DE102013111354A1 - Fixateur interne - Google Patents
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Abstract
Description
- Die Erfindung betrifft einen Fixateur interne zum Auseinanderbewegen zweier Teile eines Knochens, insbesondere zur Knochenverlängerung oder zur Überbrückung einer Knochenlücke mit einem in den Markraum eines Knochens einführbaren Fixateur interne, welcher zumindest zwei, jeweils an einem der beiden Knochenteile befestigbare Elemente aufweist, wobei die Elemente mittels einer Arbeitseinrichtung, welche zumindest einen Festkörperaktor umfasst, relativ zueinander bewegbar sind.
- In der Unfall- und Wiederherstellungschirurgie werden Fixateure hauptsächlich eingesetzt, um komplizierte Frakturen zu versorgen, Gelenke gewollt zu versteifen oder bestimmte Deformitäten, wie beispielsweise X-Beine, O-Beine oder einen Beinlängenunterschied zu korrigieren. Hinsichtlich der Gestaltung sind zunächst externe und interne Fixateure zu unterscheiden. Bei Fixateuren externe ragen Teile des Fixateurs aus dem Körper des Patienten heraus, Fixateure interne sind vollständig implantiert.
- In bestimmten Fällen, wie z.B. der Korrektur einer Beinlänge, ist es notwendig, dass Fixateure während des teilweise recht langen Heilungsprozesses, beispielsweise während der Distraktionsosteogenese, verstellt werden müssen. Prinzipiell können hierzu sowohl externe als auch Fixateure interne verwendet werden. Jedoch weisen Fixateure externe gravierende Nachteile während des Heilungsprozesses auf. So liegen die Infektionsraten an den Eintrittsstellen der mechanischen Teile in den Körper zwischen 30% und 60%. Es besteht ebenfalls die Gefahr einer Ostis, das heißt einer Infektion des Knochengewebes durch die Verbindung des Knochens mit der Körperoberfläche.
- Interne Systeme haben diese Nachteile nicht. So sind beispielsweise Distraktionsmarknägel, d.h. in den Hohlraum eines Knochens einführbare Nägel, bekannt, die rein mechanisch arbeitende Ratschensysteme aufweisen, bei denen eine äußere Rotationsbeanspruchung in eine Hubbewegung des teleskopartigen Distraktionsmarknagels umgesetzt wird. Die Hubbewegung überträgt sich dann auf den Kallus, also das neu gebildete Knochengewebe. Nachteil dieser rein mechanischen Systeme ist das Prinzip, aus einer Drehbewegung, d.h. einer bestimmten, in der Bewegungsform vorgegebenen äußeren Beanspruchung, den erforderlichen Hub zu erzeugen. Dies schränkt die Anwendbarkeit erheblich ein.
- Eine Weiterentwicklung dieser rein mechanischen Systeme führte zu elektrisch steuerbaren Systemen.
EP 0 959 793 B1 offenbart einen solchen Distraktionsmarknagel. Dieser umfasst zwei axial auseinanderfahrbare Elemente. Mittels einer eine Antriebswelle antreibenden Antriebseinheit und mit einer Vorrichtung zur Umsetzung der Rotationsbewegung der Antriebswelle in eine Axialbewegung, sind die beiden Elemente relativ zueinander bewegbar. Die erforderliche Energieeinkopplung für die Antriebseinheit erfolgt hierbei induktiv mittels eines auf der Haut des Patienten platzierten Senders zu einer subkutan implantierten Empfangsantenne. Nachteilig hierbei sind die Komplexität des Systems, die damit verbundenen hohen Kosten sowie die notwendige Antenne für die externe Energieeinkopplung im Körper des Patienten. - Um die Komplexität dieses Systems zu vereinfachen, wird beispielsweise in
EP 1 446 062 B1 eine Distraktionsvorrichtung vorgeschlagen, welche zwei axial auseinanderfahrbare Elemente aufweist und die Axialbewegung hierbei jedoch über sogenannte Formgedächtniselemente, welche unter thermischer Beanspruchung ihre Länge verändern, erfolgt. Hierdurch kann auf das Getriebe, welches die Rotationsbewegung der Antriebswelle einer Antriebseinrichtung in eine Axialbewegung umsetzt, verzichtet werden. Zur thermischen Beanspruchung ist diese Distraktionsvorrichtung jedoch mit einer Heizeinrichtung ausgestattet. Diese wiederum wird mittels einer externen Energieeinkopplung, beispielsweise induktiv mit elektrischer Energie versorgt. Die hierfür notwendige Antenne muss weiterhin subkutan implantiert werden. Das System bleibt weiterhin komplex, auch wenn die Antriebseinheit vereinfacht werden konnte. - Die Aufgabe der Erfindung liegt demnach darin, einen vollständig implantierbaren, einfach aufgebauten und handhabbaren, mechanisch verstellbaren Fixateur interne bereitzustellen, wobei für die mechanische Verstellbarkeit vollständig auf die Verwendung von zu implantierenden elektrischen oder elektronischen Elementen, wie beispielsweise Antennen, Motoren oder chemischer Energiespeicher, verzichtet wird.
- Die Aufgabe wird durch einen Fixateur interne mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 1 gelöst. In den abhängigen Ansprüchen sind vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen beschrieben.
- Es wird ein Fixateur interne zum Auseinanderbewegen zweier Teile eines Knochens, insbesondere zur Knochenverlängerung oder zur Überbrückung einer Knochenlücke mit einem in den Markraum eines Knochens einführbaren Fixateur interne vorgeschlagen, welcher zumindest zwei, jeweils an einem der beiden Knochenteile befestigbare Elemente aufweist und die Elemente mittels einer Arbeitseinrichtung, welche zumindest einen Festkörperaktor umfasst, relativ zueinander bewegbar sind, wobei der Festkörperaktor als magnetische Formgedächtnislegierung ausgebildet ist.
- Im Gegensatz zu thermischen Formgedächtnislegierungen, welche zur Veränderung ihrer Form thermische Energie benötigen, zeichnen sich magnetische Formgedächtnislegierungen dadurch aus, dass sie ihre Form entlang einer Wirkungsichtung verändern, beispielsweise bei stabförmiger Geometrie verlängern, wenn sie einem Magnetfeld ausgesetzt sind. Ursächlich dafür sind bewegliche Zwillingsgrenzen in Verbindung mit einer magnetischen Anisotropie dieses Werkstoffes. Vorzugsweise werden hierbei einkristalline NiMnGa-Legierungen verwendet. Der wesentliche Vorteil magnetischer Festkörperaktorenwerkstoffe besteht darin, dass eine hohe Dehnung, ca. einhundertmal größer als bei Piezokeramik, mit einer hohen Dynamik, ca. eintausendmal größer als bei thermischen Formgedächtnislegierungen, gekoppelt ist.
- Erfindungsgemäß kann eine Vielzahl von, als magnetische Formgedächtnislegierung ausgebildeten, Festkörperaktoren verwendet werden, um beispielsweise die notwendigen Kräfte zum Auseinanderbewegen zweier Knochenteile zu erzeugen. Hierzu können mehrere dieser Festkörperaktoren parallel angeordnet sein. Sollte die Änderung der Länge eines Festkörperaktors zum Erreichen des benötigten Hubes nicht ausreichen, können mehrere dieser Festkörperaktoren in Reihe angeordnet sein, so dass sich bei gleichzeitiger Verbringung der Festkröperaktoren in ein Magnetfeld deren individuellen Änderungen der Länge überlagern. Eine Ausgestaltung aus parallel nebeneinander und in Reihe hintereinander angeordneten Festkörperaktoren ist erfindungsgemäß möglich.
- Erfindungsgemäß ergibt sich hieraus der Vorteil, dass der Fixateur interne umfassend einem Festkörperaktor, welcher als magnetische Formgedächtnislegierung ausgebildet ist, ohne zusätzliche zu implantierende elektrische oder elektronische Elemente von außerhalb des Körpers durch ein Magnetfeld so beeinflusst werden kann, dass die magnetische Formgedächtnislegierung ihre Form ändert. Hierdurch wird eine sehr einfache und kleine Bauweise des Fixateur interne ermöglicht, welcher demnach in einer besonders vorteilhaften Ausgestaltungsform, als rein mechanische Baugruppe ausgeführt sein kann. Es ist jedoch möglich, dass der Fixateur interne in einer anderen Ausgestaltung Sensoren, beispielsweise zur Erfassung von Kräften oder Verschiebungen, aufweist, welche durchaus elektrische oder elektronische Einrichtungen aufweisen.
- Durch die Möglichkeit einer Miniatursierung des erfindungsgemäßen Fixateur interne sind Anwendungen denkbar, die nahezu unabhängig von der Größe des zu therapierenden Knochens sind. Hierdurch werden auch Anwendungen in weiteren Implantaten ermöglicht, welche mechanische Antriebsleistung erbringen müssen. So wäre der Einsatz magnetischer Formgedächtnislegierungen beispielsweise in implantierten Insulinpumpen möglich, wodurch deren Baugröße und technische Komplexität drastisch verkleinert werden könnte. Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Arbeitseinrichtung zumindest ein Schubmodul aufweist. Eine Verlängerung des aus einer magnetischen Formgedächtnislegierung bestehenden Festkörperaktors, auch durch Aneinanderreihung mehrerer Festkörperaktoren, reicht nicht aus, um den Fixateur interne auf die für eine Therapie benötigte Länge zu verstellen. Mittels des Schubmoduls der Arbeitseinrichtung kann die Verlängerung des Fixateur interne von der Verlängerung des Festkörperaktors entkoppelt werden. Eine zyklisch wiederkehrende Verlängerung und anschließende Verkürzung des Festkörperaktors wird in eine zyklische Verlängerung des Fixateur interne umgesetzt, die somit lediglich von dessen Gesamtlänge bestimmt und begrenzt wird.
- Zweckmäßig ist es hierbei, dass der zumindest eine Festkörperaktor an einem Ende in Wirkungsrichtung am Schubmodul und am anderen Ende entgegengesetzt der Wirkungsrichtung an dem zweiten Element angeordnet ist. Außerdem ist es vorteilhaft, wenn das Schubmodul mit dem ersten Element über zumindest eine erste Festhaltung verbunden ist, so dass eine relative Bewegung des ersten Elementes zu dem Schubmodul in eine erste Bewegungsrichtung gesperrt und in einer zweiten Bewegungsrichtung frei ist. Da eine Verlängerung des Festkörperaktors auf das Schubmodul übertragen wird, kann dieses eine Verlängerung des Festkörperaktors auf das erste Element übertragen. Um die bereits beschriebene zyklische Arbeitsweise des Fixateur interne vorteilhaft zu gestalten, ist es zweckmäßig, eine Festhaltung zwischen dem Schubmodul und dem ersten Element vorzusehen. Mittels der Festhaltung kann eine Verlängerung des Festkörperaktor in eine relative Bewegung des ersten Elementes zum zweiten Element umgesetzt werden, da das Schubmodul das erste Element in die erste Bewegungsrichtung sozusagen vor sich herschiebt und sich dadurch der Fixateur interne verlängert. In der zweiten Bewegungsrichtung, entgegengesetzt zur ersten Bewegungsrichtung, welche also einer Verkürzung des Fixateur interne entsprechen würde, ist eine relative Bewegung des Schubmoduls zum ersten Element frei, so dass sich das Schubmodul, ohne den Fixateur interne zu verkürzen, in die zweite Bewegungsrichtung zurückbewegen kann.
- Es ist weiterhin zweckmäßig, dass das erste Element mit dem zweiten Element über zumindest eine zweite Festhaltung verbunden ist, so dass eine relative Bewegung des ersten Elementes zu dem zweiten Element in die erste Bewegungsrichtung frei und in die zweite Bewegungsrichtung gesperrt ist. Hierdurch wird verhindert, dass bei einer Bewegung des Schubmoduls in die zweite Bewegungsrichtung eine relative Bewegung des ersten Elementes zu dem zweiten Element in die zweite Bewegungsrichtung möglich ist, wodurch sich der Fixateur interne dabei nicht verkürzt, sondern seine Länge gleich bleibt.
- In einer zweckmäßigen Ausgestaltung ist vorgesehen, dass die erste Festhaltung und die zweite Festhaltung jeweils als Gehemme oder Gesperre ausgebildet sind. Durch eine Festhaltung wird ein gelagertes Teil bei einem Gehemme unvollständig oder bei eine Gesperre vollständig an einer möglichen Bewegung vorübergehend gehindert, wenn mindestens ein weiteres Teil hinzutritt, das Kräfte aufnehmend ist. Das gelagerte Teil kann mit dem Kräfte aufnehmenden Teil hierzu als Formpaarung (Formgehemme, Formgesperre) oder Kraftpaarung (Reibgehemme, Reibgesperre) ausgeführt sein.
- Damit sich das Schubmodul in die zweite Bewegungsrichtung bewegen kann, ist es erfindungsgemäß zweckmäßig, dass die Arbeitseinrichtung zumindest ein Rückstellelement umfasst, wobei das zumindest eine Rückstellelement zum Aufbringen einer Rückstellkraft in die zweite Bewegungsrichtung an einem Ende am Schubmodul und am anderen Ende an dem zweiten Element angeordnet ist. Das Rückstellelement kann dabei beispielsweise als eine als Schraubenfeder ausgebildete Zugfeder ausgebildet sein, die dabei so ausgeführt ist, dass sie in ihrem Inneren freibleibenden Kern genug Platz bietet, dass ebenda der Festkörperaktor angeordnet werden kann. Erfindungsgemäß sind auch andere Anordnungen des zumindest einen Rückstellelementes möglich, so dass der zur Verfügung stehende Bauraum, bestmöglich ausgenutzt wird. So ist eine Anordnung der Rückstellelemente in Reihen- und/ oder Parallelschaltung möglich.
- Zweckmäßig ist es außerdem, wenn das zumindest eine Rückstellelement zumindest einen Festkörperaktor aufweist, wobei dieser zumindest eine Festkörperaktor als magnetische Formgedächtnislegierung ausgebildet ist. Die Wirkrichtung des Festörperaktors des Rückstellelementes ist dabei der Wirkungsrichtung des Festkörperaktors der Antriebseinrichtung entgegengesetzt.
- Es ist weiterhin vorteilhaft, in einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung, dass das erste Element und/oder das zweite Element jeweils zumindest ein Befestigungselement aufweisen, wodurch das erste Element an dem ersten Knochenteil und das zweite Element an dem zweiten Knochenteil befestigbar ist. Hierdurch wird eine Kraftübertragung zwischen dem ersten und dem zweiten Knochenteil ermöglicht, wodurch der Knochenspalt eingestellt oder nachgestellt werden kann. Erfindungsgemäß kann hierzu vorgesehen sein, dass das erste Element und/oder das zweite Element über zumindest eine Durchgangsbohrung senkrecht zur ihrer Oberfläche aufweisen. Bei Anordnung des Fixateur interne an einem Knochen oder im Markraum eines Knochens kann der Knochen beispielsweise mittels einer Schraube oder eines Gewindestiftes mit dem Fixateur interne verbunden werden. Erfindungsgemäß kann vorgesehen sein, dass auf der nach außen zeigenden Oberfläche des ersten und/oder des zweiten Elements ein Außengewinde angeordnet ist, wodurch sich der Fixateur interne mit dem Knochen verbinden lässt. Eine konische Ausgestaltung des ersten und/oder zweiten Elementes ist erfindungsgemäß möglich. Hierdurch kann der Fixateur interne kraftschlüssig über eine Reibpaarung mit dem Knochen verbunden werden.
- Zur Führung und Formung des magnetischen Flusses des angelegten magnetischen Feldes kann der Fixateur interne (
1 ) ferromagnetische Elemente aufweisen. Hierdurch kann der magnetische Fluss gezielt in den Bereich der magnetischen Formgedächtnislegierungen geführt werden, wodurch die magnetische Flussdichte durch die magnetischen Formgedächtnislegierungen vergrößert werden kann und hierdurch die erforderliche magnetische Flussdichte einer Magnetfelderzeugungseinrichtung reduziert werden kann. - Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen und zugehörigen Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigen
-
1 den Prinzipaufbau eines in den Markraum eines Knochens einführbaren Fixateur interne mit als Zugfedern ausgebildeten Rückstellelementen, -
2 einen in den Markraum eines Oberschenkelknochens implantierten Fixateur interne, -
3 den Prinzipaufbau eines in den Markraum eines Knochens einführbaren Fixateur interne mit als magnetische Formgedächtnislegierung ausgebildeten Rückstellelementen und -
4 einen in den Markraum eines Oberschenkelknochens implantierten Fixateur interne mit als magnetische Formgedächtnislegierung ausgebildeten Rückstellelementen. - Gemäß
1 weist ein erfindungsgemäßer Fixateur interne1 zwei relativ zueinander bewegbare Elemente5 ,10 auf. Das erste Element10 und das zweite Element5 sind vorzugweise rohrförmig und jeweils einseitig verschlossen ausgebildet, so dass das erste Element10 in das zweite Element5 einschiebbar ist. Der als magnetische Formgedächtnislegierung ausgebildete Festkörperaktor7 stützt sich an einem Ende an der außenliegenden Stirnwand15 des Schubmoduls11 und am anderen Ende an der innenliegenden Stirnseite14 des zweiten Elementes5 ab. Die als Zugfedern ausgebildeten Rückstellelemente6 sind an einem Ende an der außenliegenden Stirnwand15 des Schubmoduls11 und am anderen Ende an der innenliegenden Stirnseite14 des zweiten Elements5 angeordnet, so dass sie eine Rückstellkraft form- oder kraftschlüssig in die zweite Bewegungsrichtung13 übertragen können. - Das Schubmodul
11 ist mittels einer ersten Festhaltung8 mit dem ersten Element10 verbunden. Die erste Festhaltung8 ist hierbei als einseitig wirkendes mechanisches Gesperre ausgebildet, wobei hierzu vorzugsweise auf der nach innen gerichteten Mantelfläche des ersten Elementes10 eine Vielzahl von Rastnasen16 angeordnet sind, in welche eine an der nach außen gerichteten Mantelfläche des Schubmoduls11 angeordnete bewegliche Rastklinke17 formschlüssig eingreift. Die Rastnasen16 und die bewegliche Rastklinke17 sind dabei so ausgerichtet, dass eine relative Bewegung des Schubmoduls11 zum ersten Element10 in einer erste Bewegungsrichtung12 gesperrt und in einer zweite Bewegungsrichtung13 frei ist. - Das erste Element
10 ist mittels einer zweiten Festhaltung9 mit dem zweiten Element5 verbunden. Die zweite Festhaltung9 ist hierbei als einseitig wirkendes mechanisches Gesperre ausgebildet, wobei hierzu vorzugsweise auf der nach innen gerichteten Mantelfläche des zweiten Elementes5 eine Vielzahl von Rastnasen16 angeordnet sind, in welche eine an der nach außen gerichteten Mantelfläche des ersten Elements10 angeordnete bewegliche Rastklinke17 formschlüssig eingreift. Die Rastnasen16 und die bewegliche Rastklinke17 sind dabei so ausgerichtet, dass eine relative Bewegung des ersten Elementes10 zum zweiten Element5 in einer erste Bewegungsrichtung12 frei und in einer zweite Bewegungsrichtung13 gesperrt ist. - Im Bereich der verschlossenen Enden des ersten Elementes
10 sowie des zweiten Elementes5 sind hier nicht dargestellte Befestigungselemente angeordnet, welche vorzugweise als formschlüssige Verbindungselemente ausgebildet sind, mittels derer das erste Element10 an einem ersten Knochenteil19 und das zweite Element5 an einem zweiten Knochenteil20 befestigbar ist. - Einen implantierten Fixateur interne
1 im Markraum eines Oberschenkelknochens ist in2 dargestellt, wobei der Oberschenkelknochen durch einen Frakturspalt4 in den ersten Knochenteil19 und den zweiten Knochenteil20 geteilt ist. Mittels der Befestigungselemente18 wird der Fixateur interne1 an einem Ende mit dem ersten Element10 am ersten Knochenteil19 und am anderen Ende mit dem zweiten Element5 am zweiten Knochenteil20 formschlüssig befestigt. So kann eine relative Bewegung des ersten Elementes10 gegenüber dem zweiten Element5 auf das ersten Knochenteil19 und das zweite Knochenteil10 übertragen werden, wodurch sich die Größe des Frakturspaltes einstellen lässt. - Anhand von
1 und2 soll die Funktionsweise des Fixateur interne1 erläutert werden. Durch Einbringen des als magnetische Formgedächtnislegierung ausgebildeten Festkörperaktors7 in den Wirkbereich einer aktivierten, sich außerhalb des Körpers befindlichen Magnetfelderzeugungseinrichtung3 , verlängert sich der Festkörperaktor7 . Sich an der innenliegenden Stirnwand14 des zweiten Elements5 abstützend, überträgt der Festkörperaktor7 diese Bewegung auf das Schubmodul11 . Da eine relative Bewegung des Schubmoduls11 zum ersten Element10 in die erste Bewegungsrichtung12 gesperrt, eine relative Bewegung des ersten Elementes10 zum zweiten Element5 in die erste Bewegungsrichtung12 aber frei ist, führt eine Verlängerung des Festkörperaktors7 zu einer relativen Bewegung zwischen dem ersten Element10 zum zweiten Element5 in die erste Bewegungsrichtung12 , wodurch sich ebenfalls der Fixateur interne1 verlängert. Hierdurch kann die Größe des Frakturspaltes4 eingestellt bzw. nachgestellt werden, wenn sich schon neues Knochengewebe gebildet hat. - Wird der Festkörperaktor
7 aus dem Wirkbereich der aktivierten, sich außerhalb des Körpers befindlichen, Magnetfelderzeugungseinrichtung3 entfernt oder wird die Magnetfelderzeugungseinrichtung3 deaktiviert, so verkürzt sich der Formkörperaktor7 auf seine ursprüngliche Länge. Mittels der Rückstellelemente6 , welche wie oben beschrieben so angeordnet sind, wird eine Rückstellkraft vom zweiten Element5 auf das Schubmodul11 in eine zweite Bewegungsrichtung13 übertragen. Da eine relative Bewegung des Schubmoduls11 zum ersten Element10 in die zweite Bewegungsrichtung13 frei, eine relative Bewegung des ersten Elementes10 zum zweiten Element5 in die zweite Bewegungsrichtung12 aber gesperrt ist, führt die Rückstellkraft zu einer relativen Bewegung zwischen dem Schubmodul11 zum ersten Element10 in die zweite Bewegungsrichtung13 , wodurch der Fixateur interne1 seine Länge nicht ändert. Das Schubmodul11 kehrt somit in die gleiche Position zurück, die es vor der Verlängerung des Festkörperaktors7 innehatte. Somit kann durch zyklisches Einbringen des Festkörperaktors7 in den Wirkbereich der aktivierten Magnetfelderzeugungseinrichtung3 oder zyklischem Aktiveren und Deaktivieren der Magnetfelderzeugungseinrichtung3 der Fixateur interne verlängert werden, wobei die Gesamtverlängerung alleinig von der Länge der zweiten Festhaltung9 entlang der ersten Bewegungsrichtung12 abhängig ist. - Gemäß
3 weist ein erfindungsgemäßer Fixateur interne1 zwei relativ zueinander bewegbare Elemente5 ,10 auf. Das erste Element10 und das zweite Element5 sind vorzugweise rohrförmig und jeweils einseitig verschlossen ausgebildet, so dass das erste Element10 in das zweite Element5 einschiebbar ist. Der als magnetische Formgedächtnislegierung ausgebildete Festkörperaktor7 stützt sich an einem Ende an der außenliegenden Stirnwand15 des Schubmoduls11 und am anderen Ende an der innenliegenden Stirnseite14 des zweiten Elementes5 ab. Die als magnetische Formgedächtnislegierung ausgebildeten Rückstellelemente6 sind an einem Ende in der Wirkungsrichtung an der außenliegenden Stirnwand15 des Schubmoduls11 und am anderen Ende entgegengesetzt der Wirkungsrichtung an der innenliegenden Stirnseite14 des zweiten Elements5 angeordnet, so dass sie eine Rückstellkraft form- oder kraftschlüssig in die zweite Bewegungsrichtung13 übertragen können. - Das Schubmodul
11 ist mittels einer ersten Festhaltung8 mit dem ersten Element10 verbunden. Die erste Festhaltung8 ist hierbei als einseitig wirkendes mechanisches Gesperre ausgebildet, wobei hierzu vorzugsweise auf der nach innen gerichteten Mantelfläche des ersten Elementes10 eine Vielzahl von Rastnasen16 angeordnet sind, in welche eine an der nach außen gerichteten Mantelfläche des Schubmoduls11 angeordnete bewegliche Rastklinke17 formschlüssig eingreift. Die Rastnasen16 und die bewegliche Rastklinke17 sind dabei so ausgerichtet, dass eine relative Bewegung des Schubmoduls11 zum ersten Element10 in einer erste Bewegungsrichtung12 gesperrt und in einer zweite Bewegungsrichtung13 frei ist. - Das erste Element
10 ist mittels einer zweiten Festhaltung9 mit dem zweiten Element5 verbunden. Die zweite Festhaltung9 ist hierbei als einseitig wirkendes mechanisches Gesperre ausgebildet, wobei hierzu vorzugsweise auf der nach innen gerichteten Mantelfläche des zweiten Elementes5 eine Vielzahl von Rastnasen16 angeordnet sind, in welche eine an der nach außen gerichteten Mantelfläche des ersten Elements10 angeordnete bewegliche Rastklinke17 formschlüssig eingreift. Die Rastnasen16 und die bewegliche Rastklinke17 sind dabei so ausgerichtet, dass eine relative Bewegung des ersten Elementes10 zum zweiten Element5 in einer erste Bewegungsrichtung12 frei und in einer zweite Bewegungsrichtung13 gesperrt ist. - Im Bereich der verschlossenen Enden des ersten Elementes
10 sowie des zweiten Elementes5 sind hier nicht dargestellte Befestigungselemente angeordnet, welche vorzugweise als formschlüssige Verbindungselemente ausgebildet sind, mittels derer das erste Element10 an einem ersten Knochenteil19 und das zweite Element5 an einem zweiten Knochenteil20 befestigbar ist. - Einen implantierten Fixateur interne
1 im Markraum eines Oberschenkelknochens ist in2 dargestellt, wobei der Oberschenkelknochen durch einen Frakturspalt4 in den ersten Knochenteil19 und den zweiten Knochenteil20 geteilt ist. Mittels der Befestigungselemente18 wird der Fixateur interne1 an einem Ende mit dem ersten Element10 am ersten Knochenteil19 und am anderen Ende mit dem zweiten Element5 am zweiten Knochenteil20 formschlüssig befestigt. So kann eine relative Bewegung des ersten Elementes10 gegenüber dem zweiten Element5 auf das ersten Knochenteil19 und das zweite Knochenteil10 übertragen werden, wodurch sich die Größe des Frakturspaltes einstellen lässt. - Anhand von
3 und4 soll die Funktionsweise des Fixateur interne1 mit als magnetische Formgedächtnislegierung ausgebildeten Rückstellelementen6 erläutert werden. Durch Einbringen des als magnetische Formgedächtnislegierung ausgebildeten Festkörperaktors7 in den Wirkbereich einer aktivierten, sich außerhalb des Körpers befindlichen Magnetfelderzeugungseinrichtung3 , verlängert sich der Festkörperaktor7 . Die magnetischen Formgedächtnislegierungen der Rückstelleelemente6 weisen eine dem Festkörperaktor7 entgegengesetzte Wirkrichtung auf, so dass sie sich im Wirkbereich der Magnetfelderzeugungseinrichtung3 bei einer Verlängerung des Festkörperaktors7 verkürzen. Der Effekt der Verkürzung der Rückstellelemente6 ist üblicherweise kleiner als der Effekt der Verlängerung des Festkörperaktors7 . Sich an der innenliegenden Stirnwand14 des zweiten Elements5 abstützend, überträgt der Festkörperaktor7 diese Bewegung auf das Schubmodul11 , wobei der Festkörperaktor7 dabei durch deren gleichzeitige Verkürzung von den Rückstellelementen6 unterstützt wird. Da eine relative Bewegung des Schubmoduls11 zum ersten Element10 in die erste Bewegungsrichtung12 gesperrt, eine relative Bewegung des ersten Elementes10 zum zweiten Element5 in die erste Bewegungsrichtung12 aber frei ist, führt eine Verlängerung des Festkörperaktors7 zu einer relativen Bewegung zwischen dem ersten Element10 zum zweiten Element5 in die erste Bewegungsrichtung12 , wodurch sich ebenfalls der Fixateur interne1 verlängert. Hierdurch kann die Größe des Frakturspaltes4 eingestellt bzw. nachgestellt werden, wenn sich schon neues Knochengewebe gebildet hat. - Wird die Magnetfelderzeugungseinrichtung in einem Winkel von 90° um die Wirkrichtung des Festkörperaktors
7 gedreht so verlängern sich die Rückstellelemente6 entlang ihrer Wirkrichtung, also in Richtung der innenliegenden Stirnwand14 des zweiten Elementes5 und der Festkörperaktor7 verkürzt sich entgegen seiner Wirkrichtung. - Mittels der Rückstellelemente
6 , welche wie oben beschrieben so angeordnet sind, wird eine Rückstellkraft vom zweiten Element5 auf das Schubmodul11 in eine zweite Bewegungsrichtung13 übertragen. Da eine relative Bewegung des Schubmoduls11 zum ersten Element10 in die zweite Bewegungsrichtung13 frei, eine relative Bewegung des ersten Elementes10 zum zweiten Element5 in die zweite Bewegungsrichtung12 aber gesperrt ist, führt die Rückstellkraft zu einer relativen Bewegung zwischen dem Schubmodul11 zum ersten Element10 in die zweite Bewegungsrichtung13 , wodurch der Fixateur interne1 seine Länge nicht ändert. Das Schubmodul11 kehrt somit in die gleiche Position zurück, die es vor der Verlängerung des Festkörperaktors7 innehatte. Somit kann durch zyklisches drehen der aktivierten Magnetfelderzeugungseinrichtung3 in einem Winkel von 90° um die Wirkrichtung des Festkörperaktors7 der Fixateur interne verlängert werden, wobei die Gesamtverlängerung alleinig von der Länge der zweiten Festhaltung9 entlang der ersten Bewegungsrichtung12 abhängig ist. - Bezugszeichenliste
-
- 1
- Fixateur interne
- 2
- äußeres Magnetfeld
- 3
- Magnetfelderzeugungseinrichtung
- 4
- Frakturspalt
- 5
- zweites Element
- 6
- Rückstellelement
- 7
- Festkörperaktor
- 8
- erste Festhaltung
- 9
- zweite Festhaltung
- 10
- erstes Element
- 11
- Schubmodul
- 12
- erste Bewegungsrichtung
- 13
- zweite Bewegungsrichtung
- 14
- innenliegende Stirnwand
- 15
- außenliegende Stirnwand
- 16
- Rastnasen
- 17
- Rastklinke
- 18
- Befestigungselement
- 19
- erster Knochenteil
- 20
- zweiter Knochenteil
- ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
- Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
- Zitierte Patentliteratur
-
- EP 0959793 B1 [0005]
- EP 1446062 B1 [0006]
Claims (10)
- Fixateur interne (
1 ) zum Auseinanderbewegen zweier Knochenteile (19 ,20 ), insbesondere zur Knochenverlängerung oder zur Überbrückung einer Knochenlücke (4 ) mit einem in den Markraum eines Knochens einführbaren Fixateur interne (1 ), welcher zumindest zwei, jeweils an einem der beiden Knochenteile befestigbare Elemente (10 ,5 ) aufweist, wobei die Elemente (10 ,5 ) mittels einer Arbeitseinrichtung, welche zumindest einen Festkörperaktor (7 ) umfasst, relativ zueinander bewegbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass der Festkörperaktor (7 ) als magnetische Formgedächtnislegierung ausgebildet ist. - Fixateur interne (
1 ) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Arbeitseinrichtung zumindest ein Schubmodul (11 ) aufweist. - Fixateur interne (
1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine Festkörperaktor (7 ) an einem Ende am Schubmodul (11 ) und am anderen Ende an dem zweiten Element (5 ) angeordnet ist. - Fixateur interne (
1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Schubmodul (11 ) mit dem ersten Element (10 ) über zumindest eine erste Festhaltung (8 ) verbunden ist, so dass eine relative Bewegung des ersten Elements (10 ) zu dem Schubmodul (11 ) in eine erste Bewegungsrichtung (12 ) gesperrt und in eine zweite Bewegungsrichtung (13 ) frei ist. - Fixateur interne (
1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Element (10 ) mit dem zweiten Element (5 ) über zumindest eine zweite Festhaltung (9 ) verbunden ist, so dass eine relative Bewegung des ersten Elements (10 ) zu dem zweiten Element (5 ) in die erste Bewegungsrichtung (12 ) frei und in die zweite Bewegungsrichtung (13 ) gesperrt ist. - Fixateur interne (
1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Festhaltung (8 ) und die zweite Festhaltung (9 ) jeweils als Gehemme oder Gesperre ausgebildet sind. - Fixateur interne (
1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Arbeitseinrichtung zumindest ein Rückstellelement (6 ) umfasst, wobei das zumindest eine Rückstellelement (6 ) zum Aufbringen einer Rückstellkraft in die zweite Bewegungsrichtung (13 ) an einem Ende am Schubmodul (11 ) und am anderen Ende an dem zweiten Element (5 ) angeordnet ist. - Fixateur interne (
1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das zumindest eine Rückstellelement (6 ) zumindest einen Festkörperaktor (7 ) aufweist, wobei dieser zumindest eine Festkörperaktor (7 ) als magnetische Formgedächtnislegierung ausgebildet ist. - Fixateur interne (
1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Element (10 ) und/ oder das zweite Element (5 ) jeweils zumindest ein Befestigungselement aufweisen, wodurch das erste Element (10 ) an dem ersten Kochenteil (19 ) und das zweite Element (5 ) an dem zweiten Knochenteil (20 ) befestigbar ist. - Fixateur interne (
1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Fixateur interne (1 ) ferromagnetische Elemente zur Führung und Formung des magnetischen Flusses aufweist.
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US10653469B2 (en) | 2018-09-04 | 2020-05-19 | Biosense Webster (Israel) Ltd. | Orthopedic implant installation using magnetically driven screws |
DE102019201825A1 (de) * | 2019-02-12 | 2020-08-13 | Urs Brodbeck | System zur Modifikation eines menschlichen oder tierischen Knochens |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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EP0959793B1 (de) | 1997-01-07 | 2002-12-11 | Wittenstein Motion Control GmbH | Distraktionsvorrichtung zum auseinanderbewegen zweier teile eines knochens |
EP1446062B1 (de) | 2001-11-19 | 2007-01-10 | Wittenstein AG | Distraktionsvorrichtung |
-
2013
- 2013-10-15 DE DE201310111354 patent/DE102013111354A1/de active Pending
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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