DE3711013C1 - Pedicle screw - Google Patents

Pedicle screw

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DE3711013C1 DE19873711013 DE3711013A DE3711013C1 DE 3711013 C1 DE3711013 C1 DE 3711013C1 DE 19873711013 DE19873711013 DE 19873711013 DE 3711013 A DE3711013 A DE 3711013A DE 3711013 C1 DE3711013 C1 DE 3711013C1
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Lutz Biedermann
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Abstract

The invention relates to a pedicle screw (1) having a screw thread and a reception part, as is used for monosegmental or multisegmental stabilisation of the spine. In order to facilitate insertion and to improve the connection between the screw and the threaded rod which is to be connected to it, the reception part (3) and fixing screws interacting therewith have the shape of hollow spherical segments and of spherical segments respectively, fitting into one another. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft eine Pedikelschraube zur Stabili­ sierung von Wirbelsäulensegmenten, mit einem Gewindeschaft­ teil und einem kopfseitig vorgesehenen Aufnahmeteil für ei­ ne Stange, wobei die Stange und das Aufnahmeteil durch zwei an dem Aufnahmeteil angreifende Muttern fest miteinander ver­ bindbar sind. Derartige Schrauben werden zur mono- und mul­ tisegmentalen Stabilisierung der Wirbelsäule verwendet.The invention relates to a pedicle screw for stabilization spine segments, with a threaded shaft part and a head part provided for egg ne rod, the rod and the receiving part by two on the receiving part engaging nuts firmly ver are binding. Such screws become mono- and mul tisegmental stabilization of the spine is used.

Eine derartige Pedikelschraube ist aus der DE 26 49 042 B1 bekannt. Die Schraube weist einen Gewindeteil und einen starr damit verbundenen, am kopfseitigen Ende vorgesehenen Aufnahmeteil auf. Es werden mehrere Paare solcher Schrauben jeweils in einem Abstand voneinander beidseitig von der Wirbelsäule in die Wirbelkörper eingeschraubt. Die jeweiligen Aufnahmeteile weisen Aufnahmeschlitze auf. Durch diese Aufnahmeschlitze der rechten bzw. linken Gruppe der Schrauben wird jeweils eine Gewindestange geführt. An beiden Seiten des jeweiligen Aufnahmeteiles sind Muttern auf der Gewindestange als Fixie­ rungsschrauben vorgesehen, mit denen die Stange am jeweili­ gen Aufnahmeteil fixiert wird. An den Stellen, an denen die Muttern an dem Aufnahmeteil angreifen, sind zylinderförmige Vertiefungen vorgesehen. Sie Muttern greifen in die Vertie­ fungen ein und liegen am Grund der Vertiefungen an. Dadurch soll verhindert werden, daß die in den Aufnahmeschlitz ein­ gesetzte Gewindestange sich aus diesem heraushebt. Ein Nach­ teil dieser Lösung besteht darin, daß es sehr schwierig ist, die Schrauben einerseits fest in die Wirbelkörper einzu­ schrauben und andererseits die Schrauben in zwei Ebenen ge­ rade so zu stellen, daß die Achsen der Aufnahmeschlitze in den übereinander befindlichen Aufnahmeteilen so ausgerichtet sind, daß die Gewindestange ohne Verspannung der Schrauben durch die Aufnahmeschlitze hindurchführbar ist und die Muttern vollflächig auf dem Grund der zylinderförmigen Aus­ nehmungen aufliegen und so eine feste Verbindung bilden und sich im späteren Gebrauch keine Lockerung der Muttern ein­ stellt.Such a pedicle screw is from DE 26 49 042 B1 known. The screw has a threaded part and a rigid one associated receiving part provided at the head end on. There are several pairs of such screws in each a distance from each other on both sides of the spine in the vertebrae screwed in. The respective recording parts have receiving slots. Through these slots the right and left group of screws respectively guided a threaded rod. On both sides of each Receiving parts are nuts on the threaded rod as a fixie provided screws with which the rod on the respective is fixed to the receiving part. Where the The nuts on the receiving part are cylindrical Provided recesses. You nuts reach into the recess exercises and lie at the bottom of the wells. Thereby should be prevented that the in the slot set threaded rod lifts out of this. An after part of this solution is that it is very difficult on the one hand firmly insert the screws into the vertebrae screw and on the other hand the screws in two planes rade so that the axes of the receiving slots in aligned the receiving parts one above the other are that the threaded rod without tightening the screws  can be passed through the receiving slots and the Nuts all over the bottom of the cylindrical Aus acceptances and thus form a firm connection and there is no loosening of the nuts in later use poses.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Pedikelschraube der ein­ gangs beschriebenen Art zu schaffen, die das Einsetzen er­ leichtert und eine dauerhafte Verbindung zwischen den Muttern und dem Aufnahmeteil ermöglicht.The object of the invention is a pedicle screw gangs described type to create the insertion he lightened and a permanent connection between the nuts and the receiving part enables.

Diese Aufgabe wird durch eine Pedikelschraube der eingangs beschriebenen Art gelöst, die gemäß der Erfindung dadurch gekennzeichnet ist, daß der jeweilige das Widerlager für die Muttern bildende Teil des Aufnahmeteiles als hohlkugelseg­ mentförmige Pfanne und der damit in Eingriff bringbare Teil der Mutter als Kugelsegment mit entsprechendem Radius ausge­ bildet sind.This task is accomplished by a pedicle screw at the beginning described type solved according to the invention thereby is characterized in that the respective abutment for the Nut-forming part of the receiving part as a hollow ball segment ment-shaped pan and the part that can be brought into engagement with it the nut out as a spherical segment with a corresponding radius forms are.

Durch diese Lösung wird erreicht, daß die Mutter vollflächig an der diese aufnehmenden Pfanne anliegt. Einerseits wird dadurch verhindert, daß Scherkräfte über die Mutter auf die Gewindestange übertragen werden. Andererseits entsteht durch das vollflächige Anliegen eine feste Verbindung, die ein Lö­ sen durch das Tragen verhindert.This solution ensures that the mother over the entire surface against which this receiving pan rests. On the one hand thereby preventing shear forces on the nut on the Threaded rod are transmitted. On the other hand, arises from the full-surface concern a firm connection that a Lö prevented by wearing.

Weitere Merkmale und Zweckmäßigkeiten der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung eines Ausführungsbeispieles anhand der Figuren. Von den Figuren zeigtFurther features and advantages of the invention result itself from the description of an embodiment of the figures. From the figures shows

Fig. 1 eine Ausführungsform in Seitenansicht, teilweise geschnitten; Figure 1 shows an embodiment in side view, partially in section.

Fig. 2 einen Teil aus Fig. 1 in vergrößertem Maßstab; FIG. 2 shows a part from FIG. 1 on an enlarged scale;

Fig. 3 eine Draufsicht auf den in Fig. 2 gezeigten Teil; Fig. 3 is a plan view of the part shown in Fig. 2;

Fig. 4 ein Teil aus Fig. 1 in geändertem Maßstab; Fig. 4 shows a part of Figure 1 in a modified scale.

Fig. 5 das in Fig. 4 gezeigte Teil in einer um 90° ge­ drehten Darstellung, teilweise im Schnitt; Figure 5 shows the part shown in Figure 4 in a ge rotated by 90 °, partly in section.

Fig. 6 das in Fig. 4 gezeigte Teil von der Rückseite; Figure 6 shows the part shown in Figure 4 from the rear;

Fig. 7 das in Fig. 5 gezeigte Teil von oben; und Fig. 7 is the part in Figure 5 is shown from above. and

Fig. 8 ein Ringelement aus der in Fig. 1 gezeigten Darstel­ lung in vergrößertem Maßstab. Fig. 8 is a ring member from the presen- tation shown in Fig. 1 on an enlarged scale.

Bei der beschriebenen Ausführungsform weist die Transpedikel­ schraube 25 einen Gewindeschaftteil 26 und einen Aufnahme­ teil 27 auf.In the described embodiment, the transpedicle screw 25 has a threaded shaft part 26 and a receiving part 27 .

Der Gewindeschaftteil 26 umfaßt einen Gewindeteil 28 zum Ein­ schrauben in die Wirbelkörper. Am kopfseitigen Ende des Ge­ windeteiles ist ein kugelsegmentförmiger Kopf 29 vorgesehen. Dieser weist auf seiner dem Gewindeteil abgewandten Seite eine sich senkrecht zur Achse des Gewindeteiles 28 er­ streckende ebene Fläche 30 auf, die dadurch gebildet ist, daß ein Abschnitt der Kugel abgeschnitten ist.The threaded shaft part 26 comprises a threaded part 28 for screwing into the vertebral body. At the head end of the Ge threaded part, a spherical segment-shaped head 29 is provided. This has on its side facing away from the threaded part a perpendicular to the axis of the threaded part 28 he stretching flat surface 30 , which is formed in that a portion of the ball is cut off.

Wie aus Fig. 3 ersichtlich ist, ist koaxial zu dem Gewinde­ teil 28 eine Sechskantbohrung 31 vorgesehen. In diese kann mit einem Inbusschlüssel zum Einschrauben des Gewindeschaft­ teiles 26 in den Wirbelkörper eingegriffen werden.Such as 3 can be seen from Fig., Is provided coaxially with the threaded portion 28 has a hexagonal bore 31. In this can be used with an Allen key to screw the threaded shaft part 26 into the vertebral body.

Der Aufnahmeteil 27 umfaßt zwei Kopfhälften 32, 33 sowie ei­ nen diese zusammenhaltenden Haltering 34.The receiving part 27 comprises two head halves 32, 33 and egg N these holding ring 34th

Jede Kopfhälfte weist auf ihrer der anderen Kopfhälfte zuge­ wandten Innenseite einen kugelsegmentförmigen Abschnitt 35 auf. Der Innenradius der Kugel entspricht dem Außenradius des Kopfes 29. An den kugelsegmentförmigen Abschnitt schließt sich ein Halsabschnitt 36 an. Dieser hat die Form eines Seg­ mentes eines Kegelabschnittes und ist von dem kugelsegment­ förmigen Abschnitt ausgehend nach außen divergent ausgebil­ det. Die Achse des Halsabschnittes geht durch den Mittelpunkt des kugelsegmentförmigen Abschnittes 35. Auf der dem Halsab­ schnitt gegenüberliegenden Seite des kugelsegmentförmigen Abschnittes 35 erstreckt sich senkrecht zu der Symmetrie­ achse von Halsabschnitt und kugelsegmentförmigem Abschnitt ein Aufnahmeschlitz 37, an dessen der anderen Kopfhälfte ab­ gewandten Außenseite eine Versenkung 38 vorgesehen ist. Die Breite des Aufnahmeschlitzes ist so gewählt, daß eine aufzu­ nehmende Gewindestange 39 lose durch diesen hindurchführbar ist, wie dies aus Fig. 1 ersichtlich ist.Each half of the head has a spherical segment-shaped section 35 on its inside facing the other half of the head. The inner radius of the ball corresponds to the outer radius of the head 29 . A neck section 36 adjoins the spherical segment-shaped section. This has the shape of a segment of a cone segment and is divergent from the spherical segment-shaped section outwards. The axis of the neck section passes through the center of the spherical segment-shaped section 35 . On the opposite side of the neck section of the spherical segment-shaped section 35 extends perpendicular to the axis of symmetry of the neck section and the spherical segment-shaped section, a receiving slot 37 , on the other half of which a recess 38 is provided from the facing outside. The width of the receiving slot is chosen so that a threaded rod 39 to be taken can be passed loosely through it, as can be seen from FIG. 1.

Im Bereich des Halsabschnittes 36 weist die Kopfhälfte eine sich senkrecht zur Symmetrieachse von Halsabschnitt und ku­ gelsegmentförmigem Abschnitt erstreckende nutenförmige Aus­ nehmung 40 auf.In the region of the neck section 36 , the head half has a groove-shaped recess 40 which extends perpendicular to the axis of symmetry of the neck section and the spherical segment-shaped section.

Die beiden Kopfhälften 32, 33 sind identisch ausgebildet. Ihre Abmessungen sind so gewählt, daß der Mittelpunkt 41 des kugelsegmentförmigen Abschnittes 35 jeweils einen Bruchteil eines Millimeters außerhalb der der jeweiligen zweiten Kopf­ hälfte gegenüberliegenden Trennebene 42 liegt, so daß bei Zusammenfügen der beiden Kopfhälften 32, 33 parallel zuein­ ander um den Kopf ein Spalt 43 zwischen den beiden Hälften entsteht.The two head halves 32, 33 are of identical design. Their dimensions are chosen so that the center point 41 of the spherical segment-shaped section 35 is in each case a fraction of a millimeter outside the parting plane 42 opposite the respective second head half, so that when the two head halves 32, 33 are joined together, a gap 43 around the head is parallel between the two halves.

Der Haltering 34 weist eine innere Oberfläche 44 auf, die praktisch die Negativform der Außenfläche des Halsabschnittes 36 ist. Insbesondere weist die innere Oberfläche 44 einen in die nutenförmige Ausnehmung 40 hineinpassenden hervor­ stehenden Wulst 45 mit jeweils daran angrenzenden seitlichen Randbereichen 46, 47 auf. Der Innendurchmesser des Halterin­ ges 34, also insbesondere des Wulstes 45 und der Randberei­ che 46, 47 ist so gewählt, daß der Ring 34 eine solche Spannung auf die beiden Kopfhälften 32, 33 ausübt, wenn diese in der in Fig. 1 gezeigten Weise zunächst noch ohne einge­ setzte Gewindestange 39 auf den Kopf 29 aufgesetzt sind, daß sie innerhalb eines durch die Konizität des Halsabschnittes 36 bestimmten Winkels frei um die Längsachse des Gewinde­ schaftteiles 26 schwenkbar sind und für das Einsetzen der Gewindestange 39 ausreichend fest mit dem Kopf und somit mit dem Gewindeschaftteil 26 so verbunden sind, daß die beiden Kopfhälften in dem von dem Ring umfaßten Bereich weiter zu­ sammen sind als in dem gegenüberliegenden, den Aufnahme­ schlitz aufweisenden Bereich.The retaining ring 34 has an inner surface 44 which is practically the negative shape of the outer surface of the neck portion 36 . In particular, the inner surface 44 has a protruding bead 45 which fits into the groove-shaped recess 40 and each has adjacent lateral edge regions 46, 47 . The inner diameter of the holder 34 , in particular the bead 45 and the peripheral areas 46, 47 is selected so that the ring 34 exerts such a tension on the two head halves 32, 33 when these first in the manner shown in Fig. 1 still without inserted threaded rod 39 are placed on the head 29 that they are freely pivotable about the longitudinal axis of the threaded shaft part 26 within a certain angle due to the conicity of the neck portion 36 and are sufficiently firm for the insertion of the threaded rod 39 with the head and thus with the threaded shaft part 26 are connected so that the two head halves in the area encompassed by the ring are further together than in the opposite area having the slot.

Wie am besten aus den Fig. 4 und 8 ersichtlich ist, ist die Versenkung 38 als hohlkugelförmige Pfanne ausgebildet, wobei der Mittelpunkt des hohlkugelförmigen Abschnittes je­ weils auf einer Geraden liegt, die in der am besten aus Fig. 4 ersichtlichen Weise vom Grund des Aufnahmeschlitzes 37 in der Höhe einen Abstand aufweist, der ein wenig größer ist als der Radius der Gewindestange 39. Die Achse erstreckt sich durch den Aufnahmeschlitz und durch dessen Mitte.As can best be seen from FIGS. 4 and 8, the countersink 38 is designed as a hollow spherical pan, the center of the hollow spherical section each lying on a straight line that is best seen in FIG. 4 from the bottom of the receiving slot 37 has a distance in height that is a little larger than the radius of the threaded rod 39 . The axis extends through the receiving slot and through its center.

Die mutternförmigen Fixierschrauben 48, 49 weisen an den der jeweiligen Versenkung gegenüberliegenden Seiten konvexe ku­ gelsegmentförmige Abschnitte 51, 52 auf. Diese sind so aus­ gerichtet, daß der jeweilige Mittelpunkt auf der durch das Innengewinde der Mutter laufenden Mittenachse liegt. Die Radien sind im wesentlichen gleich den Radien der kugelseg­ mentförmigen Versenkung 38. Dadurch wird erreicht, daß beim Festschrauben der mutternförmigen Fixierschrauben 48, 49 die kugelsegmentförmigen Abschnitte auch bei geringer Verkantung der Gewindestange 39 gegen die Mittenachse des Aufnahme­ schlitzes 37 vollflächig an den hohlkugelsegmentförmigen Pfannen anliegen. Ein Verkanten der Muttern entfällt. Dar­ über hinaus liegen die Muttern mit ihrer ganzen Oberfläche an den Pfannen an.The nut-shaped fixing screws 48, 49 have convex spherical segments 51, 52 on the sides opposite the respective countersink. These are aligned so that the respective center lies on the central axis running through the internal thread of the nut. The radii are essentially the same as the radii of the spherical segment-shaped recess 38 . This ensures that when the nut-shaped fixing screws 48, 49 are screwed down , the spherical segment-shaped sections rest evenly against the central axis of the receiving slot 37 with a slight tilt of the threaded rod 39 against the hollow spherical segment-shaped pans. The nuts do not tilt. In addition, the entire surface of the nuts lies on the pans.

Bevorzugt ist entweder die Oberfläche der Pfannen oder die der kugelsegmentförmigen Abschnitte der Fixierschrauben 48, 49 oder die Oberflächen beider jeweils zusammenwirkender Tei­ le aufgerauht, so daß beim Fixieren durch Festziehen der Fixierschrauben 48, 49 durch eine Art Kaltverschweißung eine feste Verbindung entsteht, die sich nicht unbeabsichtigt löst.Preferably, either the surface of the pans or that of the spherical segment-shaped sections of the fixing screws 48, 49 or the surfaces of both interacting parts is roughened, so that when fixing by tightening the fixing screws 48, 49 a type of cold welding results in a firm connection which does not occur unintentionally triggers.

Zum Einsetzen der Pedikelschraube nach der in den Fig. 1-8 beschriebenen Ausführungsform wird zunächst die Pedi­ kelschraube in die jeweiligen Wirbelkörper dadurch einge­ schraubt, daß mit der Inbusschraube durch die Aufnahme­ schlitze hindurch in die Sechskantbohrung zum Schrauben ein­ gegriffen wird. Nach dem Einschrauben werden die Aufnahmetei­ le 27 mit den beiden durch den Haltering 34 zusammengehalte­ nen Kopfhälften 32, 33 so in ihrer Richtung ausgerichtet, daß die Gewindestangen 39 ohne Einwirkung von Scherkräften in die Aufnahmeschlitze 37 einsetzbar sind. Die Gewindestan­ gen werden dann jeweils mit in den Versenkungen 38 sitzenden Fixierschrauben 48, 49 fixiert. Die Fixierschrauben können dabei je nach Wunsch entweder so fest angezogen werden, daß das Aufnahmeteil 27 sich nicht mehr um den Kopf 29 herum ver­ schwenken läßt und somit eine im wesentlichen starre Verbin­ dung zwischen Aufnahmeteil 27 und Gewindeschaftteil 26 ent­ steht, oder die Schrauben werden nur so weit angezogen, daß noch eine gewünschte gedämpfte Bewegung zwischen den beiden Teilen möglich ist.To insert the pedicle screw according to the embodiment described in FIGS . 1-8, the pedi screw is first screwed into the respective vertebral body in that the socket screw is inserted through the receptacle slots into the hexagon hole for screwing. After screwing in, the receiving parts 27 are aligned with the two head halves 32, 33 held together by the retaining ring 34 so that the threaded rods 39 can be inserted into the receiving slots 37 without the action of shear forces. The threaded rods are then each fixed with fixing screws 48, 49 seated in the recesses 38 . The fixing screws can either be tightened as desired so that the receiving part 27 can no longer pivot around the head 29 ver and thus a substantially rigid connec tion between the receiving part 27 and threaded shaft part 26 is ent, or the screws are only tightened so far that a desired damped movement between the two parts is still possible.

Mit beiden oben beschriebenen Ausführungsformen der Pedikel­ schraube wird eine um die Symmetrieachse unbegrenzte freie Bewegung und in horizontaler und vertikaler Richtung eine voreinstellbare Bewegung, die vorzugsweise bei einem Winkel von 10 bis 30° liegt, erreicht. Bei der zuletzt beschriebe­ nen Ausführungsform wird zusätzlich erreicht, daß die Bau­ länge der Pedikelschraube besonders kurz gehalten ist.With both embodiments of the pedicles described above screw becomes a free free around the axis of symmetry Movement and one in the horizontal and vertical directions preset movement, preferably at an angle is from 10 to 30 °. The last one described NEN embodiment is also achieved that the construction length of the pedicle screw is kept particularly short.

In dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel sind Gewinde­ schaftteil 26 und Aufnahmeteil 27 gelenkig miteinander ver­ bunden. Nach einer anderen Ausführungsform sind Gewinde­ schaftteil und Aufnahmeteil einstückig in der Weise ausgebil­ det, daß der Gewindeschaftteil an seinem Kopf den Aufnahme­ teil einstückig angeformt hat. Die Ausbildung der Widerlager­ flächen für die Fixierschrauben und die Fixierschrauben selbst sind in gleicher Weise wie oben beschrieben ausgebil­ det.In the embodiment described above, threaded shaft part 26 and receiving part 27 are hingedly connected to one another. According to another embodiment, the threaded shaft part and the receiving part are integrally formed in such a way that the threaded shaft part has the receiving part integrally formed on its head. The formation of the abutment surfaces for the fixing screws and the fixing screws themselves are ausgebil det in the same way as described above.

Claims (4)

1. Pedikelschraube (25) zur Stabilisierung von Wirbelsäulen­ segmenten, mit einem Gewindeschaftteil (26) und einem kopf­ seitig vorgesehenen Aufnahmeteil (27) für eine Stange (39), wobei die Stange (39) und das Aufnahmeteil (27) durch zwei an dem Aufnahmeteil (27) angreifende Muttern fest miteinander verbindbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß der jeweilige das Widerlager (38) für die Muttern bildende Teil des Aufnahmeteiles (27) als hohlkugelsegmentförmige Pfanne und der damit in Eingriff bringbare Teil der Mutter als Kugelsegment mit entsprechen­ dem Radius ausgebildet sind.1. Pedicle screw ( 25 ) for stabilizing spine segments, with a threaded shaft part ( 26 ) and a head-side receiving part ( 27 ) for a rod ( 39 ), the rod ( 39 ) and the receiving part ( 27 ) by two at the Receiving part ( 27 ) attacking nuts can be firmly connected to one another, characterized in that the respective abutment ( 38 ) for the nuts forming part of the receiving part ( 27 ) as a hollow spherical segment-shaped socket and the part of the nut which can be brought into engagement as a spherical segment with a radius are trained. 2. Pedikelschraube nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Aufnahmeteil (27) und Gewinde­ schaftteil (26) gelenkig miteinander verbunden sind. 2. Pedicle screw according to claim 1, characterized in that the receiving part ( 27 ) and threaded shaft part ( 26 ) are hinged together. 3. Pedikelschraube nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Aufnahmeteil und Gewindeschaft­ teil einstückig ausgebildet sind.3. pedicle screw according to claim 1, characterized in that the receiving part and threaded shaft are formed in one piece. 4. Pedikelschraube nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Fläche der hohlkugelförmigen Pfanne und/oder des Kugelsegmentes rauh ausgebildet ist.4. Pedicle screw according to one of claims 1 to 3, characterized in that the surface of the hollow spherical Pan and / or the ball segment is rough.
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