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WO2025068171A1 - Screw for arrangement in a vertebral body of a vertebra - Google Patents

Screw for arrangement in a vertebral body of a vertebra Download PDF

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Publication number
WO2025068171A1
WO2025068171A1 PCT/EP2024/076767 EP2024076767W WO2025068171A1 WO 2025068171 A1 WO2025068171 A1 WO 2025068171A1 EP 2024076767 W EP2024076767 W EP 2024076767W WO 2025068171 A1 WO2025068171 A1 WO 2025068171A1
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WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
screw
thread
rod
section
strength
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
PCT/EP2024/076767
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Karsten Große
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Srh Wald Klinikum Gera GmbH
Original Assignee
Srh Wald Klinikum Gera GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Srh Wald Klinikum Gera GmbH filed Critical Srh Wald Klinikum Gera GmbH
Publication of WO2025068171A1 publication Critical patent/WO2025068171A1/en
Pending legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

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    • A61B17/8635Tips of screws
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    • A61B17/86Pins or screws or threaded wires; nuts therefor
    • A61B17/864Pins or screws or threaded wires; nuts therefor hollow, e.g. with socket or cannulated

Definitions

  • Screw for placement in a vertebral body of a spine
  • the invention comprises a screw for placement in a vertebral body of a spinal column.
  • the invention lies in the technical field of screw systems for spinal surgery and the corresponding accessories.
  • the treatment of choice for fractures is a screw-rod system.
  • This is intended to help immobilize the fracture or spondylolisthesis, for example, to promote the healing process.
  • the composition of the bone and its matrix plays a key role in this.
  • many clinics obtain additional information regarding the bone matrix and blood parameters. For example, bone density is determined using DXA (dual-energy X-ray absorptiometry), Q-CT (quantitative CT osteodensitometry), and laboratory parameters that determine calcium uptake. This is linked to the expanded diagnosis of whether the screws need to be fixed in the vertebral body with or without cement. If this process completed, the operation is carried out using the screw-rod system mentioned above.
  • Surgical insertion is performed in various ways. Traditionally, if the anatomical conditions are physiological, the screw is inserted using two X-ray image intensifiers. If the anatomical conditions are difficult or even radiographically impossible, but the insertion is medically necessary, navigation is used as an aid.
  • the screws currently used are based on a special metric thread, with and without cannulation. After the screw is securely inserted, a guide wire is inserted through the cannulation. This wire, which serves as a trajectory for the cannulated screw to ensure a "safe path" through the vertebral body, is used to securely position the screw within the vertebral body through rotational movements.
  • the patient is positioned prone.
  • the stab incisions are marked at skin level.
  • the stab incisions are then made under image intensifier control.
  • a Yamshidi-Gosh needle is then positioned so that the entry points are congruent in the AP and lateral views.
  • the needle is then driven in with a hammer, like a nail being driven into the wall. This is done under constant image intensifier control.
  • a thin wire (Kirschner wire) is then pushed over the needle, which has a bore, into the vertebral body.
  • the needle is removed.
  • a thread is cut to securely guide the screw in the pedicle.
  • the previously measured screw (length and diameter) is then screwed in over the guide wire.
  • the result is checked biplanarly.
  • the procedure is then complete.
  • the patient is positioned on their stomach.
  • the skin incision is marked at skin level.
  • the length of the skin incision is limited using the image intensifier, i.e., only as much skin is cut as necessary. This is essential for wound healing and to reduce the risk of infection during and after the operation.
  • the preparation then takes place, including the insertion and secure fixation of the navigation holder to a spinous process.
  • the site is then covered and the navigation scan is performed using CT.
  • the data is transferred from the system itself to the navigation unit, and a virtual 3D image is generated.
  • the instruments required for navigation are then imported into the system and checked to ensure that the accuracy matches the virtual and real world.
  • a channel for the guide wire is then drilled using navigation.
  • the so-called navigated drill sleeve is removed while the wire is fixed.
  • the screw length and diameter are then precisely determined using the visualization on the navigation system.
  • the thread cutter is then used to pave the way for the screw. This is then inserted, and the result is checked and documented using an X-ray image intensifier. It should be noted that this is not done for each screw, but rather when all screws have been inserted.
  • a rod is inserted into the tulips on the left and right sides of the screw head.
  • the rods are usually pre-bent.
  • the rod is then firmly secured in the screw head in the "tulip" using an internal screw, which is tightened with a torque wrench to prevent the rod from shifting under load. This creates a secure force connection to redirect the energy, allowing the fracture, for example, to begin healing.
  • the segmental disc When surgically treating degenerative diseases using a screw-rod system from behind, the segmental disc must also be partially removed and replaced with a disc replacement to allow the entire system to heal and prevent loosening or fractures.
  • the disc is removed from behind, from the side, or from the front. Loosening or fractures of the screw or rod and pseudoarthrosis of the spacers in the intervertebral disc spaces are repeatedly observed.
  • the present invention is therefore based on the object of providing a screw for arrangement in a vertebral body of a spine which does not loosen and in which material fracture does not occur.
  • the invention comprises a screw for placement in a vertebral body of a spinal column.
  • the screw comprises a screw head, a first threaded section with a trapezoidal thread directly adjacent to the screw head, and a second threaded section with a metric thread or a worm thread adjacent to the first threaded section.
  • the thicker threads are suitable for transmitting larger axial forces before failing by shearing. This ensures that the screw connection does not loosen or cause material fracture due to unfavorable force distribution.
  • the screw further comprises a third threaded section adjoining the second threaded section, with a drill thread for creating a recess in the vertebral body. This eliminates the intraoperative step of pre-drilling, which simultaneously eliminates the time-consuming repositioning of the screw.
  • the second threaded section and/or the third threaded section includes at least one opening for the introduction of material for additional fixation of the screw. This allows the screw to be additionally fixed with cement, depending on the diagnosis.
  • the screw further comprises an axial channel extending from the screw head towards the third threaded section for the insertion of a wire.
  • a guide wire is inserted through the channel. This wire, which is connected to the cannulated Since the screw serves as a trajectory for the “safe path” through the vertebral body, it is securely positioned in the vertebral body by rotating movements.
  • the screw further comprises a fourth threaded section with a fine pitch thread, located between the first threaded section and the second threaded section.
  • a fourth threaded section with a fine pitch thread located between the first threaded section and the second threaded section. This enables a smooth transition from the trapezoidal thread to the metric thread. It is particularly advantageous if the second threaded section is a worm thread. This allows for rapid insertion of the screw without numerous turns of the screwdriver, saving time and increasing the contact surface inside the vertebral body.
  • the trapezoidal thread degenerates into a buttress thread in the first thread section.
  • the buttress thread can have a narrowing plateau as viewed from the screw head. This opens up another useful modification of the screw: starting with a threadless drill tip, the buttress thread initially acts as a drill thread with little or no plateau, and then exhibits an increasingly broader plateau toward the screw head.
  • an arrangement for connecting and fixing the screws to the vertebral body comprises at least two screws and at least one rod, wherein the rod can be arranged to engage the screw head of the screw. This allows optimal immobilization of a fracture to be achieved to promote the healing process.
  • the rod comprises a circular section with an inner core with a strength fi and a sheath arranged around the core with a strength f2, a coupling for a device for arranging the rod, and a conical end section arranged opposite the coupling for guiding the rod through the screw head.
  • An advantageous aspect is that the strength fi is greater than the strength f2. This allows for an optimal distribution of tensile and compressive forces.
  • the strength f2 is greater than the strength fi. This neutralizes the tensile and compressive forces in zones where fatigue fractures regularly occur, preventing fatigue zones from forming and thus preventing fractures.
  • the rod exhibits torsion. This minimizes the peak shear forces and bending moments to such an extent that the risk of the rod breaking is eliminated.
  • An advantageous aspect of the rod is its rectangular base section. This allows for optimal grip of the rod between the screws and very high strength to withstand external forces caused by movement.
  • the rod includes a section with a circular base.
  • Such a rod provides the screw-rod system with the necessary dynamic strength under load.
  • Fig. 1 is a schematic representation of a screw according to the invention with a trapezoidal thread, a metric thread and a drill bit;
  • Fig. 2 is a schematic representation of a screw according to the invention with a worm thread, a metric thread and a drill bit
  • Fig. 3 is a schematic representation of a screw according to the invention with a worm thread, a metric thread, a drill bit and a fine thread in the central area;
  • Fig. 4 is a schematic representation of a screw according to the invention with a trapezoidal thread, a metric thread, a drill bit and a fine thread in the central area;
  • Fig. 5 is a schematic representation of a rod with a coupling and a guide tip for an arrangement with two screws according to the invention
  • Fig. 6 is a schematic representation of a bar and the corresponding cross-section through the layers of different strength
  • Fig. 7a is a schematic representation of a conventional screw with a uniform thread over the entire length of the screw
  • Fig. 7b is a schematic representation of a screw according to the invention with an increasingly narrow trapezoidal thread which has degenerated into a saw thread, a metric thread section and a drill bit;
  • Fig. 7c is a schematic representation of a screw according to the invention with a buttress thread in the first thread section, which smoothly transitions into the third thread section up to the thread-free drill tip;
  • Fig. 8 schematic representation of a twisted rod with a rectangular base.
  • Fig. 1 shows a schematic representation of a screw 1 according to the invention for arrangement in a vertebral body of a spinal column.
  • the screw 1 comprises a screw head 3, a first threaded section 6 with a trapezoidal thread directly adjoining the screw head 3, and a second threaded section with a metric thread 7 or a worm thread 9 adjoining the first threaded section 6.
  • the trapezoidal thread is known from machine and tool construction. Trapezoidal threads are used to transmit movements and forces, for example on lead screws in Lathes or screw presses.
  • the larger pitch is advantageous here.
  • the thicker threads are capable of transmitting greater axial forces before failing due to shearing. In typical applications, the moderate self-locking effect due to the larger pitch is tolerable or insignificant.
  • there is a larger contact surface and a lower pitch This eliminates the knife-edge effect.
  • the larger contact surface reduces the pressure on the bone matrix, thus potentially reducing or even dissipating the introduced energy to an impercept
  • the screw 1 comprises a third threaded section 11 adjoining the second threaded section 7, 9, with a drilling thread for creating a recess in the vertebral body. It is also conceivable that the third threaded section 11 comprises a thread with thread-cutting properties.
  • Fig. 2 shows a schematic representation of a screw 1 according to the invention.
  • the second threaded portion 7, 9 and/or the third threaded portion 11 comprises at least one opening 4 for introducing material for additional fixation of the screw 1.
  • the second threaded portion is a worm thread 9.
  • Fig. 3 shows a schematic representation of a screw 1 according to the invention.
  • the screw 1 comprises a fourth threaded section 8 with a fine thread arranged between the first threaded section 6 and the second threaded section 7, 9.
  • Fig. 4 shows a schematic representation of a screw 1 according to the invention, comprising an axial channel 5 for inserting a wire, extending from the screw head 3 in the direction of the third threaded portion 11.
  • the screw head 3 comprises a screw head drive with a hexagon (hexagon socket).
  • Fig. 5 shows a schematic representation of a rod 20 for an arrangement on two screws 1 according to the invention.
  • Such an arrangement comprises at least two screws 1 and at least one rod 20 for connecting and fixing the screws 1.
  • the rod 20 is in each case engaged on the screw head 3 of the screw 1
  • the rod 20 comprises a circular section 23 with an internal core 24 having a strength fi and a sheath 25 having a strength f2 arranged around the core 24, a coupling 21 for a device for arranging the rod 20, and a conical end section 22 arranged opposite the coupling 21 for guiding the rod 20 through the screw head 3.
  • Fig. 6 shows a schematic representation of a rod 20 and the corresponding cross-section through the layers of different strengths. It is advisable for the strength fi to be greater than the strength f2 to achieve an optimal distribution of the tensile and compressive forces in the elastic dynamic shell 25.
  • the strength f2 is greater than the strength fi.
  • the elastic dynamic core 24 would be located inside, and the shell 25 would be made of solid, stiffer steel to neutralize the tensile and compressive forces in zones prone to fatigue fractures, preventing fatigue zones from forming and thus preventing fractures.
  • Fig. 7a shows a conventional screw 1 in which a metric buttress thread extends over the entire length of the screw.
  • the pitch of the thread form is 3 mm.
  • the first thread section 6 is a trapezoidal thread which has been modified to a buttress thread.
  • the adjoining second thread section has, for example, a metric thread or a worm thread.
  • the flank angle of the buttress thread is preferably 10 to 15 degrees, followed by a plateau, as is the case with the trapezoidal thread. After that there is a falling flank similar to the trapezoidal thread, but which can also be steeper.
  • the pitch of the buttress thread is preferably 6 mm.
  • FIG. 7c shows a further modified form of the screw 1 with a buttress thread.
  • the buttress thread initially has a broad plateau at the screw head, which then becomes increasingly narrower along the screw 1, with the pitch of the buttress thread remaining constant over the thread length.
  • the buttress thread gradually transitions into the third thread section 11 with a further reduced plateau, forming a type of drilling thread, until it reaches a thread-free drill tip.
  • Fig. 8 shows a rod 20 exhibiting torsion. The torsion is directed to the left and/or right.
  • the rod 20 comprises a section 26 with a rectangular base.
  • rod 20 comprises a section 26 with a circular base area.
  • the torsion describes the twisting of the rod 20, which is caused by the effect of a torsional moment.
  • torsion There are different forms of torsion, including torsion without curvature and torsion with unrestricted curvature (Saint-Venant).
  • torsion In closed profiles whose products of wall thickness and distance from the axis of rotation are constant across all sides, shear stresses arise during torsion, but no normal stresses in the longitudinal direction, and thus no warping of the cross-section. This is referred to as torsion without warping.
  • torsion also called Saint-Venant torsion
  • Saint-Venant torsion allows for unhindered displacement of cross-sectional points in the longitudinal direction (Z-direction) of the profile. This is also referred to as unhindered warping of the cross-section.
  • the cross-sectional shape perpendicular to the Z-direction remains intact (minor deformations). It is assumed that the cross-sectional warping is independent of the position of the cross-section and can adjust itself freely.
  • a trick is used to twist profiles that do not have a circular cross-section. These cannot be considered Neuber shells. However, such a profile must not be firmly clamped; it must stand freely in space, and the moment is applied on both sides. This ensures that no normal stresses occur along the profile, even though individual points on the profile may shift longitudinally.

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Abstract

A screw (1) for arrangement in a vertebral body of a vertebra comprises a screw head (3), directly contiguous to the screw head (3) a first thread portion (6) with a trapezoidal thread and, contiguous to the first thread portion (6), a second thread portion with a metric thread (7) or a a worm thread (9).

Description

Schraube zur Anordnung in einem Wirbelkörper einer WirbelsäuleScrew for placement in a vertebral body of a spine

Die Erfindung umfasst eine Schraube zur Anordnung in einem Wirbelkörper einer Wirbelsäule. The invention comprises a screw for placement in a vertebral body of a spinal column.

Die Erfindung liegt auf dem technischen Gebiet der Schraubensysteme für die Wirbelsäulenchirurgie und den entsprechenden Zubehörteilen. The invention lies in the technical field of screw systems for spinal surgery and the corresponding accessories.

Die Bevölkerung in Deutschland und Europa wie auch in Amerika wird älter als vor 100 Jahren. Diese Aussage wird durch die Statistiken belegt. Die Alterspyramide kehrte sich von einer Pyramide zu einem Baum um. Auch die Krankheitsbilder verändern sich. So haben die Osteopenie und Osteoporose nunmehr Hochkonjunktur. Und das nicht nur bei Frauen, die wegen der hormoninduzierten Osteoporose davon am häufigsten betroffen sind. Auch Männer und auch zunehmend jüngere Frauen leiden an diesem Krankheitsbild. Zudem nimmt die Zahl der degenerativen Wirbelsäulenveränderung auch wegen des zunehmenden Alters und der hervorragenden medizinischen Betreuung in Deutschland und Europa rasant zu. Die Engstellen in den Wirbelsäulenabschnitten ist in der HWS und vor allem in der unteren BWS und LWS führend. Der wachsende motorisierte als auch der nicht motorisierte Verkehr, wie Fahrräder, E-Bikes, elektrisch angetriebene Roller, Rollerskater und Rollschuhfahrer, trugen in den vergangenen Jahrzehnten dazu bei, dass Unfälle zu einem großen Teil auch die Wirbelkörperfrakturen betroffen haben. The population in Germany, Europe, and America is living longer than it did 100 years ago. This statement is supported by statistics. The age pyramid has inverted from a pyramid to a tree. Clinical patterns are also changing. Osteopenia and osteoporosis are now on the rise. And not just among women, who are most commonly affected due to hormone-induced osteoporosis. Men and, increasingly, younger women also suffer from this condition. Furthermore, the incidence of degenerative spinal changes is rising rapidly in Germany and Europe, partly due to increasing age and excellent medical care. Narrowing of the spinal column is most prevalent in the cervical spine and, above all, in the lower thoracic and lumbar spine. The growth of both motorized and non-motorized traffic, such as bicycles, e-bikes, electric scooters, roller skaters, and rollerbladers, has contributed to the fact that accidents in recent decades have also largely involved vertebral fractures.

Insgesamt ist die Therapie der Wahl der Frakturen, seien diese traumatisch oder atraumatisch bedingt, oder degenerativen Wirbelsäulenerkrankungen mit Wirbelgleiten ein Schrauben-Stab-System. Dieses soll helfen, beispielsweise die Fraktur oder das Wirbelgleiten ruhigzustellen um den Heilungsvorgang zu begünstigen. Dabei spielt es eine besondere Rolle wie der Knochen und seine Matrix beschaffen sind. Im Vorfeld der Operationen werden in vielen Kliniken zusätzliche Informationen bezüglich der Knochenmatrix und Blutparameter eingeholt. So wird zum Beispiel die Knochendichte über eine DXA (Dual-Röntgen-Absorptiometrie), ein Q-CT (quantitative CT- Osteodensitometrie) und die laborchemischen Parameter, die zur Calciumaufnahme führen, bestimmt. Daran koppelt sich die Erweiterung der Diagnose, ob die Schrauben mit oder ohne Zement im Wirbelkörper fixiert werden müssen. Ist dieser Prozess abgeschlossen, erfolgt die Operation mit dem bereits oben erwähnten Schrauben- Stab-System. Overall, the treatment of choice for fractures, whether traumatic or non-traumatic, or for degenerative spinal disorders with spondylolisthesis, is a screw-rod system. This is intended to help immobilize the fracture or spondylolisthesis, for example, to promote the healing process. The composition of the bone and its matrix plays a key role in this. Prior to surgery, many clinics obtain additional information regarding the bone matrix and blood parameters. For example, bone density is determined using DXA (dual-energy X-ray absorptiometry), Q-CT (quantitative CT osteodensitometry), and laboratory parameters that determine calcium uptake. This is linked to the expanded diagnosis of whether the screws need to be fixed in the vertebral body with or without cement. If this process completed, the operation is carried out using the screw-rod system mentioned above.

Das operative Einbringen erfolgt auf verschiedene Art und Weise. Klassisch wird die Schraube, wenn die anatomischen Bedingungen physiologisch sind, mit Hilfe zweier Röntgenbildwandler eingebracht. Wenn die anatomischen Bedingungen erschwert oder gar röntgenologisch unmöglich erscheinen jedoch diese medizinisch notwendig sind eingebracht zu werden, wird die Navigation als Unterstützung angewandt. Surgical insertion is performed in various ways. Traditionally, if the anatomical conditions are physiological, the screw is inserted using two X-ray image intensifiers. If the anatomical conditions are difficult or even radiographically impossible, but the insertion is medically necessary, navigation is used as an aid.

Die aktuell eingesetzten Schrauben basieren auf einem metrischen Sondergewinde mit und ohne Kanülierung. Durch den Kanal wird nach sicherem Setzen der Schraube ein Führungsdraht eingebracht. Über diesen Draht, der der kanülierten Schraube als Trajektorie für den „sicheren Weg“ durch den Wirbelkörper dient, wird diese im Wirbelkörper durch Drehbewegungen sicher positioniert. The screws currently used are based on a special metric thread, with and without cannulation. After the screw is securely inserted, a guide wire is inserted through the cannulation. This wire, which serves as a trajectory for the cannulated screw to ensure a "safe path" through the vertebral body, is used to securely position the screw within the vertebral body through rotational movements.

Dazu erfolgt im Weiteren das Erläutern der operativen Technik des Einbringens der Schraube beispielsweise auf dem klassischen und navigationsunterstützen Weg:In addition, the surgical technique of inserting the screw is explained, for example, using the classic and navigation-assisted method:

Der klassische Weg mit Röntgenbildwandler in biplanarer Technik (a.p. und seitlicher Strahlengang) am Beispiel der minimalinvasiven perkutanen Variante The classic approach with X-ray image converter in biplanar technique (a.p. and lateral beam path) using the example of the minimally invasive percutaneous variant

Der Patient wird auf dem Bauch gelagert. Die Stichinzisionen werden auf dem Hautniveau markiert. Dann erfolgen die Stichinzisionen unter Bildwandlerkontrolle. Anschließend wird eine sogenannte Yamshidi-Gosh Nadel so positioniert das der Eintrittspunkt in a.p. und seitlichem Strahlengang kongruent sind. Dann wird mit dem Hammer die Nadel, wie ein Nagel der in die Wand vorgetrieben wird, eingeschlagen. Dies erfolgt unter ständiger Bildwandlerkontrolle. Dann wird ein dünner Draht (Kirschnerdraht) über die Nadel, die eine Bohrung hat, in den Wirbelkörper vorgeschoben. Die Nadel wird entfernt. Dann erfolgt als Zwischenschritt das Schneiden eines Gewindes zur sicheren Führung der Schraube im Pedikel. Dann wird die zuvor ausgemessene Schraube (Länge und Durchmesser) über den Führungsdraht eingeschraubt. Das Ergebnis wird biplanar kontrolliert. Der Vorgang ist dann beendet. Der navigationsunterstütze Weg The patient is positioned prone. The stab incisions are marked at skin level. The stab incisions are then made under image intensifier control. A Yamshidi-Gosh needle is then positioned so that the entry points are congruent in the AP and lateral views. The needle is then driven in with a hammer, like a nail being driven into the wall. This is done under constant image intensifier control. A thin wire (Kirschner wire) is then pushed over the needle, which has a bore, into the vertebral body. The needle is removed. As an intermediate step, a thread is cut to securely guide the screw in the pedicle. The previously measured screw (length and diameter) is then screwed in over the guide wire. The result is checked biplanarly. The procedure is then complete. The navigation-assisted route

Der Patient wird auf dem Bauch gelagert. Der Hautschnitt wird auf dem Hautniveau markiert. Die Länge des Hautschnittes wird mit dem Bildwandler eingegrenzt, d.h. es wird nur so viel Haut eingeschnitten wie notwendig ist. Dies ist einerseits für die Wundheilung und anderseits für die Infektionsgefahr während und postoperativ essentiell. Es erfolgt dann die Präparation das Einbringen und sichere fixieren der Navigationshalterung an einem Processus spinosus. Dann wird der Situs abgedeckt und der Navigationsscan mittels CT durchgeführt. Die Daten werden in die Navigationseinheit vom System selbst übertragen und ein virtuelles 3 d Bild generiert. Dann werde die zur Navigation notwendigen Instrumente in das System eingelesen und geprüft, ob die Genauigkeit virtuell und real übereinstimmt. Dann erfolgt über die Navigation Das Bohren eines Kanals für den Führungsdraht. Die sogenannte navigierte Bohrhülse wird unter Fixierung des Drahtes entfernt. Anschließend wird die Schraubenlänge und der Durchmesser über die Visualisierung am Navigationssystem genau bestimmt. Dann wird mit dem Gewindeschneider der Weg für die Schraube gebahnt. Diese wird dann eingebracht und das Ergebnis mit dem Röntgenbildwandler kontrolliert und dokumentiert. Anzumerken ist, dass dies nicht bei jeder Schraube gemacht wird, sondern wenn alle Schrauben gesetzt worden sind. The patient is positioned on their stomach. The skin incision is marked at skin level. The length of the skin incision is limited using the image intensifier, i.e., only as much skin is cut as necessary. This is essential for wound healing and to reduce the risk of infection during and after the operation. The preparation then takes place, including the insertion and secure fixation of the navigation holder to a spinous process. The site is then covered and the navigation scan is performed using CT. The data is transferred from the system itself to the navigation unit, and a virtual 3D image is generated. The instruments required for navigation are then imported into the system and checked to ensure that the accuracy matches the virtual and real world. A channel for the guide wire is then drilled using navigation. The so-called navigated drill sleeve is removed while the wire is fixed. The screw length and diameter are then precisely determined using the visualization on the navigation system. The thread cutter is then used to pave the way for the screw. This is then inserted, and the result is checked and documented using an X-ray image intensifier. It should be noted that this is not done for each screw, but rather when all screws have been inserted.

Bei allen Operationen an der Wirbelsäule mit so einem System wird am Ende der Operation ein Stab jeweils links und rechts in die Tulpen, die auf dem Schraubenkopf sitzen, eingelegt. Die Stäbe werden meistens vorgebogen. Dann wird der Stab mittels einer Innieschraube fest im Schraubenkopf in der „Tulpe“ fixiert und diese mit einem Drehmomentschlüssel angezogen damit der Stab bei Belastung nicht verschoben werden kann. Somit wird ein sicherer Kraftschluss zur Umleitung der Energie erreicht und damit kann beispielsweise die Fraktur in den Heilungsprozess übergehen. In all spinal surgeries using this system, at the end of the operation, a rod is inserted into the tulips on the left and right sides of the screw head. The rods are usually pre-bent. The rod is then firmly secured in the screw head in the "tulip" using an internal screw, which is tightened with a torque wrench to prevent the rod from shifting under load. This creates a secure force connection to redirect the energy, allowing the fracture, for example, to begin healing.

Bei der operativen Behandlung der degenerativen Erkrankungen mittels Schrauben - Stabsystem von hinten muss noch zusätzlich die Bandscheibe des Segmentes teilweise entfernt und durch einen Bandscheibenersatz ersetzt werden, damit das System insgesamt Ruhe hat zur Heilung und keine Lockerungen oder Stabbrüche des Systems auftreten. Das Entfernen der Bandscheibe erfolgt von hinten, der Seite oder von vorn. Immer wieder werden Lockerungen oder Brüche der Schraube oder des Stabes und Pseudoarthrosen der Abstandshalter in den Bandscheibenfächern beobachtet. When surgically treating degenerative diseases using a screw-rod system from behind, the segmental disc must also be partially removed and replaced with a disc replacement to allow the entire system to heal and prevent loosening or fractures. The disc is removed from behind, from the side, or from the front. Loosening or fractures of the screw or rod and pseudoarthrosis of the spacers in the intervertebral disc spaces are repeatedly observed.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Schraube zur Anordnung in einem Wirbelkörper einer Wirbelsäule anzugeben, die sich nicht lockert und bei der es nicht zu einem Materialbruch kommt. The present invention is therefore based on the object of providing a screw for arrangement in a vertebral body of a spine which does not loosen and in which material fracture does not occur.

Die Aufgabe wird durch eine Schraube zur Anordnung in einem Wirbelkörper einer Wirbelsäule mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen bilden den Gegenstand der zugehörigen Unteransprüche. The object is achieved by a screw for arrangement in a vertebral body of a spinal column having the features of independent claim 1. Advantageous embodiments form the subject matter of the associated subclaims.

Die Erfindung umfasst eine Schraube zur Anordnung in einem Wirbelkörper einer Wirbelsäule. Die Schraube umfasst einen Schraubenkopf, einen unmittelbar an den Schraubenkopf anschließenden ersten Gewindeabschnitt mit einem Trapezgewinde und einen an den ersten Gewindeabschnitt anschließenden zweiten Gewindeabschnitt mit einem metrischen Gewinde oder einem Schneckengewinde. Die dickeren Gewindegänge sind geeignet, größere axiale Kräfte zu übertragen, bevor sie durch Abscheren versagen, dies stellt sicher, dass sich die Schraubverbindung nicht lockert oder es aufgrund ungünstiger Kraftverteilung zu einem Materialbruch kommt. The invention comprises a screw for placement in a vertebral body of a spinal column. The screw comprises a screw head, a first threaded section with a trapezoidal thread directly adjacent to the screw head, and a second threaded section with a metric thread or a worm thread adjacent to the first threaded section. The thicker threads are suitable for transmitting larger axial forces before failing by shearing. This ensures that the screw connection does not loosen or cause material fracture due to unfavorable force distribution.

Ein vorteilhafter Aspekt sieht vor, dass die Schraube ferner einen an den zweiten Gewindeabschnitt anschließenden dritten Gewindeabschnitt mit einem Bohrgewinde zum Einbringen einer Ausnehmung in den Wirbelkörper umfasst. Damit entfällt der intraoperative Arbeitsschritt des Vorbohrens, womit gleichzeitig zeitaufwendige Neupositionieren der Schraube entfällt. An advantageous aspect provides that the screw further comprises a third threaded section adjoining the second threaded section, with a drill thread for creating a recess in the vertebral body. This eliminates the intraoperative step of pre-drilling, which simultaneously eliminates the time-consuming repositioning of the screw.

Besonders vorteilhaft ist, wenn der zweite Gewindeabschnitt und/oder der dritte Gewindeabschnitt wenigstens eine Öffnung zum Einbringen von Material zur zusätzlichen Fixierung der Schraube umfasst. Dadurch kann die Schraube in Abhängigkeit von der Diagnose zusätzlich mit Zement fixiert werden. It is particularly advantageous if the second threaded section and/or the third threaded section includes at least one opening for the introduction of material for additional fixation of the screw. This allows the screw to be additionally fixed with cement, depending on the diagnosis.

Nach einem bevorzugten Aspekt umfasst die Schraube ferner einen sich vom Schraubenkopf in Richtung des dritten Gewindeabschnittes erstreckenden axialen Kanal zum Einführen eines Drahtes. Durch den Kanal wird nach sicherem Setzen der Schraube ein Führungsdraht eingebracht. Über diesen Draht, der der kanülierten Schraube als Trajektorie für den „sicheren Weg“ durch den Wirbelkörper dient, wird diese im Wirbelkörper durch Drehbewegungen sicher positioniert. According to a preferred aspect, the screw further comprises an axial channel extending from the screw head towards the third threaded section for the insertion of a wire. After the screw has been securely inserted, a guide wire is inserted through the channel. This wire, which is connected to the cannulated Since the screw serves as a trajectory for the “safe path” through the vertebral body, it is securely positioned in the vertebral body by rotating movements.

Nach einem vorteilhaften Aspekt umfasst die Schraube ferner einen zwischen dem ersten Gewindeabschnitt und zweiten Gewindeabschnitt angeordneten vierten Gewindeabschnitt mit einem Feingewinde. Dies ermöglicht einen fließenden Übergang vom Trapezgewinde zum metrischen Gewinde. Besonders vorteilhaft ist, wenn der zweite Gewindeabschnitt ein Schneckengewinde ist. Dadurch wird ein zügiges Einbringen der Schraube ohne viele Umdrehungen am Schraubendreher ermöglicht, Zeit spart und die Auflagefläche im Inneren des Wirbelkörpers erhöht. According to an advantageous aspect, the screw further comprises a fourth threaded section with a fine pitch thread, located between the first threaded section and the second threaded section. This enables a smooth transition from the trapezoidal thread to the metric thread. It is particularly advantageous if the second threaded section is a worm thread. This allows for rapid insertion of the screw without numerous turns of the screwdriver, saving time and increasing the contact surface inside the vertebral body.

Vorteilhaft ist im ersten Gewindeabschnitt das Trapezgewinde zu einem Sägengewinde entartet. Dabei kann das Sägengewinde vom Schraubenkopf gesehen ein schmaler werdendes Plateau aufweisen. Dadurch eröffnet sich eine weitere zweckmäßige Modifikation der Schraube, indem nach einer gewindefreien Bohrspitze beginnend das Sägengewinde anfänglich ohne oder mit geringem Plateau zunächst als Bohrgewinde wirkt und zum Schraubenkopf hin ein zunehmend breiteres Plateau aufweist. Advantageously, the trapezoidal thread degenerates into a buttress thread in the first thread section. The buttress thread can have a narrowing plateau as viewed from the screw head. This opens up another useful modification of the screw: starting with a threadless drill tip, the buttress thread initially acts as a drill thread with little or no plateau, and then exhibits an increasingly broader plateau toward the screw head.

Vorteilhafterweise umfasst eine Anordnung zur Verbindung und Fixierung der Schrauben am Wirbelkörper wenigstens zwei Schrauben und wenigstens einen Stab, wobei der Stab jeweils am Schraubenkopf der Schraube eingreifend anordenbar ist. Dadurch kann eine optimale Ruhigstellung einer Fraktur erreicht werden, um den Heilungsvorgang zu begünstigen. Advantageously, an arrangement for connecting and fixing the screws to the vertebral body comprises at least two screws and at least one rod, wherein the rod can be arranged to engage the screw head of the screw. This allows optimal immobilization of a fracture to be achieved to promote the healing process.

Es hat sich als vorteilhaft herausgestellt, wenn der Stab einen kreisrunden Abschnitt mit einem innenliegenden Kern mit einer Festigkeit fi und eine um den Kern herum angeordnete Hülle mit einer Festigkeit f2, eine Kupplung für eine Vorrichtung zur Anordnung des Stabes und einen der Kupplung gegenüberliegend angeordneten kegelförmigen Endabschnitt zum Führen des Stabes durch den Schraubenkopf umfasst. Dies stellt sicher, dass auftretende Kraftspitzen durch den äußeren Kern abgefangen und der innere Kern die notwendige Biegefestigkeit bei maximaler Dynamik des Stabes gewährleistet, was insgesamt der eine längere Haltbarkeit des Stabes gewährleistet und die immer wieder zu beobachtenden Brüchen der Stäbe vermieden werden um letztendlich weitere Operationen dem Patienten und dem Krankenkassensystem zu ersparen. It has proven advantageous if the rod comprises a circular section with an inner core with a strength fi and a sheath arranged around the core with a strength f2, a coupling for a device for arranging the rod, and a conical end section arranged opposite the coupling for guiding the rod through the screw head. This ensures that occurring force peaks are absorbed by the outer core and the inner core provides the necessary bending strength at maximum dynamics of the rod, which overall ensures a longer service life of the rod and prevents the repeatedly observed fractures of the rods. be avoided in order to ultimately save the patient and the health insurance system from further operations.

Ein vorteilhafter Aspekt sieht vor, dass die Festigkeit fi größer ist als die Festigkeit f2. Dies ermöglicht eine optimale Verteilung der Zug- und Druckkräfte. An advantageous aspect is that the strength fi is greater than the strength f2. This allows for an optimal distribution of tensile and compressive forces.

Ferner ist es vorteilhaft, wenn die Festigkeit f2 größer ist als die Festigkeit fi. Dadurch werden in solchen Zonen, in denen es regelmäßig zu Ermüdungsbrüchen kommt die Zug- und Druckkräfte so neutralisiert, dass keine Ermüdungszonen entstehen und somit Brüche vermieden werden. Furthermore, it is advantageous if the strength f2 is greater than the strength fi. This neutralizes the tensile and compressive forces in zones where fatigue fractures regularly occur, preventing fatigue zones from forming and thus preventing fractures.

Vorteilhaft ist, wenn der Stab eine Torsion aufweist. Dadurch werden die Spitzenscherkräfte und Biegemomente so minimiert, dass keine Bruchgefahr des Stabes mehr gegeben ist. It is advantageous if the rod exhibits torsion. This minimizes the peak shear forces and bending moments to such an extent that the risk of the rod breaking is eliminated.

Es hat sich als vorteilhaft herausgestellt, wenn die Torsion nach links und/oder nach rechts gerichtet ist. Dadurch fließen die einzelnen Kraftvektoren optimal ab. It has proven advantageous if the torsion is directed to the left and/or right. This ensures optimal distribution of the individual force vectors.

Nach einem vorteilhaften Aspekt umfasst Stab einen Abschnitt mit einer rechteckigen Grundfläche. Dies ermöglicht einen optimalen Halt des Stabes zwischen den Schrauben und eine sehr hohe Festigkeit, um äußeren Krafteinwirkungen durch Bewegungen standzuhalten. An advantageous aspect of the rod is its rectangular base section. This allows for optimal grip of the rod between the screws and very high strength to withstand external forces caused by movement.

Ferner ist es vorteilhaft, wenn der Stab einen Abschnitt mit einer kreisrunden Grundfläche umfasst. Ein derartiger Stab verleiht dem Schrauben-Stabsystem die notwendige dynamische Festigkeit bei Belastungen. Furthermore, it is advantageous if the rod includes a section with a circular base. Such a rod provides the screw-rod system with the necessary dynamic strength under load.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Zeichnungen näher erläutert. The invention is explained in more detail below with reference to drawings.

Es zeigen: They show:

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Schraube mit einem Trapezgewinde, einem metrischen Gewinde und einer Bohrspitze;Fig. 1 is a schematic representation of a screw according to the invention with a trapezoidal thread, a metric thread and a drill bit;

Fig. 2 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Schraube mit einem Schneckengewinde, einem metrischen Gewinde und einer Bohrspitze, Fig. 3 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Schraube mit einem Schneckengewinde, einem metrischen Gewinde, einer Bohrspitze und einem Feingewinde im Mittelbereich; Fig. 2 is a schematic representation of a screw according to the invention with a worm thread, a metric thread and a drill bit, Fig. 3 is a schematic representation of a screw according to the invention with a worm thread, a metric thread, a drill bit and a fine thread in the central area;

Fig. 4 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Schraube mit einem Trapezgewinde, einem metrischen Gewinde, einer Bohrspitze und einem Feingewinde im Mittelbereich; Fig. 4 is a schematic representation of a screw according to the invention with a trapezoidal thread, a metric thread, a drill bit and a fine thread in the central area;

Fig. 5 eine schematische Darstellung eines Stabes mit einer Kupplung und einer Führspitze für eine Anordnung mit zwei erfindungsgemäßen Schrauben; Fig. 5 is a schematic representation of a rod with a coupling and a guide tip for an arrangement with two screws according to the invention;

Fig. 6 eine schematische Darstellung eines Stabes und dem entsprechenden Querschnitt durch die Schichten unterschiedlicher Festigkeit; Fig. 6 is a schematic representation of a bar and the corresponding cross-section through the layers of different strength;

Fig. 7a eine schematische Darstellung einer herkömmlichen Schraube mit einem gleichmäßigen Gewinde über die gesamte Länge der Schraube; Fig. 7a is a schematic representation of a conventional screw with a uniform thread over the entire length of the screw;

Fig. 7b eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Schraube mit einem zunehmend schmaler werdenden Trapezgewinde, das zu einem Sägengewinde entartet ist, einem metrischen Gewindeabschnitt und einer Bohrspitze; Fig. 7b is a schematic representation of a screw according to the invention with an increasingly narrow trapezoidal thread which has degenerated into a saw thread, a metric thread section and a drill bit;

Fig. 7c eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Schraube mit einem Sägengewinde im ersten Gewindeabschnitt, das fließend in den dritten Gewindeabschnitt bis zur gewindefreien Bohrspitze übergeht; undFig. 7c is a schematic representation of a screw according to the invention with a buttress thread in the first thread section, which smoothly transitions into the third thread section up to the thread-free drill tip; and

Fig. 8 schematische Darstellung eines torquierten Stabes mit einer rechteckigen Grundfläche. Fig. 8 schematic representation of a twisted rod with a rectangular base.

In Fig. 1 ist eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Schraube 1 zur Anordnung in einem Wirbelkörper einer Wirbelsäule dargestellt. Die Schraube 1 umfasst einen Schraubenkopf 3, einen unmittelbar an den Schraubenkopf 3 anschließenden ersten Gewindeabschnitt 6 mit einem Trapezgewinde und einen an den ersten Gewindeabschnitt 6 anschließenden zweiten Gewindeabschnitt mit einem metrischen Gewinde 7 oder einem Schneckengewinde 9. Das Trapezgewinde ist aus den Maschinen - und Werkzeugbau bekannt. Trapezgewinde werden zur Übertragung von Bewegungen und Kräften verwendet, zum Beispiel an Leitspindeln in Drehmaschinen oder in Spindelpressen. Die größere Steigung ist dabei von Vorteil. Die dickeren Gewindegänge sind geeignet, größere axiale Kräfte zu übertragen, bevor sie durch Abscheren versagen. Bei den typischen Anwendungen ist die wegen der größeren Steigung mäßigere Selbsthemmung erträglich oder ohne Bedeutung. Darüber hinaus zeigt sich eine größere Auflagefläche sowie eine geringere Steigung. Somit fällt der Schneidemessereffekt weg. Zudem wird durch die größere Auflagefläche der Druck auf die Knochenmatrix vermindert und somit wird die eingebrachte Energie möglicherweise auf ein nicht mehr wahrnehmbares Schwingen reduziert bis aufgelöst. Fig. 1 shows a schematic representation of a screw 1 according to the invention for arrangement in a vertebral body of a spinal column. The screw 1 comprises a screw head 3, a first threaded section 6 with a trapezoidal thread directly adjoining the screw head 3, and a second threaded section with a metric thread 7 or a worm thread 9 adjoining the first threaded section 6. The trapezoidal thread is known from machine and tool construction. Trapezoidal threads are used to transmit movements and forces, for example on lead screws in Lathes or screw presses. The larger pitch is advantageous here. The thicker threads are capable of transmitting greater axial forces before failing due to shearing. In typical applications, the moderate self-locking effect due to the larger pitch is tolerable or insignificant. Furthermore, there is a larger contact surface and a lower pitch. This eliminates the knife-edge effect. Furthermore, the larger contact surface reduces the pressure on the bone matrix, thus potentially reducing or even dissipating the introduced energy to an imperceptible oscillation.

Ferner umfasst die Schraube 1 einen an den zweiten Gewindeabschnitt 7, 9 anschließenden dritten Gewindeabschnitt 1 1 mit einem Bohrgewinde zum Einbringen einer Ausnehmung in den Wirbelkörper. Denkbar ist auch, dass der dritte Gewindeabschnitt 1 1 ein Gewinde mit Gewindeschneideigenschaften umfasst. Furthermore, the screw 1 comprises a third threaded section 11 adjoining the second threaded section 7, 9, with a drilling thread for creating a recess in the vertebral body. It is also conceivable that the third threaded section 11 comprises a thread with thread-cutting properties.

Fig. 2 zeigt eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Schraube 1 . Der zweite Gewindeabschnitt 7, 9 und/oder der dritte Gewindeabschnitt 1 1 umfasst wenigstens eine Öffnung 4 zum Einbringen von Material zur zusätzlichen Fixierung der Schraube 1. In diesem Ausführungsbeispiel ist der zweite Gewindeabschnitt ein Schneckengewinde 9. Fig. 2 shows a schematic representation of a screw 1 according to the invention. The second threaded portion 7, 9 and/or the third threaded portion 11 comprises at least one opening 4 for introducing material for additional fixation of the screw 1. In this exemplary embodiment, the second threaded portion is a worm thread 9.

In Fig. 3 ist eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Schraube 1 gezeigt. In diesem Ausführungsbeispiel umfasst die Schraube 1 einen zwischen dem ersten Gewindeabschnitt 6 und zweiten Gewindeabschnitt 7, 9 angeordneten vierten Gewindeabschnitt 8 mit einem Feingewinde. Fig. 3 shows a schematic representation of a screw 1 according to the invention. In this exemplary embodiment, the screw 1 comprises a fourth threaded section 8 with a fine thread arranged between the first threaded section 6 and the second threaded section 7, 9.

In Fig. 4 ist eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Schraube 1 , umfassend einen sich vom Schraubenkopf 3 in Richtung des dritten Gewindeabschnittes 1 1 erstreckenden axialen Kanal 5 zum Einführen eines Drahtes gezeigt. Beispielsweise umfasst der Schraubenkopf 3 einen Schraubenkopfantrieb mit einem Sechseck (Innensechskant). Fig. 4 shows a schematic representation of a screw 1 according to the invention, comprising an axial channel 5 for inserting a wire, extending from the screw head 3 in the direction of the third threaded portion 11. For example, the screw head 3 comprises a screw head drive with a hexagon (hexagon socket).

Fig. 5 zeigt eine schematische Darstellung eines Stabes 20 für eine Anordnung an zwei erfindungsgemäßen Schrauben 1 . Eine solche Anordnung umfasst wenigstens zwei Schrauben 1 und wenigstens einen Stab 20 zur Verbindung und Fixierung der Schrauben 1 . Der Stab 20 ist jeweils eingreifend am Schraubenkopf 3 der Schraube 1 anordenbar. Der Stab 20 umfasst einen kreisrunden Abschnitt 23 mit einem innenliegenden Kern 24 mit einer Festigkeit fi und eine um den Kern 24 herum angeordnete Hülle 25 mit einer Festigkeit f2, eine Kupplung 21 für eine Vorrichtung zur Anordnung des Stabes 20 und einen der Kupplung 21 gegenüberliegend angeordneten kegelförmigen Endabschnitt 22 zum Führen des Stabes 20 durch den Schraubenkopf 3.Fig. 5 shows a schematic representation of a rod 20 for an arrangement on two screws 1 according to the invention. Such an arrangement comprises at least two screws 1 and at least one rod 20 for connecting and fixing the screws 1. The rod 20 is in each case engaged on the screw head 3 of the screw 1 The rod 20 comprises a circular section 23 with an internal core 24 having a strength fi and a sheath 25 having a strength f2 arranged around the core 24, a coupling 21 for a device for arranging the rod 20, and a conical end section 22 arranged opposite the coupling 21 for guiding the rod 20 through the screw head 3.

Fig. 6 zeigt eine schematische Darstellung eines Stabes 20 und dem entsprechenden Querschnitt durch die Schichten unterschiedlicher Festigkeit. Sinnvoll ist die Festigkeit fi größer als die Festigkeit f2, damit eine optimale Verteilung der Zug- und Druckkräfte in der elastischen dynamischen Hülle 25 erreicht wird. Fig. 6 shows a schematic representation of a rod 20 and the corresponding cross-section through the layers of different strengths. It is advisable for the strength fi to be greater than the strength f2 to achieve an optimal distribution of the tensile and compressive forces in the elastic dynamic shell 25.

Entsprechend ist auch eine umgekehrte Variante sinnvoll, also die Festigkeit f2 größer ist als die Festigkeit fi. Dabei wäre der elastische dynamische Kern 24 im Inneren und die Hülle 25 besteht aus festem steiferem Stahl, um in solchen Zonen, die zu Ermüdungsbrüchen neigen, die Zug- und Druckkräfte so zu neutralisieren, dass keine Ermüdungszonen entstehen und somit Brüche vermieden werden. Accordingly, a reverse variant is also useful, i.e., the strength f2 is greater than the strength fi. In this case, the elastic dynamic core 24 would be located inside, and the shell 25 would be made of solid, stiffer steel to neutralize the tensile and compressive forces in zones prone to fatigue fractures, preventing fatigue zones from forming and thus preventing fractures.

In Fig. 7a - c sind Ausführungsformen der Schraube 1 dargestellt. Fig. 7a zeigt eine herkömmliche Schraube 1 , bei der sich über die gesamte Länge der Schraube ein metrisches Sägengewinde erstreckt. Die Steigung der Gewindeform beträgt 3 mm. In Fig. 7b ist der erste Gewindeabschnitt 6 ein Trapezgewinde, das zu einem Sägengewinde modifiziert ist. Der sich daran anschließende zweite Gewindeabschnitt weist beispielsweise ein metrisches Gewinde oder ein Schneckengewinde auf. Der Flankenwinkel beim Sägengewinde beträgt bevorzugt 10 bis 15 Grad, dann folgt ein Plateau, wie es beim Trapezgewinde der Fall ist. Danach ist eine abfallende Flanke ähnlich wie beim Trapezgewinde, die aber auch steiler sein kann, vorhanden. Die Steigung des Sägengewindes beträgt bevorzugt 6 mm. In Fig. 7c ist eine weitere modifizierte Form der Schraube 1 mit einem Sägengewinde gezeigt, bei der das Sägengewinde am Schraubenkopf anschließend zunächst ein breites Plateau aufweist, das Plateau entlang der Schraube 1 immer schmaler wird, wobei die Steigung des Sägengewindes über die Gewindelänge konstant bleibt. Dabei geht das Sägengewinde allmählich mit weiter verringertem Plateau als eine Art Bohrgewinde in den dritten Gewindeabschnitt 1 1 über bis zu einer gewindefreien Bohrspitze. In Fig. 8 ist ein Stab 20 gezeigt, der eine Torsion aufweist. Die Torsion ist nach links und/oder nach rechts gerichtet. Der Stab 20 einen Abschnitt 26 mit einer rechteckigen Grundfläche umfasst. 7a - c show embodiments of the screw 1. Fig. 7a shows a conventional screw 1 in which a metric buttress thread extends over the entire length of the screw. The pitch of the thread form is 3 mm. In Fig. 7b the first thread section 6 is a trapezoidal thread which has been modified to a buttress thread. The adjoining second thread section has, for example, a metric thread or a worm thread. The flank angle of the buttress thread is preferably 10 to 15 degrees, followed by a plateau, as is the case with the trapezoidal thread. After that there is a falling flank similar to the trapezoidal thread, but which can also be steeper. The pitch of the buttress thread is preferably 6 mm. Fig. 7c shows a further modified form of the screw 1 with a buttress thread. The buttress thread initially has a broad plateau at the screw head, which then becomes increasingly narrower along the screw 1, with the pitch of the buttress thread remaining constant over the thread length. The buttress thread gradually transitions into the third thread section 11 with a further reduced plateau, forming a type of drilling thread, until it reaches a thread-free drill tip. Fig. 8 shows a rod 20 exhibiting torsion. The torsion is directed to the left and/or right. The rod 20 comprises a section 26 with a rectangular base.

Denkbar ist auch eine Ausführungsform in der der Stab 20 einen Abschnitt 26 mit einer kreisrunden Grundfläche umfasst. An embodiment is also conceivable in which the rod 20 comprises a section 26 with a circular base area.

Die Torsion beschreibt die Verdrehung des Stabes 20, die durch die Wirkung eines Torsionsmoments entsteht. The torsion describes the twisting of the rod 20, which is caused by the effect of a torsional moment.

Es gibt unterschiedliche Formen der Torsion. Unter anderem eine Torsion ohne Verwölbung und eine Torsion mit unbehinderter Verwölbung (Saint-Venant). There are different forms of torsion, including torsion without curvature and torsion with unrestricted curvature (Saint-Venant).

Bei geschlossenen Profilen, deren Produkte aus Wanddicke und Abstand zur Drehachse seitenweise konstant sind, entstehen im Falle der Torsion zwar Schubspannungen, aber keine Normalspannungen in Längsrichtung und damit auch keine Verwölbung des Querschnitts. Man spricht also von einer Torsion ohne Verwölbung. Diese Bedingungen erfüllt beispielsweise ein zylinderförmiges Rohr konstanter Wandstärke. Dieser Fall der Torsion wird als Neubersche Schale bezeichnet. In closed profiles whose products of wall thickness and distance from the axis of rotation are constant across all sides, shear stresses arise during torsion, but no normal stresses in the longitudinal direction, and thus no warping of the cross-section. This is referred to as torsion without warping. A cylindrical tube of constant wall thickness, for example, meets these conditions. This case of torsion is called a Neuber shell.

Die reine Torsion, auch Saint-Venantsche Torsion genannt, erlaubt eine unbehinderte Verschiebung von Querschnittspunkten in Längsrichtung (Z-Richtung) des Profiles. Man spricht auch von einer unbehinderten Verwölbung des Querschnitts. Die Querschnittsform senkrecht zur Z-Richtung bleibt dabei erhalten (kleine Verformungen). Es wird angenommen, dass die Querschnittsverwölbung unabhängig von der Lage des Querschnitts ist und sich freieinstellen kann. Man bedient sich quasi eines Tricks, um Profile tordieren zu lassen, diekeinen kreisförmigen Querschnitt haben. Diese können nicht als Neubersche Schale aufgefasst werden. Allerdings darf ein solches Profil nicht fest eingespannt werden, es muss frei im Raum stehen, und das Moment wird auf beiden Seiten aufgebracht. So ist gewährleistet, dass keine Normalspannungen längs des Profils auftreten, obwohl sich einzelne Punkte am Profil in Längsrichtung verschieben dürfen. Pure torsion, also called Saint-Venant torsion, allows for unhindered displacement of cross-sectional points in the longitudinal direction (Z-direction) of the profile. This is also referred to as unhindered warping of the cross-section. The cross-sectional shape perpendicular to the Z-direction remains intact (minor deformations). It is assumed that the cross-sectional warping is independent of the position of the cross-section and can adjust itself freely. A trick is used to twist profiles that do not have a circular cross-section. These cannot be considered Neuber shells. However, such a profile must not be firmly clamped; it must stand freely in space, and the moment is applied on both sides. This ensures that no normal stresses occur along the profile, even though individual points on the profile may shift longitudinally.

Claims

Patentansprüche Patent claims 1 . Schraube (1 ) zur Anordnung in einem Wirbelkörper einer Wirbelsäule umfassend einen Schraubenkopf (3), einen unmittelbar an den Schraubenkopf (3) anschließenden ersten Gewindeabschnitt (6) mit einem Trapezgewinde und einen an den ersten Gewindeabschnitt (6) anschließenden zweiten Gewindeabschnitt mit einem metrischen Gewinde (7) oder einem Schneckengewinde (9). 1. A screw (1) for arrangement in a vertebral body of a spinal column, comprising a screw head (3), a first threaded section (6) having a trapezoidal thread directly adjoining the screw head (3), and a second threaded section having a metric thread (7) or a worm thread (9) adjoining the first threaded section (6). 2. Schraube (1 ) nach Anspruch 1 , ferner umfassend einen an den zweiten Gewindeabschnitt (7, 9) anschließenden dritten Gewindeabschnitt (1 1 ) mit einem Bohrgewinde zum Einbringen einer Ausnehmung in den Wirbelkörper. 2. Screw (1) according to claim 1, further comprising a third threaded portion (11) adjoining the second threaded portion (7, 9) with a drilling thread for making a recess in the vertebral body. 3. Schraube (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der zweite Gewindeabschnitt (7, 9) und/oder der dritte Gewindeabschnitt (1 1 ) wenigstens eine Öffnung (4) zum Einbringen von Material zur zusätzlichen Fixierung der Schraube (1 ) umfasst. 3. Screw (1) according to one of the preceding claims, wherein the second threaded portion (7, 9) and/or the third threaded portion (11) comprises at least one opening (4) for introducing material for additional fixation of the screw (1). 4. Schraube (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner umfassend einen sich vom Schraubenkopf (3) in Richtung des dritten Gewindeabschnittes (1 1 ) erstreckenden axialen Kanal (5) zum Einführen eines Drahtes. 4. Screw (1) according to one of the preceding claims, further comprising an axial channel (5) extending from the screw head (3) in the direction of the third threaded portion (11) for inserting a wire. 5. Schraube (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner umfassend einen zwischen dem ersten Gewindeabschnitt (6) und zweiten Gewindeabschnitt (7, 9) angeordneten vierten Gewindeabschnitt (8) mit einem Feingewinde. 5. Screw (1) according to one of the preceding claims, further comprising a fourth threaded portion (8) with a fine thread arranged between the first threaded portion (6) and the second threaded portion (7, 9). 6. Schraube (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei im ersten Gewindeabschnitt (6) das Trapezgewinde zu einem Sägengewinde entartet ist. 6. Screw (1) according to one of the preceding claims, wherein in the first threaded section (6) the trapezoidal thread is degenerated into a saw thread. 7. Anordnung umfassend wenigstens zwei Schrauben (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 6 und wenigstens einen Stab (20) zur Verbindung und Fixierung der Schrauben (1 ) an einem Wirbelkörper, wobei der Stab (20) jeweils eingreifend am Schraubenkopf (3) der Schraube (1 ) anordenbar ist. 7. Arrangement comprising at least two screws (1) according to one of claims 1 to 6 and at least one rod (20) for connecting and fixing the screws (1) to a vertebral body, wherein the rod (20) can be arranged in an engaging manner on the screw head (3) of the screw (1). 8. Anordnung nach Anspruch 7, wobei der Stab (20) einen kreisrunden Abschnitt (23) mit einem innenliegenden Kern (24) mit einer Festigkeit fi und eine um den Kern (24) herum angeordnete Hülle (25) mit einer Festigkeit f2, eine Kupplung (21 ) für eine Vorrichtung zum Anordnen des Stabes (20) und einen der Kupplung (21 ) gegenüberliegend angeordneten kegelförmigen Endabschnitt (22) zum Führen des Stabes (20) durch den Schraubenkopf (3) umfasst. 8. Arrangement according to claim 7, wherein the rod (20) comprises a circular section (23) with an internal core (24) with a strength fi and a sleeve (25) arranged around the core (24) with a strength f2, a coupling (21) for a device for arranging the rod (20) and a conical end section (22) arranged opposite the coupling (21) for guiding the rod (20) through the screw head (3). 9. Anordnung nach Anspruch 8, wobei die Festigkeit fi größer ist als die Festigkeit f2. 9. Arrangement according to claim 8, wherein the strength fi is greater than the strength f2. 10. Anordnung nach Anspruch 8, wobei die Festigkeit f2 größer ist als die Festigkeit fi. 10. Arrangement according to claim 8, wherein the strength f2 is greater than the strength fi. 11 . Anordnung nach Anspruch 7, wobei der Stab (20) eine Torsion aufweist. 11. Arrangement according to claim 7, wherein the rod (20) has a torsion. 12. Anordnung nach Anspruch 11 , wobei die Torsion nach links und/oder nach rechts gerichtet ist. 12. Arrangement according to claim 11, wherein the torsion is directed to the left and/or to the right. 13. Anordnung nach Anspruch 11 bis 12, wobei der Stab (20) einen Abschnitt (26) mit einer rechteckigen Grundfläche umfasst. 13. Arrangement according to claim 11 to 12, wherein the rod (20) comprises a section (26) with a rectangular base area. 14. Anordnung nach Anspruch 11 bis 12, wobei der Stab (20) einen Abschnitt (26) mit einer kreisrunden Grundfläche umfasst. 14. Arrangement according to claim 11 to 12, wherein the rod (20) comprises a section (26) with a circular base.
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