine Knochenschraube (11) umfasst.
21. Fixationsvorrichtung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Knochenschraube (11) mit einer zur dreidimensionalen Strukturierung (5) korrespondierenden, am Schraubenkopf (13) angebrachten dreidimensionalen Strukturierung (12), vorzugsweise in Form eine Aussengewindes umfasst.
22. Fixationsvorrichtung nach Anspruch 20 oder 21, dadurch gekennzeichnet, dass die Knochenschraube (11) selbstschneidend und/oder selbstbohrend ausgebildet ist.
Description:
Knochenplatte Die Erfindung betrifft eine Knochenplatte gemäss dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 sowie eine Fixationsvorrichtung mit einer solchen Knochenplatte gemäss dem Oberbegriff des Patentanspruchs 20.

Grundsätzlich kennt man zwei Arten der mit Knochenplatten erfolgenden Osteosynthese.

Die erste betrifft die"Rigide Osteosynthese". Die rigide Osteosynthese wird bei der Versorgung von Gelenksfrakturen, einfachen Schaftfrakturen (wenn keine Nagelung vorgenommen werden kann) sowie bei Osteotomien angewandt. Neben der anatomischen Repositionsmöglichkeit unterstützt der Knochen selber die Stabilität der Osteosynthese, was zu einer früheren und schmerzfreieren Belastung der Extremität führt. Vorteile einer stabilen Frakturversorgung können auch dort beobachtet werden, wo die Knochendurchblutung durch das Trauma bedingt stark vermindert ist. Bei der Versorgung von"non-unions"oder bei vorhandener Infektion, muss die Fraktur stabil versorgt werden, um eine Knochenheilung zu ermöglichen und um die Infektion nicht durch die Instabilität im Frakturspalt zusätzlich zu reizen. Die zweite betrifft die"Flexible Osteosynthese". Die grössten Vorteile der flexiblen (biologischen) Osteosynthese sind bei der Versorgung von Trümmerfrakturen im Schaftbereich von Röhrenknochen zu sehen. Bei diesen Frakturen ist das Ziel die Länge des Knochens, sowie die Knochenenden (Gelenke) in korrekter Lage zueinander zu halten. Die Frakturzone wird dabei nicht direkt fixiert oder manipuliert, was die Durchblutung dieser Zone nicht zusätzlich beeinträchtigt. Die Knochenplatten funktionieren ähnlich einem Verriegelungs-Marknagel, der nur in den Metaphysen verankert ist.

Betrachtet man nun diese beiden Extreme der Platten- osteosynthese, erkennt man wie weit diese auseinander liegen.

Da sich nicht immer alle Frakturen in eine der beiden oben genannten Osteosynthese-Arten einteilen lassen, muss der Chirurg oft Kompromisse eingehen, da ihm kein Implantat zur Verfügung steht, welches ihm erlaubt beide Methoden kompromisslos zu kombinieren. Eine solche Kombination wäre z. B. dann sinnvoll, wenn eine Gelenksfraktur mit Zugschrauben durch die Knochenplatte komprimiert werden kann und der gesamte Gelenksteil über einen internen Fixateur, mit winkelstabilen Schrauben, zur Diaphyse verbunden wird. Ein weiter Anwendungsfall wäre z. B. bei porotischem Knochen, wo eine Knochenplatte mit axial und winkelstabilen Schrauben im metaphysären Fragment verankert werden kann, wobei im diaphysären Bereich eine stabile Verplattung vorgenommen werden kann, mit der Unterstützung einer Plattenzugschraube durch die Fraktur. Dank dieser Versorgung kann eine primäre Frakturstabilisierung erreicht werden.

Diese Situation hat dazu geführt, dass man Knochenimplantate für beide Arten der Osteosynthese entwickelt und auf den Markt gebracht hat. Beide Implantategruppen sind für ihre jeweilige Methode optimal ausgelegt. Der Nachteil dieser beiden System liegt somit in ihrer fehlenden Kombinationsmöglichkeit.

Aus der US 5,709,686 TALOS ET AL. ist eine derartige Kombinationsplatte bekannt, bei welcher ein zylindrisches Gewinde in der mittleren Partie des Langlochs angebracht ist.

Die Nachteile dieser bekannten Platte sind die folgenden : 1) Die mittständige Lage des Gewindes im Langloch der Platte beschränkt den Bereich des Gewindes auf 60° bis 179°.

2) Die mittständige Lage des Gewindes im Langloch (Spannloch) der Platte weist die Gefahr auf, dass sich die seitlichen Stege des Langlochs aufweiten können.

3) Wegen der zylindrischen Form des Gewindes muss ein speziell ausgebildeter Schraubenkopf verwendet werden, der sich beim Eindrehen auf der Plattenoberfläche abstützen kann.

Hier will die Erfindung Abhilfe schaffen. Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, eine Knochenplatte zu schaffen, welche beide Osteosynthesearten in sich kombiniert, ohne jedoch Einschränkungen bei den beiden reinen Plattenversorgungsmethoden zur Folge zu haben. Sie soll demnach die kompromisslose Verwendung der Platte als Kompressionsplatte und als sogenannter Fixateur interne erlauben.

Die Erfindung löst die gestellte Aufgabe mit einer Knochenplatte, welche die Merkmale des Anspruchs 1 aufweist.

Als Langloch im Sinne der Erfindung soll ein Loch gelten, dessen Durchmesser in Richtung der Plattenlängsachse gemessen grösser ist als der Durchmesser dieses Loches senkrecht zur Plattenlängsachse gemessen. Ein solches Langloch kann somit oval, ellipsenförmig oder auch rechteckig ausgebildet sein oder eine Kombination solcher Formen beinhalten ; lediglich kreisrunde Löcher sind von dieser Definition ausgeschlossen.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist das kreisförmige Loch des Kombinationsloches mit einer dreidimensionalen Strukturierung versehen, vorzugsweise in Form eines Innengewindes oder einer peripheren Lamelle oder Lippe. Die dreidimensionalen Strukturierung kann in einer einzigen-zur Oberseite der Knochenplatte parallelen-Ebene angeordnet sein oder in mehreren zur Oberseite parallelen Ebenen angeordnet sein.

Der Durchmesser d des kreisförmigen Loches ist vorzugsweise kleiner als die kurze Achse b des Langlochs des Kombinationsloches. Typischerweise ist d um 5 bis 25 % kleiner als b.

Die Anwendung der Platte als Fixateur interne führt zu einer stark erhöhten mechanischen Beanspruchung des Platten- Schrauben-Interface, da die Platte nicht auf den Knochen gedrückt wird und so die Knochenfraktur mittels Reibung zwischen Platte und Knochen fixiert wird. Dieser mechanischen Mehrbelastung wird bei einer bevorzugten Ausführungsform dadurch Rechnung getragen, dass sich das Gewinde im Langloch über einen Bereich von mindestens 180° erstreckt und somit das Schraubenkopf-Gewinde um mindestens diesen Winkelbereich umschliesst. Bei dünnen Knochenplatten ist dieser Umstand von besonderer Bedeutung.

Eine bevorzugte Weiterbildung besteht darin, dass sich die dreidimensionale Strukturierung, z. B. in Form eines Innengewindes im Kombinationsloch gegen die Unterseite der Knochenplatte hin-vorzugsweise konisch-verjüngt. Sie hat den Vorteil, dass die Fixation der Schraube durch das konische Gewinde des Plattenlochs und das korrespondierende konische Gewinde des verwendeten Schraubenkopfes erfolgt. Diese Art der Fixation ist besonders wichtig, wenn man selbstbohrende Schrauben verwenden will. Dank des konischen Gewindes im Kopfbereich der Schraube, kann der Einbringvorgang der Schraube in den Knochen, unabhängig von der Platte erfolgen. Erst wenn der Gewindekonus des Schraubenkopfes in das Innengewinde des Langlochs der Platte eindringt, wird die Schraube blockiert.

Trotz unterschiedlicher Gewindeanfänge im Plattenloch-Konus und im Knochen zentriert sich das konische Schraubenkopfgewinde im Gewindekonus der Platte.

Beim Festziehen des konischen Gewindes entstehen radiale Kräfte im Plattenloch. Um diese ausreichend aufzunehmen, muss das konische Plattenloch eine ausreichende Stabilität aufweisen.

Das bei einer bevorzugten Ausführungsform gegen die Unterseite der Knochenplatte hin sich konisch verjüngende Innengewinde weist zweckmässigerweise einen Konuswinkel von 5-20° auf, typischerweise von 10° auf.

Bei einer weiteren bevorzugten Ausbildung der Erfindung ist das Innengewinde-in Richtung der Plattenlängsachse gesehen-an einem der beiden Enden des Langlochs angebracht. Diese Position erlaubt es konstruktiv einen vergrösserten Gewindebereich zu realisieren, der sich z. B. von 190° bis 280°, vorzugsweise von 200° bis 250° des von ihm gebildeten geometrischen Körpers erstreckt.

Falls das Langloch konisch ausgebildet ist ergibt die Messung der Ausdehnung des Innengewindes an der Unterseite, bzw. an der Oberseite der Platte verschieden grosse Werte. Bei einer Messung an der Oberseite sollte sich der Bereich des Gewindes vorzugsweise über 180° bis 230° erstrecken ; bei einer Messung an der Unterseite über 200° bis 270°.

Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist das endständige, konische Gewinde im Langloch (Spannloch) an jenem Ende angebracht, welches näher zur Plattenmitte liegt. Dies hat den Vorteil, dass die Spannfunktion der Plattenspannlöcher nicht beeinträchtigt wird.

Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist das Kombinationsloch in seinem oberen, der Oberseite zugewandten Teil, eine konkave, vorzugsweise sphärische Erweiterung zur Aufnahme einer Knochenschraube mit einem kugeligen Kopf auf.

Der kugelförmige Schraubenkopf einer herkömmlichen Knochen- schraube findet in dieser konkaven, sphärischen Erweiterung einen optimalen Sitz. Dies vor allem dann, wenn die Knochenschraube exzentrisch eingebracht wurde, was zur Erreichung einer Frakturkompression nötig ist.

Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist die Unterseite konkav ausgebildet ist. Durch die konkave Unterseite der Platte, passt sich diese besser an den runden Knochen- querschnitt der Tibia, des Femurs, des Humerus und der Unterarmknochen an. Durch die konkave Ausführungsform des Loches an der Plattenunterseite, kann eine herkömmliche Knochenschraube schräg durch das Platteloch eingesetzt werden.

Das kann vor allem für das Fassen eines kleinen Knochenfragments wichtig sein, das an die Platte herangezogen werden muss. Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform erstreckt sich das Innegewinde über die gesamte Höhe der Knochenplatte von der Unterseite bis zur Oberseite, um einen möglichst hohe Stabilität zu erreichen.

Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform erweitert sich das Kombinationsloch in seinem unstrukturierten Sektor, in seinem unteren, der Unterseite zugewandten Teil, so dass eine Auslenkung der Knochenschraube möglich wird.

Eine weitere Ausführungsform umfasst neben der erfindungs- gemässen Knochenplatte zusätzlich mindestens eine Knochen- schraube ; sie kann eine zur dreidimensionalen Strukturierung korrespondierende, am Schraubenkopf angebrachte Strukturierung, z. B. in Form eines Aussengewindes aufweisen, welche vorzugs- weise selbstschneidend und/oder selbstbohrend ausgebildet ist.

Bei der Verwendung der Knochenplatte als Kompressionsplatte, wird die Spannlochgeometrie der Plattenbohrung, durch das endständige, konische Gewindeloch, nicht negativ beeinflusst.

Der Vorteil der konischen Ausführung des Gewindeloches ist das plattenunabhängige Einbringen der Schraube in den Knochen, wobei sich die Schraube erst beim Festziehen mit der Platte, über einen entsprechend konisch ausgebildeten, gewindeten Schraubenkopf, verbindet. Das ist vor allem bei der Verwendung von selbstbohrenden, selbstschneidenden Schrauben vorteilhaft. Die Erfindung und Weiterbildungen der Erfindung werden im folgenden anhand der teilweise schematischen Darstellungen mehrerer Ausführungsbeispiele noch näher erläutert.

Es zeigen : Fig. 1 eine schematische Darstellung des aus einem kreisförmigen Loch und einem Langloch bestehenden Kombinationsloches ; Fig. 2 eine Aufsicht auf eine erfindungsgemässe Knochenplatte mit einem Kombinationsloch mit dreidimensionaler Strukturierung ; Fig. 3 einen Längsschnitt durch das kreisrunde Loch des Kombinationsloches von Fig. 2 ; und Fig. 4 eine perspektivische Darstellung durch die erfindungsgemässe Knochenplatte mit einer im Kombinationsloch mit integriertem Gewinde eingesetzten Knochenschraube.

Die in Fig. 2 dargestellte erfindungsgemässe Knochenplatte besitzt eine Oberseite 1, eine für den Knochenkontakt bestimmte Unterseite 2 sowie zwei die Oberseite 1 mit der Unterseite 2 verbindenden, entlang der Plattenlängsachse 3 angeordneten Löchern 4 für die Aufnahme von Knochenschrauben 11. Der Pfeil 7 zeigt die Richtung zum einem Ende der Knochenplatte währenddem der Pfeil 8 die Richtung zur Plattenmitte anzeigt.

Der Durchmesser des näher zur Plattenmitte gelegenen Lochs 4 ist in Richtung der Plattenlängsachse 3 gemessen grösser als der Durchmesser dieses Loches senkrecht zur Plattenlängsachse 3 gemessen.

Wie in Fig. 1 schematisch dargestellt besteht das Loch 4 aus einem kreisförmigen Loch 14 mit dem Durchmesser d und dem Symmetriezentrum Sk sowie einem Langloch 24 mit dem Symmetriezentrum Sl, welche sich beide überlappen.

Das Langloch 24 besitzt eine, in Richtung der Plattenlängsachse 3 verlaufende, lange Achse a und eine senkrecht dazu verlaufenden, kurze Achse b, wobei der Abstand A zwischen den Symmetriezentren Sk und S, kleiner ist als die Summe von d/2 + a/2. Beide Symmetriezentren liegen auf der Plattenlängsachse 3 oder zumindest in deren Nähe.

In seinem oberen, der Oberseite 1 zugewandten Teil weist das Langloch 24, eine konkave, vorzugsweise sphärische Erweiterung 6 zur Aufnahme einer Knochenschraube mit einem kugeligen Kopf auf.

Wie in Fig. 3 dargestellt erstreckt sich die dreidimensionale Strukturierung 5 in Form eines Innengewinde 5 des näher zum Plattenende liegenden Loches 4 über die gesamte Höhe der Knochenplatte von der Oberseite 1 bis zur Unterseite 2. Bei der in den Fig. 2 und 3 dargestellten, bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das Innengewinde an demjenigen Ende des Langlochs 24 angebracht, welches näher zur Plattenmitte gelegen ist. Das Innengewinde erstreckt sich an der Unterseite 2 gemessen-wie durch den Kreisbogen 9 angedeutet-über einen Bereich von 256° und an der Oberseite 1 gemessen-wie durch den Kreisbogen 10 angedeutet-über einen Bereich von 223°.

Je nach Durchmesser des Innengewindes 5 ergeben sich folgende bevorzugte Parameter : Durchmesser des Gewindes 2,4 mm 3,5 mm 5,0 mm zweigängiges Gewinde JA JA JA Steigung des Gewindes 0,6 0,8 1,0 Tiefe des Gewindes 0,175 0,2295 0,2810 (= halbe Differenz zwischen Aussen-und Innendurchmesser) Winkelbereich (an Oberseite) 200° 200° 190° Winkelbereich (an Unterseite) 260° 240° 250° In Fig. 4 ist eine Fixationsvorrichtung mit einer Knochenplatte gemäss Fig. 2 dargestellt, welche eine Knochenschraube 11 mit einem zum Innengewinde der Knochenplatte korrespondierenden, am Schraubenkopf 13 angebrachten Aussengewinde 12 umfasst.

Die Knochenschraube 11 ist zweckmässigerweise selbstbohrend und/oder selbstschneidend ausgebildet.