WO1998031293A1 - Pedicle screw with double thread - Google Patents

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WO1998031293A1
WO1998031293A1 PCT/CH1997/000011 CH9700011W WO9831293A1 WO 1998031293 A1 WO1998031293 A1 WO 1998031293A1 CH 9700011 W CH9700011 W CH 9700011W WO 9831293 A1 WO9831293 A1 WO 9831293A1
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pedicle screw
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shaft part
start thread
designed
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Thomas Amrein
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Synthes Ag Chur
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    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B17/00—Surgical instruments, devices or methods, e.g. tourniquets
    • A61B17/56—Surgical instruments or methods for treatment of bones or joints; Devices specially adapted therefor
    • A61B17/58—Surgical instruments or methods for treatment of bones or joints; Devices specially adapted therefor for osteosynthesis, e.g. bone plates, screws, setting implements or the like
    • A61B17/68—Internal fixation devices, including fasteners and spinal fixators, even if a part thereof projects from the skin
    • A61B17/84—Fasteners therefor or fasteners being internal fixation devices
    • A61B17/86—Pins or screws or threaded wires; nuts therefor

Definitions

  • the invention relates to a pedicle screw according to the preamble of claim 1.
  • the invention seeks to remedy this.
  • the invention is based on the problem that at least 4 pedicle screws have to be implanted per operation and that a shorter installation time of the pedicle screws saves the patient avoidable operating time.
  • the invention solves the problem with a pedicle screw, which has the features of claim 1.
  • This provides the advantage that, with the same holding force in the bone tissue, the pedicle screw performs an x-fold axial displacement along the screw axis per revolution and can therefore be screwed into the bone more quickly, as is possible with single-screw screws according to the prior art.
  • the pitch angle ⁇ of the two-start thread is expediently between 7 ° and 11 °, preferably between
  • the outside diameter of the two-start thread is 5-8 mm, preferably 4-7 mm and the thread pitch P is 2.0-4 mm, preferably 2.5-3.5 mm.
  • the flank angle diameter d of the two-start thread is 3 - 9 mm, preferably 4 - 8 mm and the depth of the two-start thread is 0.4 - 0.8 mm, preferably 0.5 - 0.7 mm.
  • the shaft part can be a cone, preferably with a
  • the shaft part is advantageously designed as a drill tip, awl or trocar.
  • the terminal, free part of the shaft part is thread-free.
  • the shaft part of the pedicle screw is self-tapping (with one or more cutting grooves) or is designed to be displacing. It has the advantage that the pedicle screw can be easily screwed into the bone and that it is well anchored in the bone.
  • the core diameter of the shaft part having the two-start thread tapers conically towards the free end part of the shaft part.
  • the outside diameter of the two-start thread can either also taper conically in the same direction or remain constant.
  • the conical design - with a cone angle of approximately 3.5 ° - results in a further improvement in the clinically achievable results.
  • 1 a perspective view of a pedicle screw according to the invention with a longitudinal member inserted therein; 2: a modified pedicle screw according to the invention with a drill tip;
  • the pedicle screw according to the invention shown in FIG. 1 essentially has a head part 1 and a shaft part 3.
  • the head part 1 is designed to receive a side member 2 and for this purpose has two legs 5, 6, between which the side member 2 can be inserted from above.
  • Fixing the side member 2 can be done in a known manner with a
  • Fixation screw 7 take place, whose external thread 8 fits to the internal thread 9 attached to the legs 5, 6.
  • the shaft part 3 is designed for anchoring in the bone and has a two-start thread 4 for this purpose.
  • the two-start thread 4 is shown in detail in FIG. 2 and has a pitch angle ⁇ of 9 °.
  • the flank angle diameter d of the two-start thread 4 is 6 mm.
  • the outside diameter of the two-start thread 4 is expediently 5.5 mm.
  • the thread pitch P of the two-start thread 4 is expediently 3 mm.
  • the depth of the two-start thread 4 is 0.6 mm.
  • Fig. 1 the front (unthreaded) end of Schaftteil ⁇ 3 is designed as a cone with a cone angle of 15 °.
  • the locking mechanism not essential to the invention for the fixation of the longitudinal beam 1 in the head part 1 of the pedicle screw can also be carried out differently than shown in Fig. 1, namely ge ass the known designs in this field.
  • the yoke-like design of the head part 1 with the two legs 5, 6 can be replaced by a laterally open recess and the fixation screw 7 can also be designed as a cap, which extends over the two legs 5, 6, which must then have a corresponding external thread .
  • 2 to 5 show variants of the front end of the shaft part 3, all other structural details corresponding to those of the embodiment of FIG. 1.
  • the front shaft part 3 is designed as a drill tip, in FIG. 3 as an awl, in FIG. 4 as a trocar and in FIG. 5, the terminal, free part of the shaft part 3 is self-tapping with one or more cutting grooves 13 is.
  • the core diameter can be constant (as shown in the figures) or can taper conically towards the free end part of the sheep part.
  • the outside diameter of the two-start thread can either also taper conically in the same direction or remain constant.

Abstract

The invention relates to a pedicle screw comprising a head (1) designed to receive a longitudinal handle (2) and a shank (3) designed for anchoring in the bone. The shank (3) has a double thread (4) with an angle of helix beta ranging from 5 DEG to 16 DEG .

Description

Pedikelschrank» mit z βiqänqiore GewindePedicle cabinet »with z βiqänqiore thread
Die Erfindung betrifft eine Pedikelschraube gemass dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The invention relates to a pedicle screw according to the preamble of claim 1.
Aus der US-A 4,887,596 SHERMAN ist bereits eine derartige Pedikelschraube bekannt. Die Nachteile dieser bekannten Pedikelschraube bestehen darin, dass der knochenseitige Teil der Schraube, der mit einem aus dem Stand der Technik bekannten Knochengewinde versehen ist, in zeitraubender Weise in den knöchernen Pedikel eingedreht werden muss .Such a pedicle screw is already known from US-A 4,887,596 SHERMAN. The disadvantages of this known pedicle screw are that the bone-side part of the screw, which is provided with a bone thread known from the prior art, has to be screwed into the bony pedicle in a time-consuming manner.
Hier will die Erfindung Abhilfe schaffen. Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, dass pro Operation mindestens 4 Pedikelschrauben implantiert werden müssen und dass eine kürzere Einbaudauer der Pedikelschrauben dem Patienten vermeidbare Operationszeit erspart.The invention seeks to remedy this. The invention is based on the problem that at least 4 pedicle screws have to be implanted per operation and that a shorter installation time of the pedicle screws saves the patient avoidable operating time.
Die Erfindung löst die gestellte Aufgabe mit einer Pedikelschraube, welche die Merkmale des Anspruchs 1 aufweist. Damit ist der Vorteil erzielbar, dass bei gleicher Haltekraft im Knochengewebe, die Pedikelschraube pro Umdrehung eine x-fache Axialverschiebung entlang der Schraubenachse ausführt und somit schneller in den Knochen eingedreht werden kann, wie dies mit eingängigen Schrauben nach dem Stand der Technik möglich ist.The invention solves the problem with a pedicle screw, which has the features of claim 1. This provides the advantage that, with the same holding force in the bone tissue, the pedicle screw performs an x-fold axial displacement along the screw axis per revolution and can therefore be screwed into the bone more quickly, as is possible with single-screw screws according to the prior art.
Zweckmässigerweise beträgt der Steigungswinkel ß des zweigängigen Gewindes zwischen 7° - 11°, vorzugsweise zwischenThe pitch angle β of the two-start thread is expediently between 7 ° and 11 °, preferably between
8° und 10° .8 ° and 10 °.
Der Aussendurchmeεser des zweigängigen Gewindes beträgt 5 - 8 mm, vorzugsweise 4 - 7 mm und die Gewindesteigung P 2,0 - 4 mm, vorzugsweise 2,5 - 3,5 mm.The outside diameter of the two-start thread is 5-8 mm, preferably 4-7 mm and the thread pitch P is 2.0-4 mm, preferably 2.5-3.5 mm.
Der Flankenwinkel-Durchmesser d des zweigängigen Gewindes beträgt 3 - 9 mm, vorzugsweise 4 - 8 mm und die Tiefe des zweigängigen Gewindes 0, 4 - 0,8 mm, vorzugsweise 0,5 - 0,7 mm.The flank angle diameter d of the two-start thread is 3 - 9 mm, preferably 4 - 8 mm and the depth of the two-start thread is 0.4 - 0.8 mm, preferably 0.5 - 0.7 mm.
Die Beziehung zwischen dem Steigungswinkel ß einerseits und der Gewindesteigung P (Axialverschiebung bei einer Umdrehung der Schraube in mm) sowie dem Flankenwinkel-Durchmesser d [in mm] gehorcht der Formel :The relationship between the pitch angle ß on the one hand and the thread pitch P (axial displacement when the screw rotates in mm) and the flank angle diameter d [in mm] obeys the formula:
Figure imgf000004_0001
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Der Schaftteil kann als Konus, vorzugsweise mit einemThe shaft part can be a cone, preferably with a
Konuswinkel von 10° - 20° ausgebildet sein. Vorteilhafterweise ist der Schaftteil als Bohrspitze, Ahle oder Trokar ausgebildet . Bei einer besonderen Ausführungsform ist der endständige, freie Teil des Schaftteils gewindefrei ausgebildet.Cone angle of 10 ° - 20 °. The shaft part is advantageously designed as a drill tip, awl or trocar. In a special embodiment, the terminal, free part of the shaft part is thread-free.
Eine bevorzugte Weiterbildung besteht darin, dass der Schaftteil der Pedikelschraube selbstschneidend (mit einer oder mehreren Schneidnuten), beziehungsweise verdrängend gestaltet ist. Sie hat den Vorteil, dass sich die Pedikelschraube leicht in den Knochen eindrehen lässt und dass sich eine gute Verankerung im Knochen ergibt .A preferred development is that the shaft part of the pedicle screw is self-tapping (with one or more cutting grooves) or is designed to be displacing. It has the advantage that the pedicle screw can be easily screwed into the bone and that it is well anchored in the bone.
Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform verjüngt sich der Kerndurchmesser, des das zweigängige Gewinde aufweisenden Schaftteils, gegen das endständige, freie Teil des Schafteils hin konisch. Der Aussendurchmesser des zweigängigen Gewindes kann sich entweder ebenfalls in die gleiche Richtung hin konisch verjüngen oder konstant bleiben. Die konische Ausbildung - mit einem Konuswinkel von etwa 3,5° - ergibt eine weitere Verbesserung der klinisch erreichbaren Resultate.In a further preferred embodiment, the core diameter of the shaft part having the two-start thread tapers conically towards the free end part of the shaft part. The outside diameter of the two-start thread can either also taper conically in the same direction or remain constant. The conical design - with a cone angle of approximately 3.5 ° - results in a further improvement in the clinically achievable results.
Die Erfindung und Weiterbildungen der Erfindung werden im folgenden anhand der teilweise schematischen Darstellungen mehrerer Ausführungsbeispiele noch näher erläutert. Es zeigen:The invention and further developments of the invention are explained in more detail below on the basis of the partially schematic representations of several exemplary embodiments. Show it:
Fig. 1 : eine perspektivische Ansicht einer erfindungsgemässen Pedikelschraube mit einem darin eingelegten Längsträger; Fig. 2 : eine modifizierte erfindungsgemässe Pedikelschraube mit einer Bohrspitze;1: a perspective view of a pedicle screw according to the invention with a longitudinal member inserted therein; 2: a modified pedicle screw according to the invention with a drill tip;
Fig. 3 : eine modifizierte erfindungsgemässe Pedikelschraube mit einem als Ahle ausgebildeten Schaftteil;3: a modified pedicle screw according to the invention with a shaft part designed as an awl;
Fig. 4 : eine modifizierte erfindungsgemässe Pedikelschraube mit einem konisch ausgebildeten Schaftteil;4: a modified pedicle screw according to the invention with a conical shaft part;
Fig. 5 : eine modifizierte erfindungsgemässe Pedikelschraube mit einem als Trokar ausgebildeten Schaftteil; und5: a modified pedicle screw according to the invention with a shaft part designed as a trocar; and
Fig. 6 : eine modifizierte erfindungsgemässe Pedikelschraube mit einem endständig gewindefrei ausgebildeten selbstschneidenden Schaftteil.6: a modified pedicle screw according to the invention with a self-tapping shaft part which is designed to be thread-free at the end.
Die in Fig. 1 dargestellte erfindungsgemässe Pedikelschraube weist im wesentlichen einem Kopfteil 1 und einen Schaftteil 3 auf .The pedicle screw according to the invention shown in FIG. 1 essentially has a head part 1 and a shaft part 3.
Der Kopfteil 1 ist zur Aufnahme eines Längsträgers 2 ausgebildet und weist zu diesem Zweck zwei Schenkel 5,6 auf, zwischen welchen der Längsträger 2 von oben eingelegt werden kann. DieThe head part 1 is designed to receive a side member 2 and for this purpose has two legs 5, 6, between which the side member 2 can be inserted from above. The
Fixierung des Längsträger 2 kann auf bekannte Art mit einerFixing the side member 2 can be done in a known manner with a
Fixationsschraube 7 erfolgen, deren Aussengewinde 8 zu dem auf den Schenkeln 5,6 angebrachten Innengewinde 9 passt.Fixation screw 7 take place, whose external thread 8 fits to the internal thread 9 attached to the legs 5, 6.
Der Schaftteil 3 ist zur Verankerung im Knochen ausgebildet und weist zu diesem Zweck ein zweigängiges Gewinde 4 auf . Das zweigängiges Gewinde 4 ist im Detail in Fig. 2 dargestellt und weist einen Steigungswinkel ß von 9° auf.The shaft part 3 is designed for anchoring in the bone and has a two-start thread 4 for this purpose. The two-start thread 4 is shown in detail in FIG. 2 and has a pitch angle β of 9 °.
Der Flankenwinkel-Durchmesser d des zweigängigen Gewindes 4 beträgt 6 mm.The flank angle diameter d of the two-start thread 4 is 6 mm.
Der Aussendurchmesser des zweigängigen Gewindes 4 beträgt zweckmässigerweise 5,5 mm.The outside diameter of the two-start thread 4 is expediently 5.5 mm.
Die Gewindesteigung P des zweigängigen Gewindes 4 beträgt zweckmässigerweise 3 mm.The thread pitch P of the two-start thread 4 is expediently 3 mm.
Die Tiefe des zweigängigen Gewindes 4 beträgt 0,6 mm.The depth of the two-start thread 4 is 0.6 mm.
In Fig. 1 ist die das vordere (gewindelose) Ende des Schaftteilε 3 als Konus mit einem Konuswinkel von 15° ausgebildet.In Fig. 1, the front (unthreaded) end of Schaftteilε 3 is designed as a cone with a cone angle of 15 °.
Der nicht erfindungswesentliche Verschlussmechanismus für die Fixation des Längsträgers 1 im Kopfteil 1 der Pedikelschraube kann auch anders als in Fig. 1 dargestellt ausgeführt werden, und zwar ge ass den bekannten Ausführungen auf diesem Gebiet. Insbesondere kann die jochartige Ausbildung des Kopfteils 1 mit den beiden Schenkeln 5,6 durch eine seitlich geöffnete Ausnehmung ersetzt werden und die Fixationsschraube 7 kann auch als Kappe ausgebildet sein, welche über die beiden Schenkel 5,6 greift, die dann ein entsprechendes Aussengewinde aufweisen müssen. In den Fig. 2 bis 5 sind Varianten des vorderen Endes des Schaftteils 3 dargestellt, wobei alle übrigen konstruktiven Details denjenigen der Ausführung von Fig. 1 entsprechen.The locking mechanism not essential to the invention for the fixation of the longitudinal beam 1 in the head part 1 of the pedicle screw can also be carried out differently than shown in Fig. 1, namely ge ass the known designs in this field. In particular, the yoke-like design of the head part 1 with the two legs 5, 6 can be replaced by a laterally open recess and the fixation screw 7 can also be designed as a cap, which extends over the two legs 5, 6, which must then have a corresponding external thread . 2 to 5 show variants of the front end of the shaft part 3, all other structural details corresponding to those of the embodiment of FIG. 1.
In Fig. 2 ist eine das vordere Schaftteil 3 als Bohrspitze ausgebildet ist, in Fig. 3 als Ahle, in Fig. 4 als Trokar und in Fig. 5 ist der endständige, freie Teil des Schaftteils 3 selbstschneidend mit einer oder mehreren Schneidnuten 13 ausgebildet ist.In FIG. 2, the front shaft part 3 is designed as a drill tip, in FIG. 3 as an awl, in FIG. 4 as a trocar and in FIG. 5, the terminal, free part of the shaft part 3 is self-tapping with one or more cutting grooves 13 is.
Bei sämtlichen Ausführungsformen kann der Kerndurchmesser konstant ausgebildet sein (wie in den Figuren dargestellt) oder aber sich gegen das endständige, freie Teil des Schafteils hin konisch verjüngen. Der Aussendurchmesser des zweigängigen Gewindes kann sich in diesem Fall entweder ebenfalls in die gleiche Richtung hin konisch verjüngen oder konstant bleiben. In all of the embodiments, the core diameter can be constant (as shown in the figures) or can taper conically towards the free end part of the sheep part. In this case, the outside diameter of the two-start thread can either also taper conically in the same direction or remain constant.

Claims

Patentansprüche claims
1. Pedikelschraube mit einem Kopfteil (1), der zur Aufnahme eines Längsträgers (2) ausgebildet ist, und einem Schaftteil (3) , der zur Verankerung im Knochen ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass1. Pedicle screw with a head part (1), which is designed to receive a side member (2), and a shaft part (3), which is designed to be anchored in the bone, characterized in that
A) der Schaftteil (3) ein zweigängiges Gewinde (4) aufweist, undA) the shaft part (3) has a two-start thread (4), and
B) der Steigungswinkel ß des zweigängigen Gewindes (4) zwischen 5° und 16° liegt.B) the pitch angle β of the two-start thread (4) is between 5 ° and 16 °.
2. Pedikelschraube nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Steigungswinkel ß des zweigängigen Gewindes (4) zwischen 7° - 11°, vorzugsweise zwischen 8° und 10° liegt.2. Pedicle screw according to claim 1, characterized in that the pitch angle β of the two-start thread (4) is between 7 ° and 11 °, preferably between 8 ° and 10 °.
3. Pedikelschraube nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Aussendurchmesser des zweigängigen Gewindes (4) 5 - 8 mm, vorzugsweise 4 - 7 mm beträgt.3. Pedicle screw according to claim 1 or 2, characterized in that the outer diameter of the two-start thread (4) is 5-8 mm, preferably 4-7 mm.
4. Pedikelschraube nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Gewindesteigung P des zweigängigen Gewindes (4) 2 , 0 - 4 mm , vorzugsweise 2,5 - 3,5 mm beträgt.4. Pedicle screw according to one of claims 1 to 3, characterized in that the thread pitch P of the two-start thread (4) is 2, 0 - 4 mm, preferably 2.5 - 3.5 mm.
5. Pedikelschraube nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Flankenwinkel-Durchmesser d des zweigängigen Gewindes (4) 3 - 9 mm, vorzugsweise 4 - 8 mm beträgt . 5. Pedicle screw according to one of claims 1 to 4, characterized in that the flank angle diameter d of the two-start thread (4) is 3-9 mm, preferably 4-8 mm.
6. Pedikelschraube nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Tiefe des zweigängigen Gewindes (4) 0, 4 - 0,8 mm, vorzugsweise 0,5 - 0,7 mm beträgt.6. Pedicle screw according to one of claims 1 to 5, characterized in that the depth of the two-start thread (4) is 0, 4 - 0.8 mm, preferably 0.5 - 0.7 mm.
7. Pedikelschraube nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der endstandige, freie Teil des Schaftteils (3) als Bohrspitze ausgebildet ist.7. Pedicle screw according to one of claims 1 to 6, characterized in that the terminal, free part of the shaft part (3) is designed as a drill tip.
8. Pedikelschraube nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der endständige, freie Teil des Schaftteils (3) als Konus, vorzugsweise mit einem Konuswinkel von 10° - 20° ausgebildet ist.8. Pedicle screw according to one of claims 1 to 6, characterized in that the terminal, free part of the shaft part (3) is designed as a cone, preferably with a cone angle of 10 ° - 20 °.
9. Pedikelschraube nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der endständige, freie Teil des Schaftteils (3) als Ahle ausgebildet ist.9. Pedicle screw according to one of claims 1 to 6, characterized in that the terminal, free part of the shaft part (3) is designed as an awl.
10. Pedikelschraube nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der endständige, freie Teil des Schaftteils (3) als Trokar ausgebildet ist.10. Pedicle screw according to one of claims 1 to 6, characterized in that the terminal, free part of the shaft part (3) is designed as a trocar.
11. Pedikelschraube nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der endständige, freie Teil des Schaftteils (3) gewindefrei ausgebildet ist. 11. Pedicle screw according to one of claims 1 to 6, characterized in that the terminal, free part of the shaft part (3) is thread-free.
12. Pedikelschraube nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der endständige, freie Teil des Schaftteils (3) selbstschneidend mit einer oder mehreren Schneidnuten (13) ausgebildet ist.12. Pedicle screw according to one of claims 1 to 6, characterized in that the terminal, free part of the shaft part (3) is self-tapping with one or more cutting grooves (13).
13. Pedikelschraube nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Kerndurchmesser, des ein zweigängiges Gewinde (4) aufweisenden Schaftteils (3) , sich gegen sein endständiges, freies Teil hin konisch verjüngt, vorzugsweise mit einem Konuswinkel von 3° - 4°.13. Pedicle screw according to one of claims 1 to 12, characterized in that the core diameter of the shaft part (3) having a two-start thread (4) tapers conically towards its terminal, free part, preferably with a cone angle of 3 °. 4 °.
14. Pedikelschraube nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Aussendurchmesser des zweigängigen Gewindes (4) sich gegen den endständigen, freie Teil des Schaftteils (3) hin konisch verjüngt, vorzugsweise mit einem Konuswinkel von 3° - 4° .14. Pedicle screw according to claim 13, characterized in that the outer diameter of the two-start thread (4) tapers conically towards the terminal, free part of the shaft part (3), preferably with a cone angle of 3 ° - 4 °.
15. Pedikelschraube nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Aussendurchmesser des zweigängigen Gewindes (4) konstant ist . 15. Pedicle screw according to claim 13, characterized in that the outer diameter of the two-start thread (4) is constant.
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