CH658588A5 - Vorrichtung zur externen korrektion und fixierung von knochenteilen an einer bruchstelle. - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur externen Korrektion und Fixierung von Knochenteilen an einer Bruchstelle gemäss dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Der Übersicht halber und etwas vereinfacht kann man sagen, dass sich Knochen in dreierlei unterschiedlichen Weisen in Verbindung mit Bruchbehandlung (und bei sogenannten Osteodomien) korrigieren und fixieren lassen. Diese drei Methoden sind:

A. Äussere Bandagen — üblicherweise Gips.

B. Innere Befestigungsmittel, die während einer Operation eingesetzt und eingeschlossen werden. Hier kann es sich um Schrauben, Blech oder eine Schiene mit Schrauben, Marknadeln, Stifte, Draht usw. handeln.

C. Stifte durch die Haut und Weichgewebe in den Knochen hinein, und irgendeine äusserliche Verbindung zwischen dem Stift im oberen und unteren Bruchteil. Diese äusserliche Verbindung kann ein- oder mehrseitig sein.

Die vorliegende Erfindung betrifft die letztere dieser Behandlungsmethoden.

Die bei einem Bruch zu korrigierenden Fehllagen sind:

1. Die Knochenteile stehen in einem fehlerhaften Winkel zueinander. Der Winkelfehler kann in jeder Richtung entstehen.

2. Parallelverschiebung.

3. Rotationsverschiebung.

4. Längsverschiebung.

Eine Reihe von Vorrichtungen zur externen Korrektion und Fixierung von Knochenteilen an einer Bruchstelle sind bereits vorgeschlagen und sind auch handelsüblich. Die Korrektion erfolgt, indem transkutane Stifte in zwei Ebenen im Winkel gestellt werden. In dieser Weise kann ein Winkelfehler in jeder Richtung korrigiert werden. Bei den bekannten Vorrichtungen sind jedoch die Drehzentren der Stifte in der Halterung gelegen, und die Aussenenden der Stifte beschreiben einen Bogen, und es entsteht eine Längsverschiebung der Knochen. Dies wirkt sich zweifach ungünstig aus, erstens weil bei der Korrektion von Winkelfehlern ein später nachzukorrigierender Längsfehler entstehen kann, und zweitens wirken bedeutende Kräfte in der Knochenlängsrichtung, welche bei Winkelkorrektion überwunden werden müssen indem die Knochen gleichzeitig längsversetzt werden sollen.

Eine Vorrichtung dieser Gattung ist aus der US-PS 2 250 417 bekannt. Die Vorrichtung laut diesem Patent umfasst einen Stab mit zwei Halterungen für die transkutanen Stifte, wobei die eine Halterung entlang des Stabes versetzt und in einer beliebigen Lage relativ des Stabs befestigt werden kann. Die Drehzentren der Stifte liegen bei beiden Stiften in der Halterung, und die Aussenenden der Stifte beschreiben einen Bogen derart, dass eine Längsverschiebung der Knochen entsteht. Die Rotationskorrektion wird derart durchgeführt, dass die Stifthalterungen eine bogenförmige Führung aufweisen, die in einer quer zur Stabachse verlaufenden Ebene liegt und als bogenförmige Verzahnung gestaltet ist. In die Verzahnung greifen zwei im Stab gelagerte Zahnräder ein. Beim Drehen der Zahnräder bewegt sich die bogenförmige Führung um ein beim Einsatz in das Knochenzentrum gelegtes Zentrum.

Die vorliegende Erfindung bezweckt vor allem die Beseitigung des obenstehenden Nachteils, derart, dass man jede einzelne Fehlstellung für sich und angemessen korrigieren

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

3

658 588

kann, ohne die übrigen Korrektionen zu stören. Ferner wird die Schaffung einer Vorrichtung der eingangs erwähnten Art bezweckt, die wenig Platz nimmt. Hier ist ja die Absicht,

dass der Patient nachdem die Vorrichtung angebracht und die erforderlichen Korrektionen und Fixierungen vorgenommen wurden mit der Vorrichtung gehen soll bis der Bruch geheilt ist. Ein Zweck ist ferner die Schaffung einer externen Fixierung, welche es erwünschtenfalls ermöglicht, die Knochen unter Beibehaltung der übrigen Fixierung von der Längsfixierung zu befreien. Äussere Kräfte werden dann auf die Bruchenden übertragen, und derartige wechselnde Kompression im Bruch soll die Knochenneubildung stimulieren. Die vorliegende Erfindung ist ferner derart gestaltet, dass ein schräger Bruch leicht komprimiert und nachkomprimiert werden kann.

Erfindungsgemäss wird hiezu eine Vorrichtung vorgeschlagen, die durch die kennzeichnenden Merkmale aus dem Patentanspruch 1 definiert ist.

Bevorzugte Ausführungsformen sind durch die abhängigen Ansprüche 2 bis 7 gekennzeichnet.

Die Erfindung wird nachstehend anhand einer in der Zeichnung dargestellten Ausführungsform der Vorrichtung beispielsweise beschrieben.

Fig. 1 zeigt schematisch eine Draufsicht auf die erfin-dungsgemässe Vorrichtung.

Fig. 2 ist ein Schnitt entlang der Linie II—II in Fig. 1.

Fig. 3 ist ein Schnitt entlang der Linie III—III in Fig. 1.

Fig. 4 zeigt eine Halterung in einer anderen Lage als in Fig. 3.

Fig. 5 ist ein Schnitt entlang der Linie V—V in Fig. 2.

Fig. 6 stellt eine alternative Gestaltung einer Halterung, im Schnitt gesehen, dar.

Fig. 7 zeigt die Halterung der Fig. 6 in Draufsicht und teilweise im Schnitt.

Fig. 8 zeigt die Vorrichtung schematisch im Einsatz in einer Stirnansicht.

Fig. 9 zeigt die Vorrichtung im Einsatz zur Korrektion eines doppelten Oberschenkelbruchs wo eine Längsverschiebung erforderlich ist.

Fig. 10 zeigt die Vorrichtung im Einsatz bei der Korrektion eines Winkelfehlers bei einem Oberschenkelbruch.

Fig. 11 zeigt die Vorrichtung im Einsatz bei der Korrektion eines Parallelverschiebungsfehlers.

Fig. 12 illustriert, wie eine bekannte Vorrichtung bei der Korrektion eines Winkelfehlers wirken würde.

Fig. 13 zeigt schematisch, wie ein schräger Bruch komprimiert werden kann.

Fig. 14 zeigt, wie ein Abstand (eine Diastase) entstehen kann, die eine Bruchheilung verhindert, wenn ein Bruch mit inwendigen Mitteln behandelt wurde.

Die Vorrichtung besteht aus einem verlängerbaren Stab 1 der aus zwei teleskopisch zusammenwirkenden Viereckrohren 2,3 zusammengesetzt ist. Im Rohr 3 ist eine Mutter 4 befestigt, die mit einer drehbar im Ende des Rohrs 2 gelagerten Gewindespindel 5 im Eingriff ist. Die Spindel weist in diesem Ende einen Kopf 6 mit einer Nut 7 zwecks Betätigung, beispielsweise mittels eines Sechseckschlüssels auf. Der Kopf 6 kann freigemacht werden, indem die den Kopf umgebende Hülse ausgeschraubt wird, wonach die Spindel 5 frei in den Stab 1 und aus diesem heraus bewegt werden kann. An jedem der Rohre 2 und 3 ist eine verschiebbare Halterung 8,9 mittels Schrauben 11 befestigt. An jeder Halterung 8,9 ist eine bogenförmige Führung 12 mit Schneckenradverzahnung 12' und mit der Achse 12" 60 — 70 mm unterhalb der Mittelachse des Stabs 1 liegend befestigt. Auf dieser bogenförmigen Führung 12 ist ein Kopf 13 bewegbar vorgesehen, in welchem vier transkutane Stifte 14 befestigt sind. Der Kopf 13 lässt sich über die Schneckenrad Verzahnung 12'

mittels einer selbstverriegelnden Schneckenschraube 15 verstellen, wobei die letztere mittels eines in eine Betätigungsnut 15' im freien Ende der Schraube einsetzbaren Schlüssels vom Chirurgen betätigt werden kann.

Der Kopf 13 besteht aus zwei Hauptteilen, einem Basisteil 16, der auf die Führung 12 ausgerichtet ist. An dem Basisteil 16 ist ein gabelförmiger Aussenteil 17 mit Lagerohren 17' angelenkt. Der Aussenteil ist am Basisteil 161 um eine Achse 18 mittels Charnierzapfen 19 durch die Lagerohren 17' angelenkt.

Die Stifte 14 sind in einer leicht lösbar im Teil 17 befestigten Stifthalterung 27 befestigt. Der Zweck dieser Anordnung ist, dass die Stifthalterung mit den Stiften von der übrigen Korrektionsvorrichtung gelöst werden kann, wenn eine erwünschte Korrektion vorgenommen wurde. Die beiden Stifthalterungen 27 mit Stiften 14 werden beispielsweise mittels eines verriegelbaren Kugelgelenks an einem einfachen teleskopischen Stab befestigt. Derart kann die gesamte Vorrichtung, abgesehen von den Halterungen 27 mit den Stiften 14 gelöst und für andere Patienten verwendet werden. Der behandelte Patient erhält dabei eine weitaus leichtere und geringere Vorrichtung mit der er sich bequemer bewegen kann.

In der Ausführungsform der Figuren 1 bis 5 wird der Aussenteil 17 mittels einer beispielsweise mit einem Sechseckschlüssel betätigbarer Schneckenschraube 24 winkelgestellt. Die Schneckenschraube 24 steht im Eingriff mit zwei entgegengesetzt drehenden Schneckenrädern 22,23, welche drehbar im Aussenteil 17 gelagert sind. Jedes der beiden Schneckenräder 22,23 weist ein mittiges mit Gewindeschrauben 20,21 im Eingriff stehendes Gewindeloch auf. Bei Betätigung der Schneckenschraube 24, bewegen sich die Schrauben 20,21 somit in entgegengesetzten Richtungen. Die Spitze jeder Schraube 20,21 ist abgerundet und wirkt mit bogenförmigen Lagerungen im Teil 16 zusammen. Mittels dieser Vorrichtung kann der Aussenteil 17 mit den Stiften 14 etwa 20 bis 25° in beiden Richtungen aus einer neutralen Lage um die Achse 18 eingestellt werden.

In der in den Figuren 6 und 7 dargestellten Ausführungsform ist der Aussenteil 17 ebenfalls mittels Lagerohren 17' und Charnierzapfen 19 im Basisteil 16 gelagert. Der Bewegungsmechanismus des Teils 17 gegenüber dem Teil 16 besteht aus einer bogenförmigen Führung 31 mit Schneckenradverzahnung 32, welche mit einer Zahnstange 33 in Verbindung steht die von einer im Aussenteil 17 gelagerten feingängigen Schneckenschraube 33' im Eingriff steht. Bei Betätigung der Schneckenschraube 33' kann man den Aussenteil 17 in beide Richtungen aus einer neutralen Ebene um die Achse 18 bewegen.

Wenn der Chirurg eine Korrektionsschraube 15 oder 24 dreht, ändert er den Winkel zwischen Knochen und Stab 1 in der einen der beiden Ebenen, die parallel mit den Seiten des Viereckrohres verlaufen, wodurch es leichter wird sich das Ergebnis vorzustellen oder es zu beobachten. Nur dieses Verhältnis wird bei einer Korrektion verändert. Durch das Aufteilen der Korrektionsfunktionen, wie es bei der erfin-dungsgemässen Vorrichtung gemacht wurde, wird die Korrektionsarbeit einfacher und mehr genau. Bei einem Winkelfehler (Fig. 8) muss um die Achse 26 mittels einer Korrektionsschraube 15 in beiden Halterungen, an jeder Seite der Bruchstelle 28, korrigiert werden. Die untere Halterung 13 wird beispielsweise entlang dem Bogen abwärts in eine Lage wie in der rechten Figur dargestellt, bewegt, und die obere Halterung 13 wird aufwärts bewegt. Dabei wird eine Winkeländerung zwischen den Knochenteilen 29 und 30 ohne Längsverschiebung derselben erzielt. In der gleichen Weise kann man einen Winkelfehler um die Achse 18 (Fig. 9) korrigieren, indem beide Schrauben 24 derart verstellt werden,

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

658 588

dass beide Halterungen 17 versetzt und dass das Bruchende des unteren Knochenteils 29 beispielsweise vom Stab 1 abbewegt, während das Bruchende am oberen Knochenteil 30 einwärts bewegt wird, bis die Bruchenden gegeneinander anliegen, wie in der rechten Zeichnung der Fig. 9 dargestellt.

In den Fig. 10 und 12 ist dargestellt, wie eine Winkelstellung mit den bisher bekannten Einrichtungen erfolgen würde, wo die Halterungen um ein Zentrum 31 am verlängerbaren Stab drehbar sind. Wenn man die Stifthalterungen zwecks Winkelkorrektion dreht, erfolgt gleichzeitig eine Längsverschiebung der Knochenteile. Eine derartige Längsverschiebung führt sehr hohe Kräfte auf der Korrektionseinrichtung mit sich.

Die Stifte 14 sind derart am äusseren Halterungsteil 17 befestigt, dass sie schräg abwärts weisen, und die Achse der Stifte das Zentrum der Korrektionsachse 18 im Mittelpunkt des Knochens K (siehe Fig. 2) schneidet. Die Korrektionsachse 26 der krummen Zahnbahn liegt ebenfalls im Mittelpunkt des Knochens. Der Mittelpunkt der Bewegungen die der Knochen bei Korrektion in den beiden Ebenen ausführt ist somit der Schnittpunkt zwischen dem Knochen und der transkutanen Stifte. Der springende Punkt ist, dass das Zentrum der Einstellungsbewegung im Knochen, 60 bis 70 mm von dem Stab 1 liegt. Bei einer Abweichung von diesem Abstand entsteht eine Längsverschiebung, aber stark reduziert gegenüber der Situation wo das Zentrum an dem Stab 1 läge. Dies ist insbesondere wichtig bei Korrektion von Brüchen die sich gefestigt haben, weil sich derartige Brüche einer Längsänderung vor einer Winkeländerung widersetzen. Eine derartige Längsverschiebung in der Form einer Verkürzung ist selbstverständlich auch unmöglich, wenn die Knochen in einem Querbruch «angestaut» stehen. Das wird bei den bisher bekannten Einrichtungen die Korrektionsarbeit sperren und verhindern.

Auf Grund der erwähnten Tatsache, dass das Korrektionszentrum in den Knochen gelegt ist, werden die in der Längsrichtung des Knochens oder Bruches wirkenden Kräfte die Korrektionsschrauben nicht beeinflussen. Das ermöglicht geringe Abmessungen in den Korrektionsvorrichtungen. Trotzdem ist eine Gewichtbelastung auch bei sehr unstabilen Brüchen erlaubt.

Durch die Vorrichtung wird eine Lösung erzielt, die wenig aufwendig gemacht werden kann, weil bei Korrektionen geringe Kräfte wirken.

Winkelfehler oder Parallelfehler liegen in der Regel in einer Ebene die mehr oder weniger von derjenigen des Viereckstabes abweicht, und es wird daher erforderlich, dass alle vier Einstellschrauben 15 und 24 bei der Korrektion eingesetzt werden. Das mag kompliziert wirken, aber hinsichtlich der Tatsache, dass die einzelnen Fehlstellungen je für sich korrigiert werden können, ohne dass dies die übrigen Korrektionen stört, ist dies ein Fortschritt gegenüber den bekannten Einrichtungen wo man darauf angewiesen ist Universalverbindungen zu lösen und befestigen wobei alles ausser Kontrolle gelangt. Wie oben erwähnt, ist es auch ein Vorteil bei der Konstruktion, dass man in der Korrektionsbewegung grosse Kraft ausüben kann.

Man wird ferner angemessen einen im voraus berechneten Grad-Wert Winkeleinstellen können. Angestrebt ist eine Winkelkorrektion von etwa 4° je Umdrehung der Korrektionsschrauben 15 und 24.

Mit der Vorrichtung können schräge Brüche komprimiert und nachkomprimiert werden. Mittels der Korrektionsschrauben in den beiden Halterungen, können Kompressionskräfte ausgeübt werden, wie in Fig. 11 gezeigt. Die Elastizität im System hält eine Vorspannung aufrecht, die auch zur Vermeidung einer Verkürzung ausgenützt werden kann.

Nachkorrektionen am Krankenbett oder unter ambulanter oder poliklinischer Kontrolle und Weiterbehandlung sind möglich. Mittels der Vorrichtung kann man einen Bruch allmählich und kontrolliert in der Längsrichtung komprimieren, wenn sich die Bruchstelle teilweise gefestigt hat, und man kann einfache Querbrüche, die von Anfang an Kompression erfahren haben, nachkomprimieren.

Die erfindungsgemässe Vorrichtung eignet sich gut für ambulante Behandlung oder Weiterbehandlung, und das ist von grosser Bedeutung, weil es Bettplätze freimacht.

Die Erfindung beschränkt sich nicht auf die in der Zeichnung dargestellte und oben beschriebene Anwendung, indem dasselbe System zur Behandlung von Brüchen an anderen Stellen des Skeletts eingesetzt werden kann. Die dargestellte Ausführungsform lässt sich auch hinsichtlich Einzelheiten abändern, ohne ausserhalb des Rahmens der Patentansprüche zu fallen. (Somit kann beispielsweise eine oder können beide Halterungen um die Längsachse des Stabes verstellbar sein, damit geringere Korrektionen von Rotationsfehlern durchgeführt werden können.) Ausserdem können die teleskopischen Rohre Flächen mit gutem gegenseitigen Gleitvermögen aufweisen, z.B. aus Plastik/Metall. Die Schraube zur Längskorrektion des Stabes kann auch derart gestaltet werden, dass sie ausser für den Einsatz zur Distraktion und Kompression auch in einer einfachen Weise gelöst werden kann, damit die wechselnden «natürlichen» Längskräfte die sich durch Muskeln und Belastung ergeben den Bruch unter Aufrechterhaltung der übrigen Fixierung beeinflussen können. Das stimuliert die Neubildung von Knochen.

4

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

S

5 Blatt Zeichnungen

Claims (7)

658 588

1. Vorrichtung zur externen Korrektion und Fixierung von Knochenteilen an einer Bruchstelle, welche einen starren längsregelbaren Stab (1) umfasst, der bei Einsatz ausserhalb der Haut liegen soll, ferner zwei Halterungen (8,9), die am Stab befestigt sind und eine Anzahl transkutaner Stifte (14) tragen, die dazu vorgesehen sind, die Haut und das Muskelgewebe um die Bruchstelle zu durchdringen und mit ihren freien Enden in Bohrungen in den Knochenteilen (29, 30) befestigt zu werden, mit den Stiften der einen Halterung an der einen Seite der Bruchstelle und den Stiften der anderen Halterung an der anderen Seite, und wo jede Halterung in zwei rechtwinklig zueinander stehenden Ebenen drehbar angebracht ist, dadurch gekennzeichnet, dass an jeder der Halterungen (8,9) eine bogenförmige Führung (12) in einer mit der Achse des Stabes (1) parallelen Ebene vorgesehen ist,

dass jede Führung (12) einen Radius hat, der mindestens annähernd dem individuellen Abstand zwischen Knochenmitte und den bogenförmigen Führungen entspricht, dass die bogenförmigen Führungen (12) an der konvexen und von den Stiften (14) abgewandten Fläche eine Schneckenradverzahnung (12') aufweisen, und dass an jedem der Halterungsteile (8,9) eine mit der Verzahnung (12') im Eingriff stehende Schneckenschraube (15) gelagert ist, und dass jede der Halterungen (8,9) zweiteilig ist, wobei der erste Teil (16) am Stab (1) oberhalb der bogenförmigen Führung (12) befestigt ist und ein zweiter Teil (17) die Stifte (14) trägt und mit dem ersten Teil (16) drehbar verbunden ist um eine Drehachse (18), die rechtwinklig auf der Achse (12") der bogenförmigen Führung (12) steht, und dass die Stifte (14) im spitzen Winkel (a) zur Drehachse (18) des zweiten Teils (17) der Halterung stehen, und dass die Mittellinien (14') der Stifte (14) die erwähnte Drehachse (18) in deren Schnittpunkt mit der Achse (12") der bogenförmigen Führung (12) schneiden.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Stab (1) teleskopisch längsregelbar ist, dass inwendig im einen Teleskopteil (2) eine nach innen weisende Schraubenspindel (5) drehbar vorgesehen ist und im Eingriff mit einer festen Mutter (4) inwendig im anderen Teleskopteil (3) steht, und dass die Spindel von ihrem Eingriff mit der Mutter gelöst werden kann.

2

PATENTANSPRÜCHE

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite, äussere Teil (17) zwei den ersten, inneren Teil (16) umgreifende Lagerohren aufweist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Halterungen (8,9) mittels leicht lösbaren Klemmbefestigungen (10,11) am Stab befestigt sind.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens die eine Klemmbefestigung drehbar am Stab vorgesehen ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Teleskopteile (2,3) aus Vieleckrohren, z.B.Vier-eckrohren bestehen, und dass zwischen den beiden Teleskopteilen eine Gleitführung oder ein Gleitbelag, z.B. Stahl gegen Plastik, zur Erzielung einer schlupffreien und reibungsniedrigen Führung der Teile gegenüber einander vorgesehen ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass an jedem der Halterungsteile (16,17) eine weitere bogenförmige Führung (31) in einer winkelrecht zur Ebene der ersten bogenförmigen Führung (12) stehenden Ebene vorgesehen ist, wobei die konvexe Fläche der weiteren bogenförmigen Führung (31) gegen den zweiten Halterungsteil (17) weist und eine Schnecken Verzahnung (32) besitzt, ferner mit der konvexen Fläche eine feingängige Schneckenradverzahnung (33) in Bewegungseingriff steht und im zweiten

Halterungsteil (17) mit der Verzahnung (32) im Eingriff steht.