DE3442004C1

DE3442004C1 - Bone fixation apparatus for the treatment of fractures

Info

Publication number: DE3442004C1
Application number: DE19843442004
Authority: DE
Inventors: Heinz Dr.Med. Otte; Wolf-Dieter Dr.med. 8712 Volkach Otte
Original assignee: Otte Heinz Drmed 8712 Volkach De; OTTE ULRICH 8712 VOLKACH DE; Otte Wolf-Dieter Drmed 8217 Volkach De
Current assignee: Otte Heinz Drmed 8712 Volkach De; OTTE ULRICH 8712 VOLKACH DE; Otte Wolf-Dieter Drmed 8217 Volkach De
Priority date: 1984-11-16
Filing date: 1984-11-16
Publication date: 1986-04-24
Also published as: ATA329885A; AT388498B

Abstract

The invention describes a bone fixation apparatus for the treatment of fractures, comprising a bone fixing plate 1 having screw holes 3 and screws 2 by means of which bone fragments are fixed on the plate 1. The bone fixing plate 1 has on its underside sharp ridges 5 between which shallow grooves 6 are formed, so that of the forces acting between the bone fragments and the plate only the longitudinal forces are transmitted via the screws, whereas components in the transverse direction resulting from lateral forces, bending forces or rotational forces are absorbed by the ridges. <IMAGE>

Description

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die von den Knochen über die Schrauben auf das flächige Bauteil übertragenen Kräfte, insbesondere Drehkräfte, zu vermindern, ohne die möglicherweise erforderliche Verschieblichkeit der Knochenbruchstücke in Längsrichtung zu sperren. Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 gekennzeichnete Erfindung gelöst. Die in einer Richtung verlaufenden scharfkantigen Grate ermöglichen eine Verschiebung des Knochens relativ zum flä- chigen Bauteil in Richtung der Grate, jedoch nicht senkrecht hierzu, und insofern auch nicht eine gegenseitige Verdrehbewegung. Da Querkräfte durch die Grate aufgenommen werden, sind die Schrauben hiervon entlastet und werden insoweit nicht auf Scherung beansprucht. Die Schrauben zum Befestigen des flächigen Bauteils brauchen nicht mit aller Kraft festgezogen zu werden, die Längsrillen ermöglichen ohne weiteres das Aufeinanderzulaufen der beiden Bruchstücke bei unveränderter Stabilisierung in Längsrichtung und zwischen den Graten ist die Flächenpressung am Knochen so gering, daß dort befindliche Gefäße geschont werden und auch an der an der Platte anliegenden Knochenseite eine Neueinsprossung von Gefäßen möglich ist. Hierdurch ist die Heilungsphase an den Bruchstücken in besonderem Maße verbessert. The invention is based on the object of the bones over Forces transmitted by the screws to the flat component, in particular torsional forces, to reduce without the possibly necessary displacement of the bone fragments to lock in the longitudinal direction. This task is characterized by that in claim 1 Invention solved. The sharp-edged ridges running in one direction make it possible a displacement of the bone relative to the flat like component in Direction of the ridges, but not perpendicular thereto, and so not one mutual twisting movement. Since transverse forces are absorbed by the ridges, the screws are relieved of this and are therefore not subjected to shear stress. The screws for fastening the flat component do not need all the strength to be tightened, the longitudinal grooves allow them to easily run together of the two fragments with unchanged stabilization in the longitudinal direction and between the burrs, the surface pressure on the bone is so low that there are vessels are spared and also on the side of the bone adjacent to the plate a new sprout of vessels is possible. As a result, the healing phase on the fragments is in particularly improved.

Die Form der flächigen Bauteile kann je nach zu behandelndem Knochen unterschiedlich sein, beispielsweise breitflächig für Plattenknochen und schienenartig für Röhrenknochen, eine bevorzugte Anwendung ist jedoch die für Röhrenknochen in der Ausführung nach Anspruch 2, die von den üblichen Knochenfixierplattenformen ausgeht. Hierbei bilden die Rechteck-Außenkanten die seitlich äußersten Grate, während dazwischen wenigstens noch ein weiterer Grat verläuft, da die Außengrate allein unter Umständen keine ausreichende Anlage am Röhrenknochen haben. Bei einer erprobten Ausführung weist das 16 mm breite rechteckige Bauteil einschließlich der Rechteckkanten fünf Grate im Abstand von 4 mm auf. Die Bemessung nach Anspruch 4 ergibt hierbei eine zweckmäßige Abstimmung der HaI-teerfordernisse auf die Eigenschaften des Knochenmaterials. The shape of the flat components can vary depending on the bone to be treated be different, for example broad for plate bones and splint-like for long bones, but a preferred application is for long bones in of the embodiment of claim 2 which are of conventional bone fixation plate shapes goes out. The outer edges of the rectangle form the outermost ridges on the sides, while in between at least another ridge runs, since the outer ridges alone may not have sufficient contact with the long bone. With a tried and tested Execution shows the 16 mm wide rectangular component including the rectangular edges five ridges 4 mm apart. The measurement according to claim 4 results here an appropriate coordination of the halftone requirements with the properties of the bone material.

In Anpassung an die mehr oder weniger zylindrische Außenform von Röhrenknochen kann die mit den Graten und Rillen versehene Auflagefläche des flächigen Bauteils nach Anspruch 5 eine ebenfalls zylindrische Hüllkurve aufweisen, so daß sämtliche Grate im wesentlichen mit gleicher Andrückkraft am Knochen aufliegen. In adaptation to the more or less cylindrical outer shape of Long bones can be the supporting surface of the flat, which is provided with ridges and grooves Component according to claim 5 also have a cylindrical envelope curve, so that all burrs rest on the bone with essentially the same pressing force.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der langgestreckten rechteckigen Platte ist diese nach Anspruch 6 entlang ihren Längskanten so abgerundet, daß sie, die zwischen Knochen und Knochenhaut eingefügt wird, nicht seitlich Zwickel bildet, die sich mit Blut füllen und den Heilungsvorgang verzögern. According to a preferred embodiment of the elongated rectangular Plate this is rounded according to claim 6 along its longitudinal edges so that it, which is inserted between the bone and periosteum, does not form gussets at the side, which fill with blood and delay the healing process.

Als Material für das flächige Bauteil und für die Schrauben wird ein biokompatibles Metall bevorzugt, insbesondere nach Anspruch 8 Niob und/oder Tantal, die sich im Körper inert verhalten, also weder selbst korrodieren noch den Körper mit Metallionen beliefern. As the material for the flat component and for the screws a biocompatible metal is preferred, in particular according to claim 8 and / or niobium Tantalum, which behave inertly in the body, i.e. neither corrode nor the Supply the body with metal ions.

Die Korrosionssicherheit kann durch anodische Oxidation der Oberfläche des Bauteils noch verbessert werden, wobei an Stellen, an denen die Oxidschicht verletzt wird, sich eine neue Oxidschicht bildet. Von den bevorzugten Metallen weist Niob den Vorteil des geringeren Gewichts auf, während Tantal härter und mit größerer Festigkeit herstellbar ist.The protection against corrosion can be achieved by anodic oxidation of the surface of the component can be improved, at points where the oxide layer is injured, a new oxide layer forms. One of the preferred metals Niobium has the advantage of lighter weight, while tantalum is harder and with greater weight Strength can be produced.

Die Maßnahme nach Anspruch 10 dient dem Zweck, daß die zur Fixierung der Knochenbruchstücke am flächigen Bauteil verwendeten Schrauben an der Bauteiloberseite sich so in die Schraublöcher einsenken, daß der Schraubenkopf nicht nennenswert über die Plattenoberfläche hinausragt, auch wenn, wie es die erfindungsgemäße Ausführung mit Graten und Rillen erlaubt, die Schrauben nicht übermäßig festgezogen werden. The measure according to claim 10 serves the purpose that the fixation of the bone fragments on the flat component, screws used on the top of the component countersink into the screw holes so that the screw head is not noticeable protrudes beyond the plate surface, even if, as is the case with the embodiment according to the invention with burrs and grooves allowed the screws not to be over-tightened.

Aufgrund der Entlastung der Schrauben können, wenn die betreffende Fraktur es gestattet, Knochenfixiervorrichtungen gemäß Anspruch 12 mit nur zwei Schrauben je Knochenbruchstück verwendet werden, wodurch der Knochen selbst wesentlich geschont wird. Due to the relief of the screws, if the concerned Fracture allows bone fixation devices according to claim 12 with only two Screws are used per broken bone, making the bone itself essential is spared.

Weitere Einzelheiten, Vorteile und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die Zeichnung. Es zeigt Fig. 1 eine perspektivische Endansicht einer erfindungsgemäßen Knochenfixiervorrichtung aus einem flächigen Bauteil und Schrauben; F i g. 2 eine Unteransicht des flächigen Bauteils einer vergleichbaren Ausführung; F i g. 3 zwei Stirnansichten unterschiedlicher Ausführungen des Bauteils; Fig.4 die Darstellung einer Knochenfixiervorrichtung im Einsatz. Further details, advantages and developments of the invention result from the following description of preferred exemplary embodiments below Referring to the drawing. 1 shows an end perspective view of a Bone fixation device according to the invention from a flat component and screws; F i g. 2 shows a view from below of the flat component of a comparable embodiment; F i g. 3 two front views of different versions of the component; Fig. 4 the representation of a bone fixation device in use.

F i g. 1 zeigt in perspektivischer Darstellung eine Knochenfixiervorrichtung aus einem flächigen Bauteil in Form einer im Grundriß rechteckigen Fixierplatte 1 und Schrauben 2, mit deren Hilfe die Fixierplatte 1 unter Überbrückung der Knochen-Bruchstelle auf die im einfachsten Fall zwei zusammenzufügenden Knochenbruchstücke geschraubt wird. Die Fixierplatte 1 weist in bekannter Art Schraublöcher 3 auf, die entlang ihrer Länge verteilt sind und dem Durchtritt der Schrauben 2 dienen. Es handelt sich bei der dargestellten Ausführung um Langlöcher, deren Erstreckung in der Plattenlängsrichtung größer ist als in der Plattenquerrichtung, mit einem Senkprofil, das sich zum näherliegenden Plattenende zu vertieft, so daß beim Einschrauben der Schrauben 2 der konische Schraubenkopf sich auf das Senkprofil aufsetzt und eine Kraft nicht nur in Richtung der Schraube, sondern auch in Längsrichtung der Platte auf das eingeschraubte Knochenbruchstück ausübt und so die beiden Knochenbruchstücke im Bereich der Plattenmitte zueinandertreibt. F i g. 1 shows a perspective illustration of a bone fixing device from a flat component in the form of a fixing plate which is rectangular in plan 1 and screws 2, with the help of which the fixing plate 1 bridging the bone fracture point screwed onto the two bone fragments to be joined in the simplest case will. The fixing plate 1 has screw holes 3 in a known manner, which run along their length are distributed and the passage of the screws 2 are used. It deals in the embodiment shown are elongated holes whose extension is in the longitudinal direction of the plate is larger than in the transverse direction of the panel, with a countersunk profile that is closer to the Plate end to be recessed, so that when screwing in the screws 2 the conical screw head sits down on the countersunk profile and a force not only in the direction of the screw, but also in the longitudinal direction of the plate on the screwed-in bone fragment exercises and thus drives the two bone fragments together in the area of the middle of the plate.

Über die Plattenunterseite 4 ziehen sich der Länge nach in gleichmäßigen Abständen fünf parallele Grate 5, von denen die zwei äußeren die äußeren Rechteckkanten der Unterseite 4 sind, während die drei mittleren scharf vorspringende, spitzwinklige Stege einer Höhe von 0,5 mm sind. Zwischen den Graten 5 verlaufen trogförmige Rillen 6, deren Rillenbodenflächen zusammen eine durch die Grate 5 unterbrochene Zylinderbogenfläche bilden. Die Schraublöcher 3 liegen teils im Bereich der Rillen 6 und teils im Bereich der Grate 5, was keinen funktionellen Unterschied bringt. The length of the underside of the plate 4 extends evenly Distances five parallel ridges 5, the two outer ones of which are the outer rectangular edges the bottom 4 are, while the three central ones are sharply projecting, acute-angled Are webs with a height of 0.5 mm. Trough-shaped grooves run between the ridges 5 6, the groove bottom surfaces of which together form a cylinder arc surface interrupted by the burrs 5 form. The screw holes 3 are partly in the area of the grooves 6 and partly in the area the ridges 5, which does not make any functional difference.

Die durch die Schrauben 2 in Verbindung mit den Schraublöchern 3 bewirkte Längsverschiebung der Knochenbruchstücke wird durch die Grate 5 geführt, während gleichzeitig eine Drehung der Knochenbruchstücke einerseits um eine zur Längsrichtung der Fixierplatte 1 parallele Achse und andererseits um eine auf der Flächenausdehnung der Fixierplatte 1 senkrechte Achse verhindert wird. Die Pressung entlang den Graten 5 ist flächenmäßig so beschränkt, daß sie keine Schäden auslöst, während im Bereich der Rillen 6 nur eine schwache Pressung stattfindet, die die Entwicklung und Regenerierung des Knochengewebes an diesen Stellen nicht behindert. The screws 2 in connection with the screw holes 3 The longitudinal displacement of the bone fragments caused is guided by the ridges 5, while at the same time a rotation of the bone fragments on the one hand to one for Longitudinal direction of the fixing plate 1 parallel axis and on the other hand around one on the Area expansion of the fixing plate 1 vertical axis is prevented. The pressing along the ridges 5 is limited in area so that it does not cause any damage, while in the area of the grooves 6 only a weak pressure takes place, which Development and regeneration of the bone tissue in these areas are not hindered.

Die in F i g. 1 dargestellte Platte ist in Anlehnung an Normen der Arbeitsgemeinschaft der Osteosynthese 16 mm breit und im Bereich der Grate 5, zwischen denen die Rillen 6 ausgefräst sind, 4 mm stark. Außerdem ist sie 16,7 mm lang. Es sind jedoch auch Platten anderer Größe im Einsatz und für die erfindungsgemäße Formgebung geeignet. The in F i g. 1 plate shown is based on the standards of Working group of osteosynthesis 16 mm wide and in the area of the ridges 5, between where the grooves 6 are milled out, 4 mm thick. It is also 16.7 mm long. It However, plates of other sizes are also in use and for the shaping according to the invention suitable.

F i g. 2 zeigt die Unterseite einer im wesentlichen der in F i g. 1 dargestellten Platte entsprechende Fixierplat- te 1 mit Graten 5 und Rillen 6, deren Schraublöcher 3 als Rundlöcher ausgebildet sind und somit der statischen Stabilisierung dienen, ohne die Knochenbruchstücke aufeinanderzu zu treiben. Sie besteht aus eloxiertem Aluminium. Auch bei dieser Ausführung stützen die Grate 5 die Knochenbruchstücke gegen Seitenkräfte ab und entlasten damit die in die Schraublöcher 3 eingeschraubten Schrauben. F i g. FIG. 2 shows the underside of what is essentially the one in FIG. 1 plate corresponding fixing plate te 1 with ridges 5 and grooves 6, the screw holes 3 of which are designed as round holes and thus serve the static stabilization without the bone fragments towards each other to drift. It consists of anodized aluminum. Support in this version as well the ridges 5 from the bone fragments against lateral forces and thus relieve the screws screwed into the screw holes 3.

F i g. 3 zeigt zwei verschiedene Profile des hier wiederum als Fixierplatte 1 ausgebildeten flächigen Bauteils. Links ist eine Platte mit im wesentlichen ebener Andrückfläche dargestellt, während rechts eine Platte mit, wie nach F i g. 1, bogenförmiger Anpreßfläche dargestellt ist. Die rechts dargestellte Platte weist außerdem seitlich entlang den Oberkanten bogenförmige Abrundungen 9 auf, die von beiden Seiten her etwa jeweils ein Drittel der Plattenbreite in Anspruch nehmen, während das mittlere Drittel der üblichen geringfügigen Abrundung der normalen Fixierplattenoberfläche entspricht Beim Einschieben der Fixierplatte zwischen Knochen und Knochenhaut kann letztere den Abrundungen 9 folgen und hebt nicht unter Bildung von Zwischenräumen von diesen ab, insbesondere, wenn es sich um einen Röhrenknochen mit einem dem Radius der Abrundungen 9 vergleichbaren Radius handelt. F i g. 3 shows two different profiles of the here again as a fixing plate 1 formed flat component. On the left is a plate with essentially flat Pressure surface shown, while on the right a plate with, as shown in FIG. 1, more arched Contact surface is shown. The plate shown on the right also points to the side along the upper edges of arcuate roundings 9, from both sides each take about a third of the width of the plate, while the middle Third of the usual slight rounding of the normal fixing plate surface corresponds to the insertion of the fixing plate between the bone and periosteum the latter follow the roundings 9 and do not lift with the formation of gaps from these, especially if it is a long bone with a radius of the roundings 9 is a comparable radius.

F i g. 4 zeigt in perspektivischer Darstellung schematisch eine Knochenfixiervorrichtung an einem gebrochenen Knochen, der zwei Knochenbruchstücke 11 und 12 aufweist, zwischen denen eine Bruchfläche 13 liegt. F i g. 4 schematically shows a bone fixation device in a perspective illustration on a broken bone, which has two bone fragments 11 and 12, between where a fracture surface 13 is located.

Die Fixierplatte list an jedem der Knochenbruchstücke 11 und 12 mit zwei Schrauben 2 angeschraubt, die im Fall einer dynamischen Fixierplatte 1, also mit Langlöchern als Schraublöcher 3, durch die Rampe mit Nokkenfunktion in den Schraublöchern 3 auf die Bruchfläche 13 zu geschoben und dort aneinandergedrückt werden. Die Schrauben 2 nehmen nur die zwischen den Bruchstücken 11 und 12 übertragenen Längskräfte auf, während Seitenkräfte, die aus Dreh- oder Biegebeanspruchungen entstehen, weitgehend durch den Angriff der Grate 5 an der Knochenoberfläche zwischen den Knochenbruchstücken und der Fixierplatte 1 übertragen werden.The fixing plate is included on each of the bone fragments 11 and 12 two screws 2 screwed, in the case of a dynamic fixing plate 1, that is with elongated holes as screw holes 3, through the ramp with cam function in the screw holes 3 pushed towards the fracture surface 13 and pressed against one another there. The screws 2 only absorb the longitudinal forces transmitted between the fragments 11 and 12, while lateral forces, which arise from torsional or bending loads, largely by the attack of the ridges 5 on the bone surface between the bone fragments and the fixing plate 1 are transferred.

Die Fixierplatte 1 und die Schrauben 2 sollen aus Niob, Tantal oder einer Niob-Tantal-Legierung bestehen, die sich bioinert verhalten. Hierdurch bleiben die Festigkeit der Fixierplatte 1 und die Scharfkantigkeit der Grate 5 auch über längere Zeit erhalten und es werden die Unverträglichkeitsprobleme - Metallose und Korrosion - entscheidend gemindert. The fixing plate 1 and the screws 2 should be made of niobium, tantalum or a niobium-tantalum alloy, which behave bioinert. By doing this, stay the strength of the fixing plate 1 and the sharpness of the burrs 5 also over received for a long time and there will be intolerance problems - metallosis and Corrosion - significantly reduced.

Claims

Claims: 1. Bone fixation device for fracture treatment, consisting of a bone part to be joined with its underside on the outside (11, 12) to be applied flat component (1) with screw holes (3) and screws (2) for screwing the component onto the bone parts, d a d u r c h g e - marked, that over the underside (4) of the flat component (1) in the longitudinal direction of the to be joined Bone parts with sharp-edged ridges (5), between which flat grooves (6) are formed.

2. bone fixation device according to claim 1, characterized in that that the flat component (1) is an elongated rectangular plate, the ridges of which (5) run parallel to one another in the longitudinal direction of the plate.

3. bone fixation device according to claim 1 or 2, characterized in that that there are three or more than three ridges (5).

4. bone fixation device according to one of claims 1 to 3, characterized characterized in that the ridges (5) are above the bottom of the shallow grooves by a height protrude by up to 1 mm.

5. bone fixation device according to one of claims 1 to 4, characterized characterized in that the ridges (5) of the component (1), in a transverse to the direction of the Burrs (5) seen along the cutting plane, lie along a flat arc.

6. Bone fixation device according to claim 2 or one of the claims 2 related claims 3 to 5, characterized in that the top of the Component (1) along its longitudinal side edges with the formation of curved surfaces (9), which each take up about a third of the plate width, with tapering to the bottom (4) is too rounded.

7. bone fixation device according to one of claims 1 to 6, characterized characterized in that the flat component (1) consists of a biocompatible metal.

8. bone fixation device according to claim 7, characterized in that that the biocompatible metal is niobium, tantalum or an alloy of these two metals is.

9. bone fixation device according to claim 8, characterized in that that the entire outer surface of the flat component (1) is anodically oxidized

10. Bone fixing device according to one of claims 1 to 9, characterized in that that the screws (2) have countersunk heads whose height is less than the strength of the flat component (1).

11. Bone fixing device according to one of claims 1 to 10, characterized characterized in that the screws (2) are made of the same material as the flat Component (1) exist.

12. Bone fixing device according to one of claims 1 to 11, characterized characterized in that there are only four screw holes (3) in the flat component (1) are.

The invention relates to a bone fixation device according to the preamble of claim 1.

Such bone fixation devices are in particular in the form of bone fixation plates for the fixation of long bones according to the standards of the "Working Group on Osteosynthesis" known. These bone fixation plates have smooth upper and lower surfaces with slightly rounded edges and are screwed to the broken bone tied together.

There is a difference between dynamic and static bone fixation plates differentiated. The static versions have round screw holes so that after inserting the screws, the relative position of the bone fixation plate to the respective one Bone fragment is set. The dynamic versions show as screw holes Long holes with a cam-like or ramp-like descending edge, with the result that when the screw is tightened on the bone fragments, a resultant force in the direction of extension of the elongated holes is exercised, which press together the bone fracture surfaces is exploited.

Both fragments can be removed by tightening the screws be moved towards each other, or the bone fixation plate will be on a fragment statically fixed, while the other fragment is pushed towards the first.

After the attachment of the flat component in the form of the bone fixation plate and the screws existing bone fixation device and after approval of a The screws and then the flat component take the load on the bone a substantial part of the forces to be transmitted between the bone fragments on. The shear stress on the screws can be very high and their Exceed load capacity, especially when absorbing forces that the broken bones try to twist the break point against each other. To such torsional forces through Transferring static friction between the bone and the flat component are then often the screws are tightened very tight. This reduces the surface pressure between the flat component and the bone surface so high that the surface areas of the bone are affected at these points, as well with dynamic bone plates in the area of the elongated holes there is a risk of the bone tissue, which is not compressed at this point, elastic around a small piece protrudes into the elongated hole and the further longitudinal movement of the bone fragments on each other too locks.

It is known for a bone fixation plate (DE-OS 27 08 704) that Roughen the underside of the plate to reduce the friction between the bone fragments and to increase the flat component. Such a roughening has meanwhile become not proven, because on the one hand the desired longitudinal movement in dynamic bone plates the bone fragments is prevented, but on the other hand also by the dense Network of projections a large number of points, significantly increased surface pressure which at least in places increase the risk of atrophy.