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Gebiet der
Erfindung
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Die
Erfindung bezieht sich im Allgemeinen auf einen verbesserten axialen
externen Fixateur zur Stabilisierung von Knochenbrüchen in
der orthopädischen
Chirurgie.
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Insbesondere
bezieht sich die Erfindung auf einen axialen und unilateralen externen
Fixateur umfassend einen ausziehbaren stangenartigen Mittelkörper und
gegenüberliegend
angeordnete Knochenschraubenklemmen, die an entsprechenden Enden des
stangenartigen Mittelkörpers
mittels Kugelgelenken angelenkt sind.
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Stand der
Technik
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In
diesem besonderen Gebiet werden unilaterale externe Fixateure seit
langem verwendet, um das Abheilen von Knochenbrüchen durch ortsfeste Fixierung
der Knochenfragmente zu unterstützen.
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Solche
externen Fixateure umfassen einen Mittelkörper in im Wesentlichen zylindrischer
Gestalt, der axial ausziehbar sein kann und der an gegenüberliegenden
Enden mittels Kugelgelenken angelenkte Knochenschraubenklemmen aufweist.
Die Klemmen sind mit den stangenartigen fixierenden Knochenschrauben
verbunden, die auf gegenüberliegenden
Seiten der Fraktur in den Rand des gebrochenen Knochens implantiert
wurden. Üblicherweise reichen
zwei oder drei Schrauben aus, um den Halt bereitzustellen.
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Ein
Beispiel eines externen Fixateurs zur Stabilisierung von Schienbeinfrakturen
ist in dem europäischen
Patent Nr. 0 609 409 desselben Anmelders offenbart.
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Eine
Auswahl von Schienengeräten,
um mit unterschiedlichen Typologien von Frakturen und Traumata fertig
zu werden, sind normalerweise von ihren Lieferanten verfügbar.
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Somit
gibt es Schienbein- und Oberschenkelknochenfixateure, Oberarmfixateure,
Gelenk-, wie Knöchel-
und Ellbogenfixateure und Handgelenkfixateure.
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All
diese Fixateure sind im Aufbau vergleichbar und beinhalten ähnliche
Komponenten; jedoch führen
unterschiedliche Arten von Frakturen zu der Notwendigkeit, eine Vielzahl
von Fixateuren mit unterschiedlichen Größen und Konfigurationen herzustellen.
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Ein
solches umfangreiches Lager von unterschiedlichen Fixateuren kann
sich jedoch nur in erhöhten
Herstellungskosten für
jede Typologie niederschlagen, da standardisierte Massenproduktionsverfahren
nicht zu verwirklichen sind.
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Auch
verursacht die momentane technologische Tendenz, Fixateure herzustellen,
die Bereiche oder Teile beinhalten, die aus für Röntgenstrahlung transparenten
Materialien geformt sind, dass die Bereitstellung von vielen und
unterschiedlichen Arten von Fixateuren noch weniger wirtschaftlich
ist.
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Das
dieser Erfindung zugrunde liegende technische Problem besteht darin,
einen unilateralen externen Fixateur zur Stabilisierung von Knochenbrüchen zu
schaffen, der mit strukturellen funktionalen Merkmalen versehen
ist, die die Herstellungskosten von Fixateuren, die mit einer Auswahl
von unterschiedlichen Typen bereit gestellt werden, senkt.
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Zusammenfassung
der Erfindung
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Das
Prinzip dieser Erfindung besteht in der Bereitstellung einer Knochenschraubenklemme,
die bei unterschiedlichen Konfigurationen von Fixateuren universell
einsetzbar ist.
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Basierend
auf diesem Prinzip wird das technische Problem durch diese Erfindung
gelöst,
die einen Fixateur, wie vorausgehend angedeutet und im kennzeichnenden
Teil von Anspruch 1 und im Folgenden definiert, bereitstellt.
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Die
Merkmale und Vorteile des externen Fixateurs gemäß der Erfindung ergeben sich
augenscheinlich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels,
welches mit Bezug zu den beiliegenden Zeichnungen als nicht limitierendes Beispiel
angegeben wird.
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Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
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In
den Zeichnungen:
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1 zeigt
eine vertikale perspektivische Ansicht eines axialen unilateralen
externen Fixateurs als Ausführungsform
dieser Erfindung;
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2 zeigt
eine perspektivische Explosionsansicht des Fixateurs aus 1;
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3 zeigt
eine weitere vertikale perspektivische Ansicht des Fixateurs aus 1.
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Detaillierte
Beschreibung
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In
den Zeichnungsansichten ist ein axialer unilateraler externer Fixateur
zur Stabilisierung von Knochenfrakturen in der orthopädischen
Chirurgie gemäß der vorliegenden
Erfindung ausgebildet und als Ganzes mit 1 bezeichnet.
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Der
Fixateur 1 umfasst einen stangenartigen Mittelkörper 2 mit
einer Achse x-x und mit gegenüberliegenden
Enden 3, 4, die mit entsprechenden Knochenschraubenklemmen 5, 6 gelenkig
verbunden sind.
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Vorteilhafterweise
sind sowohl der stangenartige Mittelkörper 2 als auch die
Klemmen 5, 6 vorzugsweise aus einem für Röntgenstrahlen
transparenten Material hergestellt, wie Polyetherketonkunststoffmatrizen
bekannt als „Peek", und durch eine
vorbestimmte Menge von Karbonfasern verstärkt, mit dem Ziel eine geeignete
Steifheit zu erhalten.
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Insbesondere
ist der stangenartige Mittelkörper 2 axial
ausziehbar, da er durch ein erstes Teil 8 und ein zweites
kuppelndes Teil 9 prismatischer Gestalt gebildet ist. Die
Teile 8 und 9 gleiten teleskopisch aufeinander.
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Jedes
Teil 8, 9 umfasst einen ersten Bereich 8', 9' mit lang gestreckter
halbzylindrischer Gestalt, das einstückig mit einem zweiten zylindrischen
Endbereich 8", 9" mit kurzer
Länge ausgebildet
ist. Jedes Teil 8 und 9 ist daher von der Seite
her gesehen L-förmig.
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Die
halbzylindrischen gleitenden Bereiche 8', 9' sind miteinander entlang einer
Verfahrnut 7, die in Längsrichtung
in dem Bereich 8' ausgebildet
ist, und durch einen entsprechenden Schlitten 7' verbunden, der
in Längsrichtung
in dem anderen Bereich 9' ausgebildet
ist. Insbesondere weist der Bereich 8' im Wesentlichen einen C-förmigen Querschnitt
auf, während
der andere Bereich 9' mit
einer länglichen Rippe
ausgebildet ist, die einen T-förmigen
Querschnitt aufweist, um den Schlitten 7' zu definieren.
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Natürlich können auch
andere Verfahr-/Gleitkombination innerhalb des Umfangs der Erfindung vorgesehen
werden.
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Vorteilhafterweise
ist ein Mittel zum Begrenzen der Teile 8 und 9 in
ihrer Gleitbewegung bereitgestellt.
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Dieses
Begrenzungsmittel umfasst eine Verriegelungsschraube 11,
die sich senkrecht zu der Achse x-x erstreckt und die ein Gewindeendbereich 12 aufweist,
das in eine Gewindebohrung 13 eingreift, die in dem Gleitweg 7' ausgebildet
ist und mittels einer „Heli-Spule" (Heli-Coil) 13a verstärkt ist. Eine
Befestigung kann bereitgestellt werden, um die Gewinde zu halten.
Zusätzlich
ist der Bereich 8' des Teiles 8 mit
einer ausgesparten Nut 10 versehen, die sich in Längsrichtung
im Wesentlichen über
den gesamten Bereich 8 erstreckt, wie in 3 dargestellt ist.
Die Schraube 11 durchgreift die Nut 10, vorzugsweise
mit einem glatten Abschnitt ihres Schaftes 14, um die Gleitbewegung
und den Ausschlag der Bereiche 8 und 9 gegeneinander
zu erleichtern.
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Die
Schraube 11 ist eine Innensechskantschraube, so dass eine
einfache Bedienung mit einem Schraubenschlüssel möglich ist.
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Durch
Lockern oder Festziehen der Schraube 11 kann der Auszug
des stangenartigen Mittelkörpers 2 des
Fixateurs 1 in Abhängigkeit
von den unterschiedlichen Ausmaßen
eines gebrochenen Knochens eingestellt werden. Im Gegensatz dazu
sind jegliche Drehungen der Teile 8 und 9 um die
Achse des stangenartigen Mittelkörpers 2 unterbunden,
aufgrund der C- und T-förmigen
Bereiche der Verfahrnut und des Schlittens.
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In
der kompakten Anordnung des stangenartigen Mittelkörpers 2 überlagern
sich die Bereiche 8' und 9' der Teile 8 und 9 vollständig, wobei
ein zylindrischer Endbereich 9", 8" an den anderen angrenzt.
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Wie
oben erwähnt
wurde, sind die gegenüberliegenden
Enden 3, 4 des stangenartigen Mittelkörpers 2 mittels
Kugelgelenke an die entsprechenden Klemmen 5, 6 der
Knochenschrauben angelenkt.
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Jedes
Gelenk umfasst ein Kugelgelenklager 16, das auf jeder Klemme 5, 6 angeordnet
ist.
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Insbesondere
umfasst das Kugelgelenklager 16 eine zylindrische Buchse 17,
die von einer die Kugel zurückhaltenden
Randzone 17a begrenzt und in jeder Klemme 5, 6 vorgesehen
ist, und weist einen Kugelkopf 18 auf, der in die Buchse 17 eingebracht ist.
Der Kugelkopf 18 weist einen Schaft 19 auf, der angepasst
ist, um in eine entsprechende Buchse 15 in jedem der Enden 3, 4 des
stangenartigen Mittelkörpers 2 eingebracht
zu werden.
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Die
Buchse 15, die den Schaft 19 beherbergt, ist in
einem ziemlich zentralen Endbereich der Endbereiche 8" und 9" der Teile 8 und 9 ausgebildet. Kurz
gesagt, ist die Buchse 15 koaxial zu der Achse x-x angeordnet
und der Schaft 19 ist mittels eines entfernbaren Rückhaltemittels,
wie einem Verriegelungsdorn 27, in der Buchse 15 gehalten,
das durch eine Bohrung 28, die quer zu der Achse x-x verläuft, die
durch den Bereich 8" verläuft, und
durch eine entsprechende Bohrung 28' hindurch greift, die quer zum
Schaft 19 verläuft.
Diese Bohrung dient zur Aufnahme des Verriegelungsdorns 27 des
Schaftes 19 sowie zur Anzeige der Befestigung eines dynamisierenden
Kompressors, wie er zum Beispiel in dem europäischen Patent Nr. 0 734 233
beschrieben ist.
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Jede
der Klemmen 5 und 6 umfasst einen Hauptkörper 20,
im Wesentlichen prismatischer Gestalt, in dem eine zylindrische
Buchse 17 ausgebildet ist, die den Kugelkopf 18 aufnimmt.
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Ein
Flansch 26 ist lösbar
mit dem Hauptkörper 20 zum
Verriegeln der Klemmen auf den Knochenschrauben verbunden, wobei
in dem Beispiel zwei Schrauben 21 in einer parallelen Ebene
zu der Ebene liegen, die durch die Achse x-x geht, und in einem
vorher bestimmten Abstand davon beabstandet sind.
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Insbesondere
weist der Hauptkörper 20 eine Seitenwand 25 mit
geformter Kontur auf. Die Kontur des Flansches 26 kuppelt
im Wesentlichen mit der Seitenwand 25, so dass die Seitenwand 25 und
der Flansch 26 aneinander anschließen, wie die Backen einer Schraubzwinge,
und derart die Knochenschrauben verriegeln.
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Vorzugsweise
wird die lösbare
Kupplung des Körpers 20 und
des Flansches 26 durch das Eingreifen eines Schraubenpaares 21 durch
Aussparungslöcher 23,
die den Flansch 26 durchgreifen, in entsprechende Gewindebohrungen 22 vorgenommen, die
in dem Hauptkörper 20 zusammen
mit optionalen verstärkenden
Hülsen
bereit gestellt sind. Die Gewindebohrungen 22 sind in der
Seitenwand 25 des Körpers 20 ausgebildet.
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Diese
besondere Konfiguration erlaubt es, dass die Knochenschrauben im
Wesentlichen längsseits
des Kugelgelenklagers in der Klemme gehalten werden, wobei ein hochkompakter
Aufbau der gesamten Klemme erreicht wird.
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Vorzugsweise
ist auch ein Mittel 40 zum Verriegeln des Kugelgelenklagers 16 in
einer ausgewählten
Winkelstellung bereitgestellt. Das Verriegelungsmittel 40 umfasst
einen Reiter 41, der zur Bewegung innerhalb der zylindrischen
Buchse 17 des Hauptkörpers 20 in
Richtung auf den Kugelkopf 18 durch die Bewegung von Verstellmitteln 42 geführt ist.
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Das
Verstellmittel 42 umfasst einen Schaft 47, welcher
sich quer zu der Bohrung 17 erstreckt und mit einer Nocke 47a versehen
ist, die auf den Reiter 41 einwirkt. Der Schaft 47 kann
manuell mittels eines geeigneten Schraubenschlüssels verdreht werden und ist
absichtlich mit einem Innensechskant 43 an einem erreichbaren
Ende versehen.
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Insbesondere
umfasst der Reiter 41 eine zylindrische Randzone mit einer
Vielzahl von Kronenzähnen 44,
die sich alle in dieselbe Richtung parallel zu der Achse des Randbereichs
erstrecken. Diese Zähne 44 sind
dazu gedacht, sich in die Oberfläche des
Kugelkopfes 18 nach Betätigung
des Verstellmittels 42 einzuschneiden und eine entsprechende
Vielzahl von Einkerbungen geeigneter Tiefe darin auszubilden, zum
Beispiel ein paar wenige Zehntel eines Millimeters tief. Auf diese
Weise ist der Kugelkopf 18 und somit das Kugelgelenklager 16 in
einer formschlüssigen
Weise so gut wie verriegelt.
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Ein
Ausschlag begrenzendes Mittel 45 des Reiters 41 ist
bereitgestellt, um zu Bewirken, dass die Zähne 44 in eine vorbestimmte
Tiefe in den Kugelkopf 18 einschneiden. Dieses Begrenzungsmittel 45 umfasst
eine radiale Nase 46, die einstückig mit dem Schaft 47 ausgebildet
und die mit dem Äußeren des Hauptkörpers 20 fluchtend
liegt und angeordnet ist, um gegen einen Anschlag 48 anzustoßen, der
auf dem Hauptkörper 20 ausgebildet
ist, bei einer geeigneten winkligen Einstellung des Schaftes 47 relativ zu
dem Hauptkörper 20.
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Wenn
die radiale Nase 46 an dem Anschlag 48 anliegt,
hat die Vielzahl von Zähnen 44 des
Reiters 41 sich um eine maximale vorherbestimmte Tiefe in
die Oberfläche
des Kugelkopfes eingeschnitten.
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Beim
Zusammenbau einer der Klemmen 5 oder 6 wird zunächst der
Kugelkopf 18 des Gelenkes 16 in die zylindrische
Buchse 17 eingeführt,
wobei der Schaft 19 aus dem Hauptkörper 20 heraussteht. Dann
wird der Reiter 41 mit seinen Zähnen 44 in Richtung
des Kugelkopfes 18 zeigend und der Schaft 47 zur
Verhinderung des Auseinanderfallens vorheriger Teile eingesetzt.
Der Schaft 47 ist derart angeordnet, dass ein Endbereich
der zylindrischen Buchse 17 verfügbar bleibt für die Aufnahme
eines zusätzlichen
zylindrischen Bauteils, wie nachfolgend beschrieben wird.
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Die
zylindrische Buchse 17 am freien Ende des Hauptkörpers 20 dient auch
zum Halten eines Hilfsbauteils 30, welches in effektiver
Weise die Vielseitigkeit der Klemme 5 oder 6 in
Abhängigkeit
auf die unterschiedlichen Einbauarten des Fixateurs erhöht.
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Zum
Beispiel wird ein Hilfsbauteil 30 durch ein T-Verbindungsbauteil 31 dargestellt,
das zum Verbinden der Klemme 5 mit einem Ring eines Ringfixateurs
dient, der im Stand der Technik als Ilizarovsystem bekannt ist.
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Das
Verbindungsbauteil 31 umfasst einen zylindrischen Schaft 32,
der in derselben zylindrischen Buchse 17 schwenkbar eingepasst
ist, die den Kugelkopf 18 des Kugelgelenklagers 16 aufnimmt.
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Eine
Verriegelungsschraube 29 greift in eine Gewindebohrung 29' ein, die mit
einer Befestigung versehen werden kann. Die Bohrung ist quer an
dem Schaft 32 und durch eine geschlitzte Bohrung hindurch
ausgebildet, die in dem Hauptkörper 20 nahe dem
Ende dessen gegenüber
im Kugelgelenk 16 bereitgestellt ist. Das Verbindungsbauteil 31 umfasst ferner
einen plattenartigen Bereich 33, der einstückig mit
dem Schaft 32 ausgebildet ist und sich im Wesentlichen
senkrecht dazu erstreckt. Dieser Bereich 33 besitzt gegenüberliegend
angeordnete Flügel,
die von genuteten Bohrungen 34 zur Verbindung mit einem
Ring einer externen Schiene in dem Ilizarovsystem durchgriffen sind.
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Auf
diese Weise kann eine mit einem Verbindungsbauteil 31 versehene
Klemme 5 oder 6 mit einem Ring in dem Ilizarovsystem
verbunden werden, um eine sogenannte „hybride Schiene" bereit zu stellen,
d. h. einen externen Fixateur, der einen axialen Fixateur und mindestens
einen Ring umfasst, der die vorteilhaften Merkmale von Fixateuren
und unilateralen axialen Fixateuren verbindet.
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Ein
weiteres Hilfsbauteil 30 ist in den Zeichnungen als Metaphysis-Klammer 35 abgebildet,
um an Knochenschrauben angeklemmt zu werden, welche in einer Ebene
im Wesentlichen senkrecht zu der Achse x-x und daher quer zu der
Ebene liegen, die die Knochenschrauben beinhaltet, die zwischen
den Wänden 25 und 26 der
Klemme 5 oder 6 gehalten werden.
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Ferner
erlaubt eine Metaphysis-Klammer 35 die Befestigung des
Fixateurs an Knochenschrauben, die in den proximalen oder distalen
Endbereichen des Schienbeins oder die im distalen Endbereich eines
Oberschenkelknochens implantiert sind.
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Die
Metaphysis-Klammer 35 wird in einer der Klemmen 5 oder 6 in
derselben Weise wie das Verbindungsbauteil 31 gehalten.
Tatsächlich
würde die Metaphysis-Klammer 35 genauso
wie das Verbindungsbauteil 31 einen zylindrischen Schaft 36,
welcher in die zylindrische Buchse 17 passt, und ein Ende 37 umfassen,
das einstückig
mit dem Schaft 36 ausgebildet ist und sich senkrecht dazu
erstreckt.
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Das
Ende 37 ist mit einem U-förmigen Bereich versehen, welcher
einstückig
mit dem Schaft 36 in einem Schritt ausgebildet und davon
abgesetzt ist. Der U-förmige
Bereich umfasst im Wesentlichen ein Paar Wände 38, 39,
die sich parallel zueinander erstrecken und voneinander beabstandet
sind. Eine halbzylindrische Furche 38', 39' ist am Boden jeder Wand 38, 39 auf
derselben Seite bereitgestellt, wobei die Furche eine Hälfte der
Buchse zur Aufnahme einer entsprechenden Metaphysis-Knochenschraube definiert,
d. h. einer in dem proximalen oder distalen Ende des Schlüsselbeins
oder distalen Ende des Oberschenkelknochens, in einer Ebene, im
Wesentlichen senkrecht zu der Ebene der Achse x-x liegt, implantierten
Schraube.
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Vorteilhafterweise
beinhaltet der Bereich 37 ein Mittel zum Klemmen der Metaphysis-Knochenschrauben.
Dieses Klemmmittel umfasst einen Reiter 50, der auf dem
Bereich 37 zur gleitenden Bewegung entlang einer gleichgerichteten
Richtung mit der Richtung, in welcher der Flansch 36 gegen
die Wand 35 geklemmt wird, angeordnet ist.
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Der
Reiter 50 besitzt eine rechteckige Grundseite 49,
die mit einem Fenster 49a ausgebildet ist, und weist zwei
plattenartige Ansatzstücke 51, 52 auf, die
einstückig
mit der Grundseite 49 an deren kurzen Seiten ausgebildet
sind.
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Die
plattenartigen Ansatzstücke 51, 52 wirken
mit den Wänden 38 und 39 zusammen,
um die Metaphysis-Schrauben zwischen sich einzuklemmen. Insbesondere
ist der Reiter 50 auf einem sich verjüngenden unteren Ende der Wand 39 durch
das Fenster 49a gleitend befestigt, so dass das Ansatzstück 51 dem
Bereich 37 gegenüberliegt
und zwischen den Wänden 38 und 39 sowie
parallel dazu beweglich ist.
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Auf
derselben Seite in den freien Enden der Ansatzstücke 51 und 52 sind
entsprechende halbzylindrische Furchen 51', 52' bereitgestellt, die jeweils eine
Hälfte
einer Buchse zur Aufnahme einer entsprechenden Metaphysis-Knochenschraube
definieren. Wenn der Reiter 50 mit dem Bereich 37 zusammengesetzt
ist, liegen die Furchen 38' und 51' und entsprechend
die Furchen 39' und 52' einander gegenüber und
sind bereit zur klemmenden Befestigung an einer entsprechenden Metaphysis-Schraube.
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Eine
Verriegelungsschraube 53 greift durch eine Bohrung, die
seitlich in dem Reiter 50 bereitgestellt ist, und greift
in eine Gewindehülse
ein, die in einer Bohrung bereitgestellt ist, die nahe des freien
Endes der Wand 39 ausgebildet ist, um den Reiter 50 bei
der klemmenden Befestigung auf den Metaphysis-Schrauben ortsfest
zu verriegeln.
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Auf
diese Weise werden, d. h. mit den Schrauben, beinhaltend diejenigen
zwischen der Wand 35 und dem Flansch 26 und die
Metaphysis-Schrauben zwischen dem Reiter 50 und dem Bereich 37,
die alle durch eine gleichgerichtete Verschiebung in einem angezogenen
Zustand gebracht wurden, ihre gegenseitigen Stellungen beibehalten, sogar
wenn ihre Umfänge
sich ändern,
z. B. beim Wechsel von Schrauben mit einem Durchmesser von 6 mm
auf Schrauben mit einem Durchmesser von 8 mm.
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Die
Schienungsvorrichtung dieser Erfindung löst in der Tat das technische
Problem und stellt eine Zahl von Vorteilen bereit, unter welchen
die universelle Verwendbarkeit der Klemmen im Gegensatz zu vorherigen
Lösungen
führend
ist.
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Tatsächlich kann
der Mittelkörper 2 gegenüberliegende
Klemmen angegliedert aufweisen, die unterschiedliche Funktionen
ausüben,
jedoch alle von einem gemeinsamen grundlegenden Aufbau abstammen.
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Ferner
erlaubt der Fixateur, der aus einem für Röntgenstrahlung transparenten
Material hergestellt ist, dem orthopädischen Chirurgen, die betroffene
Region zu röntgen,
ohne Behinderungen durch sperrige Objekte zu erleiden.
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Auch
sollte zur Kenntnis genommen werden, dass der Mittelkörper für einen
wesentlichen Teil der gesamten Länge
des Fixateurs gemäß der Erfindung verantwortlich
ist und erlaubt, dass die Fixateurlänge an fast jede traumatische
Situation anpassbar ist.
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Es
sollte ferner zur Kenntnis genommen werden, dass die Vielzahl von
durch die Kronenzähne
in der Oberfläche
des Kugelkopfes hervorgerufenen Einschneidungen, die in der Praxis
ermöglichen,
das Kugelgelenk in jeglicher gewünschter
Winkelstellung festgesetzt werden kann, auch die Wiederverwendung
der Klemmen verbieten, welche daher Einwegklemmen sind. Dies stellt
einen zusätzlichen
Vorteil aus Sicht der Hygiene- und Sicherheitsstandpunkte dar.