DE60122699T2 - Knochenbefestigungsanordnung - Google Patents

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    • A61B17/8685—Pins or screws or threaded wires; nuts therefor comprising multiple separate parts

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Anordnung zum Fixieren von Knochen und insbesondere eine Anordnung aus einer Hülse und einer Schraube zum Befestigen einer Fixierungsvorrichtung an einem Knochen.
  • Orthopädische Vorrichtungen sowohl zur inneren als auch zur äußeren Fixierung werden häufig unter Verwendung von Verbindungselementen wie Schrauben oder Stiften an einem Knochen befestigt. Beispielsweise können Knochenplatten mit Knochenschrauben, die durch Löcher in den Platten gesteckt werden, am Knochen befestigt werden. Durch die Befestigung der Schrauben an der Platte stehen Platte und Schraube in einem festen Winkel zueinander und es kommt weniger häufig zu Lockerungen. Ein Verfahren zum Befestigen der Schraube an der Platte umfasst die Verwendung so genannter „Schrauben mit Dehnkopf". In der US-Patentschrift 4,484,570 ist eine Schraube mit Dehnkopf mit einem Kopf offenbart, der eine Vertiefung aufweist, deren Wände mehrere Spalte aufweisen. Nachdem die Schraube mit Dehnkopf durch ein Loch in der Fixierungsvorrichtung in einen Knochen eingesetzt wurde, wird in die Vertiefung eine Feststellschraube eingesetzt, um die Wände der Vertiefung auszudehnen, um dadurch die Schraube an der Fixierungsvorrichtung festzustellen. In der US-Patentschrift 6,030,389 ist ein Plattensystem offenbart, das eine Platte, eine Knochenschraube und eine Feststellschraube umfasst, um die Wände eines Dehnungsrings auszudehnen, der mehrere Schlitze aufweist.
  • Abgesehen von der Befestigung der Schraube an der Fixierungsvorrichtung ist es häufig auch wünschenswert, die Schrauben in einem Winkel zur Fixierungsvorrichtung einzusetzen, den der Chirurg auswählt. Nach dem Stand der Technik sind mehrere so genannte „polyaxiale" Systeme offenbart, von denen bei den meisten eine Hülse verwendet wird, die sich in einem Loch in der Fixierungsvorrichtung befindet, damit der Winkel der Schraube zur Fixierungsvorrichtung eingestellt werden kann. Beispielsweise ist in der US-Patentschrift 5,954,722 eine polyaxiale Befestigungsplatte offenbart, die ein Loch in der Platte mit einer Hülse aufweist, die sich in dem Loch drehen kann. Wird eine Schraube durch die Hülse und das Loch in der Platte in einen Knochen eingesetzt, greift der Kopf der Schraube, der mit einem Gewinde versehen ist, in die Innenfläche der Hülse ein, die mit einem Gewinde versehen ist, damit sich die Hülse gegen die Wand des Lochs in der Platte ausdehnt, wodurch die Schraube in der gewünschten Winkelausrichtung zur Platte festgestellt wird. In der weiteren US-Patentschrift 5,902,303 ist eine Vorrichtung offenbart, wie sie im Oberbegriff von Anspruch 1 definiert ist.
  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine verbesserte Anordnung zum Fixieren von Knochen nach Anspruch 1, mit der ein vom Chirurgen gewählter Winkel einer Befestigungsschraube zur Fixierungsvorrichtung und das Sichern der Befestigungsschraube möglich sind, sobald die Schraube die gewünschte Ausrichtung aufweist.
  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Anordnung zum Fixieren von Knochen zum Befestigen einer Fixierungsvorrichtung wie einer Knochenplatte an einem Knochen. Die Anordnung weist eine Fixierungsvorrichtung, eine Hülse, eine Befestigungsschraube und eine Feststellschraube auf. Die Hülse weist eine Seitenwand mit einer Außenfläche auf, die so gestaltet und bemessen ist, dass sie sich in dem durchgehenden Loch der Fixierungsvorrichtung polyaxial drehen kann, und einer Innenfläche, die eine Bohrung definiert, die durch die obere und untere Fläche der Hülse verläuft. Die Seitenwand weist mindestens einen Schlitz auf, damit sich die Seitenwand nach außen gegen das durchgehende Loch der Fixierungsvorrichtung dehnen kann, um damit die Hülse in einem ausgewählten Winkel zur Achse des durchgehenden Lochs der Fixierungsvorrichtung festzustellen.
  • Die Befestigungsschraube weist einen Schaft mit Gewinde auf, der so gestaltet und bemessen ist, dass er durch die Bohrung der Hülse geführt werden kann und der schraubbar in einen Knochen eingesetzt werden kann, um die Hülse und die Fixierungsvorrichtung am Knochen zu befestigen. Der Kopf der Befestigungsschraube ist so gestaltet und bemessen, dass er in die Hülse eingesetzt werden kann und weist eine radiale Wand und ein offenes Ende auf, die eine Vertiefung definieren. Die radiale Seitenwand weist mindestens einen Spalt auf, damit sich die radiale Wand nach außen dehnen kann, wodurch die Seitenwand der Hülse nach außen gedehnt wird. Die Feststellschraube weist einen Körper mit Gewinde auf, der schraubbar im Kopf der Befestigungsschraube aufgenommen ist, um dadurch die radiale Wand der Befestigungsschraube nach außen zu dehnen. Die Feststellschraube weist ein spitz zulaufendes Ende auf. Die radiale Wand des Kopfs der Befestigungsschraube weist eine entsprechende spitz zulaufende Innenfläche auf.
  • Die Hülse kann im Wesentlichen die Form eines Kugelausschnitts aufweisen, wobei die Bohrung durch die Mittelachse der Hülse verläuft, senkrecht zur oberen und unteren Fläche. Bei einem Ausführungsbeispiel weist die Hülse einen ringförmigen Absatz auf und schließt der Kopf der Befestigungsschraube mit der oberen Fläche der Hülse bündig ab, wenn der Kopf der Befestigungsschraube an dem Absatz anliegt. Die Befestigungsschraube kann mit einem Rand versehen sein, der von der radialen Wand vorsteht, der auf dem ringförmigen Absatz aufliegt, wenn die Befestigungsschraube in den Knochen gedreht wurde.
  • Bei einer Ausführungsform weist die Seitenwand der Hülse mehrere Schlitze auf, die von der oberen Fläche der Hülse aus verlaufen. Ferner kann einer der Schlitze von der oberen Fläche vollständig durch die untere Fläche verlaufen. Um die Sicherheit der Hülse im durchgehenden Loch weiter zu erhöhen, kann die Außenfläche der Seitenwand der Hülse und/oder können die Wände des durchgehenden Lochs der Fixierungsvorrichtung mit Erhebungen versehen sein.
  • Damit in eine Bohrung kein Gewinde geschnitten werden muss, kann die Befestigungsschraube eine Schneidschraube sein. Die Befestigungsschraube könnte auch eine Bohrschraube sein. Bei einem Ausführungsbeispiel weist der Kopf der Befestigungsschraube einen spitz zulaufenden Abschnitt proximal vom Schaft mit Gewinde auf.
  • Bei einer Ausführungsform weist die Vertiefung der Befestigungsschraube eine untere Fläche mit einer Gewindebohrung auf, um zumindest einen Abschnitt des Körpers mit Gewinde der Feststellschraube schraubbar aufzunehmen.
  • Die Anordnung zum Fixieren von Knochen kann in einem Verfahren zum Befestigen einer Fixierungsvorrichtung mit einem durchgehenden Loch an einem Knochen verwendet werden. Eine Befestigungsschraube wird durch eine Hülse geführt, die sich im durchgehenden Loch einer Fixierungsvorrichtung befindet. Die Befestigungsschraube wird anschließend in einen Knochen gedreht. Nachdem der Schritt des Eindrehens beendet ist, wird die Befestigungsschraube an der Hülse und der Fixierungsvorrichtung festgestellt. Die Befestigungsschraube kann in einer Ausrichtung zur Fixierungsvorrichtung durch die Hülse geführt werden, die der Chirurg auswählt. Der Kopf der Befestigungsschraube wird gegen die Hülse gedehnt, um dadurch die Hülse an der Fixierungsvorrichtung festzustellen. In eine Vertiefung im Kopf der Befestigungsschraube wird eine Feststellschraube eingesetzt, um die Ausdehnung zu bewirken.
  • Bevorzugte Merkmale der vorliegenden Erfindung sind in den zugehörigen Zeichnungen offenbart, wobei ähnliche Bezugszeichen in den unterschiedlichen Ansichten immer ähnliche Elemente bezeichnen und wobei:
  • 1 eine Draufsicht einer Knochenplatte mit vier Löchern in der Platte zeigt, wobei jedes Loch in der Platte eine Hülse gemäß der vorliegenden Erfindung aufweist.
  • 2 eine Schnittdarstellung durch die Linie 1-1 von 1 zeigt.
  • 3 eine Draufsicht der Hülse von 1 und 2 zeigt.
  • 4 eine Schnittdarstellung durch die Linie 3-3 von 3 zeigt.
  • 5 eine perspektivische Darstellung der Hülse von 1 bis 4 zeigt.
  • 6 eine perspektivische Darstellung einer Anordnung zum Fixieren von Knochen gemäß der vorliegenden Erfindung mit einem Abschnitt der Befestigungsschraube zeigt, der im Querschnitt dargestellt ist, um das Einsetzen der Feststellschraube zu veranschaulichen.
  • 7 eine Draufsicht der Befestigungsschraube von 6 vor dem Einsetzen der Feststellschraube zeigt.
  • 8 eine Draufsicht der Feststellschraube von 6 zeigt.
  • 9 eine Schnittdarstellung einer Knochenplatte mit einer zweiten Ausführungsform der Hülse gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.
  • 10 eine Schnittdarstellung mit einem Bohrer in einem der Löcher in der Platte zeigt.
  • 11 eine Schnittdarstellung zeigt, in der die Befestigungsschrauben in die Hülsen eingesetzt werden.
  • 12 eine Schnittdarstellung zeigt, in der die Feststellschrauben in die Befestigungsschrauben eingesetzt werden.
  • Der Einfachheit halber wurden in den unterschiedlichen Ausführungsformen der Erfindung, die in den Zeichnungen dargestellt sind, dieselben oder entsprechende Elemente mit denselben Bezugszeichen versehen.
  • 1 und 2 zeigen eine Knochenfixierungsvorrichtung 10 mit den durchgehenden Löchern 12 zur Aufnahme eines Verbindungselements zum Befestigen der Vorrichtung 10 an einem Knochen. Obwohl die Vorrichtung 10 als Knochenplatte dargestellt ist, kann die Vorrichtung 10 jede geeignete Vorrichtung zur inneren und äußeren Fixierung sein. Beispiele für diese Vorrichtungen umfassen einen Fixateur externe, eine Klemme für einen Wirbelsäulenstab und Ähnliches. Jedes der durchgehenden Löcher 12 weist eine Hülse 14 auf.
  • Wie am deutlichsten in 3 bis 5 dargestellt ist, weist die Hülse 14 eine obere Fläche 16, eine untere Fläche 18 und eine Seitenwand 20 auf. Die Seitenwand 20 weist eine Außenfläche 22 auf, die so gestaltet und bemessen ist, dass sie sich in dem durchgehenden Loch 12 polyaxial drehen kann. Demzufolge und wie ausführlicher im Folgenden beschrieben ist, kann ein Verbindungselement, das durch eine Bohrung 24 gesteckt wird, die durch eine Innenfläche 26 der Hülse 14 definiert ist und sowohl durch die obere als auch die untere Fläche 16, 18 verläuft, in einer großen Vielzahl von Ausrichtungen zur Vorrichtung 10 eingesetzt werden. Bei einem Ausführungsbeispiel weist die Hülse 14 die Form eines Kugelausschnitts auf. Wahlweise kann die Hülse 14 die Form eines Kegelstumpfs aufweisen. Bei beiden Formen kann die Bohrung 24 durch die Mittel- und Längsachse senkrecht zu der parallelen oberen und unteren Fläche 16, 18 verlaufen.
  • Die Hülse 14 weist die Schlitze 28 auf, die sich an der Seitenwand 20 befinden. Durch die Schlitze 28 kann sich die Seitenwand 20 nach außen gegen das durchgehende Loch 12 dehnen. Durch diese Dehnung nach außen wird die Hülse 14 in der ausgewählten Ausrichtung zur Achse des durchgehenden Lochs 12 festgestellt. Um die Feststellwirkung bei der Ausdehnung zu verstärken, kann die Außenfläche 22 der Seitenwand 20 und/oder der Umfang der durchgehenden Löcher 12 mit den Erhebungen 30 versehen sein. Die Erhebungen 30 stellen eine zusätzliche Vorrichtung dar, damit sich die Hülse 14 bezüglich der Vorrichtung 10 nicht bewegt, sobald sich die Seitenwand 20 nach außen gedehnt hat. Obwohl die Hülse 14 mit vier Schlitzen dargestellt ist, kann jede Anzahl von Schlitzen verwendet werden, einschließlich einem, solange die gewählte Anzahl von Schlitzen für die Dehnung der Seitenwand 20 nach außen sorgt. Wie in 5 dargestellt ist, verläuft der Schlitz 28a von der oberen Fläche 16 durch die untere Fläche 18, während die restlichen Schlitze 28 nicht hindurch zur unteren Fläche 18 verlaufen. Die Schlitze 28 verlaufen alle von der oberen Fläche 16 der Hülse 14 aus. Die Schlitze 28 können jedoch, wie in 9 gezeigt ist, sowohl von der oberen als auch von der unteren Fläche 16, 18 aus verlaufen. Obwohl die Schlitze 28 von 9 in einem abwechselnden Muster verlaufen, können andere Muster verwendet werden.
  • Wie in 6 dargestellt ist, weist die Anordnung zum Fixieren von Knochen gemäß der vorliegenden Erfindung auch eine Befestigungsschraube 32 und eine Feststellschraube 34 auf. Die Befestigungsschraube 32 weist einen Schaft 36 mit Gewinde auf, der durch die Bohrung 24 der Hülse 14 geführt und in den Knochen gedreht wird, um die Hülse 14 und die Vorrichtung 10 am Knochen zu befestigen. Die Befestigungsschraube 32 kann selbstschneidend sein, damit in das Loch, das in den Knochen eingebracht wird, nicht vorher ein Gewinde geschnitten werden muss. Ferner kann die Befestigungsschraube 32 selbstschraubend sein, damit das Loch auch nicht vorgebohrt werden muss. Der Kopf 38 der Befestigungsschraube 32 sitzt im Wesentlichen in der Hülse 14, wenn die Befestigungsschraube 32 in den Knochen gedreht wurde. Bei einem Ausführungsbeispiel weist die Bohrung 24 einen ringförmigen Absatz 40 auf (4), sodass der Kopf 38 bündig mit der oberen Fläche 16 der Hülse 14 abschließt, wenn der Kopf 38 am Absatz 40 anliegt. Dies bewirkt ein geringes Profil der Fixierungsanordnung gemäß der vorliegenden Erfindung. Der Kopf 38 kann mit einem Rand 42 versehen sein, der von der radialen Wand 44 vorsteht. Der Rand 42 liegt auf dem Absatz 40 auf, wenn die Befestigungsschraube 32 in den Knochen gedreht wurde, um das Profil weiter zu verringern.
  • Die radiale Wand 44 weist den mindestens einen Spalt 46 auf, damit sich die radiale Wand 44 nach außen dehnen kann. Wenn der Kopf 38 in der Bohrung 24 der Hülse 14 sitzt, bewirkt somit die Dehnung der radialen Wand 44 der Befestigungsschraube 32 nach außen die Dehnung der Seitenwand 20 der Hülse 14 nach außen. Die Befestigungsschraube 32 weist einen spitz zulaufenden Abschnitt 48 proximal vom Schaft 36 mit Gewinde auf, um die Ausdehnungswirkung zu maximieren, wenn die Befestigungsschraube 32 durch die Bohrung 24 der Hülse 14 in den Knochen gedreht wird.
  • Da der Kopf 38 der Befestigungsschraube 32 am oberen Ende offen ist, definieren das offene Ende und die radiale Wand 44 eine Vertiefung 50, in die die Feststellschraube 34 eingesetzt wird, um die radiale Wand 44 nach außen zu dehnen. Die Feststellschraube 34 weist einen Körper 52 mit Gewinde auf, der in einem Sackloch 54 mit Innengewinde in der Befestigungsschraube 32 aufgenommen ist. Die radiale Wand 44 des Kopfs 38 der Befestigungsschraube 32 weist eine spitz zulaufende Innenfläche 56 auf, die mit dem spitz zulaufenden Ende 58 der Feststellschraube 34 zusammenwirkt, sodass das spitz zulaufende Ende 58 die radiale Wand 44 nach außen drückt, wenn die Feststellschraube 34 in das Sackloch 54 gedreht wird.
  • Während der Verwendung wird die Knochenfixierungsvorrichtung 10 an den Knochen gelegt (9). Wenn die Befestigungsschraube nicht selbstbohrend ist, wird durch den Knochen in der gewünschten Ausrichtung bezüglich der Vorrichtung 10 ein Loch gebohrt (10). Dies wird erreicht, indem die Hülse 14 im durchgehenden Loch 12 gedreht wird. Die Befestigungsschraube 32 wird durch die Hülse 14 geführt und in den Knochen gedreht, um die Vorrichtung 10 am Knochen zu befestigen (11). Der Kopf 38 kann mit einer Vorrichtung versehen sein, in die zum Eindrehen in den Knochen ein Schraubendreher passt. In 7 ist beispielsweise dargestellt, dass die Schlitze 28 zum Einsetzen in den Knochen ein Muster aufweisen, durch das die Schlitze 28 die Klinge eines Schraubendrehers aufnehmen können.
  • Nachdem die Befestigungsschraube 32 in den Knochen gedreht ist, wird anschließend die Feststellschraube 34 in die Vertiefung 50 eingesetzt. Während die Feststellschraube 34 in das Sackloch 54 mit Innengewinde gedreht wird, drückt das spitz zulaufende Ende 58 der Feststellschraube 34 gegen die radiale Wand 44 der Befestigungsschraube 32, um die Dehnung der radialen Wand 44 nach außen voranzutreiben. Durch diese Dehnung der radialen Wand nach außen wird wiederum die Dehnung der Seitenwand 20 der Hülse 14 nach außen bewirkt, wodurch die Befestigungsschraube 32, die Hülse 14 und die Vorrichtung 10 als ein starres Element am Knochen festgestellt wird. Da das Feststellen der Befestigungsschraube 32 erfolgt, nachdem die Befestigungsschraube 32 in den Knochen gedreht wurde, ist es einfacher, die Befestigungsschraube 32 in den Knochen einzusetzen als bei einigen Ausgestaltungen nach dem Stand der Technik, die ein gleichzeitiges Einsetzen und Feststellen bewirken. Ferner verbessert die Anordnung gemäß der vorliegenden Erfindung das Ineinandergreifen der Hülse 14 und der Befestigungsschraube 32, da während des Schritts des Feststellens der Kopf 38 mechanisch verformt wird (im Gegensatz zur ausschließlichen mechanischen Verformung der Hülse), um dazu beizutragen, dass es mit der Zeit zu keiner Lockerung kommt.
  • Obwohl zuvor verschiedene Darstellungen der vorliegenden Erfindung offenbart sind, sollte es sich verstehen, dass die verschiedenen Merkmale einzeln oder in jeder Verbindung davon verwendet werden können. Der Schutzumfang der vorliegenden Erfindung ist folglich definiert, wie er in den angehängten Ansprüchen dargelegt ist.

Claims (14)

  1. Anordnung zum Fixieren von Knochen, aufweisend: eine Fixierungsvorrichtung (10) mit einem durchgehenden Loch (12); eine Hülse (14) mit: einer oberen und unteren Fläche (16; 18); einer Seitenwand (20) mit einer Außenfläche (22), die so gestaltet und bemessen ist, dass sie sich in dem durchgehenden Loch (12) der Fixierungsvorrichtung (10) polyaxial drehen kann, und einer Innenfläche (26), die eine Bohrung (24) definiert, die durch die obere und untere Fläche (16; 18) verläuft; und mindestens einem Schlitz (28; 28a), der sich an der Seitenwand (20) befindet, damit sich die Seitenwand (20) nach außen gegen das durchgehende Loch (12) der Fixierungsvorrichtung (10) dehnen kann, um damit die Hülse (14) in einem ausgewählten Winkel zur Achse des durchgehenden Lochs (12) der Fixierungsvorrichtung (10) festzustellen; eine Befestigungsschraube (32) mit: einem Schaft (36) mit Gewinde, der so gestaltet und bemessen ist, dass er durch die Bohrung (24) der Hülse (14) geführt werden kann und der schraubbar in einen Knochen eingesetzt werden kann, um die Hülse (14) und die Fixierungsvorrichtung (10) am Knochen zu befestigen; einem Kopf (38), der so gestaltet und bemessen ist, dass er in die Hülse (14) eingesetzt werden kann, und der eine radiale Wand (44) und ein offenes Ende aufweist, die eine Vertiefung (50) definieren; und mindestens einem Spalt (46), der sich an der radialen Wand (44) befindet, damit sich die radiale Wand (44) nach außen dehnen kann, wodurch die Seitenwand (20) der Hülse (14) nach außen gedehnt wird; dadurch gekennzeichnet, dass eine Feststellschraube (34) mit einem sich verjüngenden Ende (58) und einem Körper (52) mit Gewinde vorgesehen ist, wobei die Feststellschraube (34) schraubbar im Kopf (38) der Befestigungsschraube (32) aufgenommen ist und dass die radiale Wand (44) eine sich verjüngende Innenfläche (56) aufweist, die mit dem sich verjüngenden Ende (58) der Feststellschraube (34) zusammenwirkt, um dadurch die radiale Wand (44) der Befestigungsschraube (32) nach außen zu dehnen.
  2. Anordnung zum Fixieren von Knochen nach Anspruch 1, wobei die Fixierungsvorrichtung (10) eine Knochenplatte ist.
  3. Anordnung zum Fixieren von Knochen nach Anspruch 1, wobei die Hülse (14) im Wesentlichen die Form eines Kugelausschnitts mit einer mittigen Längsachse aufweist.
  4. Anordnung zum Fixieren von Knochen nach Anspruch 3, wobei die Bohrung (24) durch die Mittelachse der Hülse (14) verläuft und senkrecht zur oberen und unteren Fläche (16; 18) ist.
  5. Anordnung zum Fixieren von Knochen nach Anspruch 1, wobei die Bohrung (24) der Hülse (14) einen ringförmigen Absatz (40) aufweist und der Kopf (38) der Befestigungsschraube (32) mit der oberen Fläche (16) der Hülse (14) bündig abschließt, wenn der Kopf (38) der Befestigungsschraube (32) an dem Absatz (40) anliegt.
  6. Anordnung zum Fixieren von Knochen nach Anspruch 5, wobei der Kopf (38) der Befestigungsschraube (32) einen Rand (42) aufweist, die von der radialen Wand (44) vorsteht.
  7. Anordnung zum Fixieren von Knochen nach Anspruch 1, wobei der mindestens eine Schlitz (28; 28a) mehrere Schlitze (28; 28a) umfasst, die von der oberen Fläche (16) der Hülse (14) aus verlaufen.
  8. Anordnung zum Fixieren von Knochen nach Anspruch 7, wobei einer von den mehreren Schlitzen (28; 28a) von der oberen Fläche (16) durch die untere Fläche (18) verläuft.
  9. Anordnung zum Fixieren von Knochen nach Anspruch 1, wobei die Außenfläche (22) der Seitenwand (20) der Hülse (14) die Erhebungen (30) aufweist.
  10. Anordnung zum Fixieren von Knochen nach Anspruch 1, wobei das durchgehende Loch (12) der Fixierungsvorrichtung (10) die Erhebungen (30) aufweist.
  11. Anordnung zum Fixieren von Knochen nach Anspruch 1, wobei die Befestigungsschraube (32) eine Schneidschraube ist.
  12. Anordnung zum Fixieren von Knochen nach Anspruch 1, wobei die Befestigungsschraube (32) eine Bohrschraube ist.
  13. Anordnung zum Fixieren von Knochen nach Anspruch 1, wobei der Kopf (38) der Befestigungsschraube (32) einen sich verjüngenden Abschnitt proximal vom Schaft (36) mit Gewinde aufweist.
  14. Anordnung zum Fixieren von Knochen nach Anspruch 1, wobei die Vertiefung (50) der Befestigungsschraube (32) eine untere Fläche mit einer Gewindebohrung aufweist, um zumindest einen Abschnitt des Körpers (52) mit Gewinde der Feststellschraube (34) schraubbar aufzunehmen.
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