DE102018007224A1

DE102018007224A1 - Mehrstufige und flexible Fixierungseinheiten zur externen Sicherung bei Frakturen

Info

Publication number: DE102018007224A1
Application number: DE102018007224.0A
Authority: DE
Inventors: Anmelder Gleich
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2018-09-13
Filing date: 2018-09-13
Publication date: 2020-03-19
Anticipated expiration: 2038-09-14
Also published as: DE102018007224B4

Abstract

Die Erfindung richtet sich auf eine Vorrichtung zum Verbinden von Objekten, insbesondere zum vorzugsweise extrakorporalen Verbinden von Knochenfragmenten am Körper während eines Heilungsprozesses, umfassend eine Verbindungsbaugruppe zur Verbindung eines an einem Objekt oder Knochenfragment festgelegten Stifts mit einem Führungsstab oder -rohr, mit einer den Führungsstab oder das Führungsrohr drehverstellbar und fixierbar umgreifenden, ersten Anschlussbaugruppe, und mit einer den Stift drehverstellbar und fixierbar umgreifenden, zweiten Anschlussbaugruppe, wobei die erste und zweite Anschlussbaugruppe über mehrere Gelenke, insbesondere Scharnier- und/oder Kegelgelenke, verbunden sind, welche stufenlose Drehverstellungen um jeweils unterschiedliche Gelenkachsen zulassen.

Description

Die Erfindung richtet sich auf eine Vorrichtung zum Verbinden von Objekten, insbesondere zum vorzugsweise extrakorporalen Verbinden von Knochenfragmenten am Körper während eines Heilungsprozesses, umfassend eine Verbindungsbaugruppe zur Verbindung eines an einem Objekt oder Knochenfragment festgelegten Stifts mit einem Führungsstab oder -rohr, mit einer den Führungsstab oder das Führungsrohr drehverstellbar und fixierbar umgreifenden, ersten Anschlussbaugruppe, und mit einer den Stift drehverstellbar und fixierbar umgreifenden, zweiten Anschlussbaugruppe.
Ähnliche Fixierungsvorrichtungen weisen zur Einstellung nur zwei Freiheitsgrade der Verstellung - also Drehachsen - auf.
Das Dokument EP 2 627 273 B1 offenbart eine Klemmvorrichtung für ein externes Fixierungssystem. Dort sind zwar Zwischengelenke vorhanden, die aber nur in einigen gerasterten Relativpositionen arretierbar sind. Dies hat sich jedoch für die Praxis als wenig hilfreich erwiesen, weil die beim Arretieren an vorgegebenenen Positionen einrastenden Gelenkverbindungen nicht exakt an eine gewünschte anatomische Situation angepasst werden können. Dies hat zur Folge, dass in ungünstigen Fällen Knochen nicht in einer optimalen bzw. gewünschten Position zusammenwachsen können, sondern nur in einer suboptimalen, leicht veränderten Position. Der Heilungsprozess kann dadurch verzögert oder anderweitig beeinträchtigt werden.
Aus den Nachteilen des beschriebenen Standes der Technik resultiert das die Erfindung initiierende Problem, eine gattungsgemäße Vorrichtung zum Verbinden von Objekten, insbesondere zum vorzugsweise extrakorporalen Verbinden von Knochenfragmenten am Körper während eines Heilungsprozesses, derart weiterzubilden, dass damit wirklich jede gewünscht Relativposition zwischen einem an einem Objekt oder Knochenfragment festgelegten Stift und einem externen, d.h. extrakorporalen Führungsstab oder -rohr möglich ist.
Zur Lösung dieses Problems sieht die Erfindung vor, dass die erste und zweite Anschlussbaugruppe über mehrere Gelenke, insbesondere Scharnier- und/oder Kegelgelenke, verbunden sind, welche stufenlose Drehverstellungen um jeweils unterschiedliche Gelenkachsen zulassen und in beliebigen Zwischenpositionen arretierbar sind.
Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind den beigefügten Unteransprüchen zu entnehmen.
Die Erfindung schafft ein wichtiges Instrument zur Fixierung einer Fraktur ohne direkte Manipulation an der Fraktur selbst. Die Vorrichtung steht unter dem Fachbegriff: Fixateur externe, im weiteren äußerer Fixierer. Grundprinzip seiner Anwendung ist es, die Knochenfragmente mehrerer optisch erfassten Einheiten flexibler zu sichern. Die Sicherung erfolgt über weitere Montageelemente mittels Muttern/Unterlegscheiben, Stiften zum Objekt und Haupt-Fixierungsrohr. Der äußere Fixierer kommt alleine oder in Kombination mit anderen Teilbaugruppen in folgenden Situationen zur Anwendung:

a) Offene Frakturen mit gesicherter oder vermuteter bakterieller Kontamination;
b) Geschlossene Frakturen mit erheblicher Weichteilschädigung bzw. mit komplizierten Trümmerzonen.

Die vorliegende Neuheit weist eine mehrstufige Einstellbarkeit auf, wobei man die Knochenfragmente in drei unabhängigen Drehachsen und Fixierungsebenen einstellen und fixieren kann. Bei der zweistufigen Variante (zweite Fixierungsebene) ist die Fixierungsvariabilität erhöht und man spart weitere Fixierungs-Kombinationen bzw. -Einheiten erheblich. Damit kann jedes Knochenfragment mit einem oder mehreren Stiften verbunden werden. Die Fixierungs-Schnittstellen weisen eine absolut sichere Verbindung zum Rohr und den angeschlossenen Stiften auf. An dem Führungsrohr kann man mehrere Fixierungseinheiten „verketten“ und flexibler einsetzen je nach der Lage oder der Notwendigkeit. Der Stift bzw. wahlweise die beiden Stifte sind die Verbindung vom Objekt (Knochenfragment) zur Fixierungseinheit und umgekehrt. Hierfür dienen mehrere Gelenke, die die Innovation darstellen: Sie bestehen aus Gelenkkopf und -pfanne, deren geometrische und Fertigungseigenschaften in der Anwendung von großem Vorteil sind:

1.) Sie weisen hervorragende Eigenschaften bezüglich der axialen Drehung und Fixierung auf.
2.) Jede Fixierungseinheit kann über eine zweite Ebene unabhängig eingestellt werden.
3.) Man kann alle Fixierungseinheiten an den Schlüsselstellungen (vorläufig) axial per Hand „vor“-fixieren und anschließend mit dem Werkzeug festdrehen. Diese Arbeitsphase erleichtert dem behandelnden Arzt die Arbeit erheblich bezüglich der optimalen Einstellung, der Variationen an der Objekt-Schnittstelle und der Sicherheit.

Medizinische Risiken liegen ausschließlich beim Facharzt, etwa die Infektion der Schraubenlöcher am Objekt oder die Entstehung von Pseudoarthrosen durch Fragment-Distraktion.
Mechanische Risiken wären eine Lockerung einer Mutter einer nicht gerasterten Fixierungseinheit an einer eingestellten Schlüsselstelle. Das ist bei dieser Gelenkneuheit und -geometrie allerdings nur unter Gewaltanwendung (Lösen der Muttern) möglich. Andere angeschlossene Fixierungseinheiten können an den mehrfachen axialen Schnittstellen bzw. ein äußerer Fixierer keine Lockerung verursachen. Sie sind in ihrer Funktion und ihren statischen Eigenschaften unabhängig und sehr zuverlässig und stabil.
Die äußeren Kräfte längs und quer der Fixierungseinheit wirken an den Fixierungsobjekten optimal. Die Schlüsselstellung bezüglich der Fixierung vom Führungsrohr und den angedockten Stiften zeigen hervorragende Eigenschaften (axiale und lineare Flexibilität, Sicherheit) und weisen eine verlässliche Festigkeit auf. Diesbezüglich wurde ein praxisgerechtes Fixierungs-Beispiel am Oberschenkel mit einem Finite-Elemente Modell simuliert. Die Ergebnisse sind äußerst zufriedenstellend. Die einzelnen Fixierungseinheiten können während des Heilungsprozesses leicht gelöst und nachgestellt werden. Anhand des aus metallischem Werkstoff hergestellten Prototyps zeigt sich der wesentliche Vorteil der Fixierungseinheit, dass man die Winkeleinstellungen in drei Achsen auf beliebige Winkeleinstellungen variieren, einstellen und fixieren kann. Diese Vorteile wurden bereits in einer 3D-Technologie simuliert. Sie weisen für den behandelnden Arzt eine große Arbeitsqualität auf. Er kann die Einstellung an den Bruchstellen bei komplizierter Brucharchitektur sowohl an Längs- und Querachsen optimal zusammenfügen und anschließend fixieren.
Die Erfindung weist folgende Vorteile auf:

In der Anwendung für den Arzt im Behandlungsraum bietet die Entwicklung eine flexible, sichere und optimale Handhabung. Damit können die Frakturfragmente schnell und sicher zusammen gefügt werden. Obwohl die vorliegende Erfindung bisher noch nicht real erprobt wurde, stehen einige Simulations-3D-Programme zur Verfügung, die diese Realität darstellen und simulieren können.

Die bisher in der Praxis angewandten Fixierungseinheiten weisen dagegen nur zwei Freiheitsgrade auf. Damit braucht man mehr Zusatzinstrumente, um eine optimale Fixierung zu erreichen. Dagegen bringt die dritte Achse erhebliche Vorteile bezüglich der Erweiterung:

Eine zweistufige Variante wird nach dem „Baukastenprinzip“ durch eine einstufige Basiseinheit zu einer dreistufigen Bauform erweitert.

Die Anwendung der Fixierungseinheiten in der Verbindung mit der zweiten Stufe ist vielseitig und kann nicht nur auf eine Objektgruppe beschränkt oder angewendet werden. In verschiedenen Größen ist eine platzsparende und kompakte Bauweise möglich. Sie lässt sich wie folgt optimal anwenden:

- Einfach- und/oder Doppelfixierung beim Oberschenkel und anderen Knochenarten und
- Fixierung über das Gelenk, z. B. beim Unterschenkel und Fuß;
- Fixierung bei Ober- und Unterarmfrakturen;
- Fixierung von benachbarten Knochen am Unterarm (Ulna, Radius) bzw. am Unterschenkel (Tibia, Fibula);
- Fixierung im Hand- und Mittelfußbereich;
- Fixierung im Bereich der Wirbelsäule.

Das heißt konkret: Die Fixierungseinheit zeichnet sich durch vielseitige Flexibilität und Variabilität aus. Und das sowohl in der humanmedizinischen als auch in der tiermedizinischen Anwendung. Also überall, wo Präzision und Sicherheit im Vordergrund stehen.
Kleinere bzw. größere Ausführungen können, je nach Einsatz, einzeln oder mehrfach bei der Fixierungsgestaltung und -kombination mit anderen Fixierungseinheiten instrumentenfrei gestaltet und optimal eingesetzt werden.
Aber auch über angrenzende Gelenke einer Person hinweg kann die Fixierung eingesetzt werden, beispielweise zwischen dem Ober- und Unterschenkel, dem Unterschenkel und dem Fuß oder, unter Umständen im Halsbereich. Diese Innovation mit den 3D-Geometrieeigenschaften der Fixierungsneuheit zeigt in der Anwendung hervorragende und vielseitige Einsatzmöglichkeiten auf:

Die Funktionalität der Fixierungseinheit kann nicht nur im humanen Bereich eingesetzt werden, sondern auch im industriellen Bereich (Steh- und Wandlampen, Ton- und Lichtaufnahmen und einiges mehr). Dort können preiswerte Werkstoffe (Holz, Kunststoff oder Aluminium in Spritzgussform) zum Einsatz kommen. Durch die platz- und gewichtssparende und robuste Bauweise ist der Fixierer sehr stabil und erträgt äußere mechanische Belastungen optimal, d.h. ohne Schaden zu nehmen, sowie auch ohne unerwünschte Verstellungen.

Die Erfindung ist eine notwendige Weiterentwicklung der bisher bekannten Technologie.
Die Fixierungseinheit ist - insbesondere für industrielle Anwendungen - bevorzugt aus Aluminium oder oder anderen Werkstoffen wie nichtrostendem Stahl (Niro) hergestellt und kann für medizinische Zwecke auch aus Titan hergestellt sein. Aufgrund der Geometrie, der Materialeigenschaften, z.B. Titan, deren Flächenbeanspruchung und -beschaffenheit und der axialen Zugkraft der Mutter ist sie für eine solche Anwendung bestens geeignet.
Die bisher im Einsatz befindlichen Produkte weisen unzureichende Gelenkeigenschaften bezüglich der Feineinstellung im Gelenk und deren Flexibilität auf. Darüber hinaus haben sie nur eine eingeschränkte Variabilität und Einstellungspräzision zum Objekt im praktischen Einsatz.
Ein wesentlicher Nachteil von herkömmlichen Fixierungseinheiten führt dazu, dass bei einer mehrfachen Bestückung mit herkömmlichen zweiachsigen Fixierungseinheiten zusätzliche Gewichts-Anteile unmittelbar an dem betreffenden Objekt, bspw. einem Knochen-Fragment, auftreten und dieses belasten.
Die in der Praxis bisher gebräuchlichen Fixierer weisen erhebliche Nachteile bezüglich der „Drehgelenke“ auf, insbesondere im Hinblick auf die Winkeleinstellung/Drehung am Gelenk, da diese über eine Verzahnung an Baugruppen mit verzahnten Oberflächen erfolgt. Diese technische Lösung umfasst geometrisch eine Scheibe, deren kreisförmige Oberfläche auf ihrer gesamten Fläche ein radiales Zahnmuster aufweist. Diese verläuft vom Außen- zum Innenkreisumfang. Durch diese Verzahnung wird jede Einstellung ungenau. Diese Ungenauigkeit wird auf das Objekt übertragen, je nach Entfernung der Fixierungseinheit. Sie kann ein und mehrere Grad betragen, was in der praktischen Anwendung nicht unerheblich ist. Demzufolge müssen noch zusätzliche Fixierungseinheiten in Kauf genommen werden, um diesen Nachteil zu kompensieren.
Die erfindungsgemäßen „Gelenke“ können in der Fertigung mit minimalem Aufwand hergestellt werden. Dafür wird nur ein Werkzeug benötigt, um den Neigungswinkel von ± 15° und die gewünschte Oberflächenqualität zu erzeugen. Andere, herkömmliche Fertigungsvarianten wie Zahnritzen sind einerseits hinsichtlich der Winkeleinstellung ungenau und andererseits in der Fertigung mittels Werkzeugen und Verfahrenstechnik sehr kompliziert und teuer.
Die größten Vorteile der erfindungsgemäßen Fixierungseinheit liegen in der Gelenk-Geometrie (Kopf- und Pfanne) und im Bereich der Schnittstellen (mehrfache Fixierung von Führungsrohr und den Stiften). Sie sind im Automatisierungsprozess wesentlich schneller und billiger herzustellen. Die Teile der Fixierungseinheit bestehen aus fünf bzw. sieben Teilen (Stufe eins und zwei). Die Handhabung sowohl in Stufe eins als auch in Stufe zwei ist sehr einfach. Aufgrund der Gelenkgeometrie (Kopf, Pfanne) und der Schlüsselstellen (8, 20) ist eine optimale Feineinstellung garantiert, was bspw. für den unfall-chirurgischen Einsatz von großer Bedeutung ist.
Ein besonderer Vorteil der Erfindung ist der modulare Aufbau. So kann der Fixateur auf eine einstufige Ausführung reduziert werden und ist dann für den behandelnden Arzt standardmäßig einsetzbar. Er kann an der Bruchstelle am Knochen mit einem oder zwei Stiften fixiert werden. Mit zwei Stiften kann man sogar zwei Fragmente unmittelbar an der Bruchstelle positionieren und entsprechend fixieren. Damit kann man zusätzliche Fixiereinheiten in herkömmlichen Ausführungen herstellen und damit Gewicht, Bauteil-Anzahl und Kosten sparen.
Wenn andererseits die Stifte an den Knochenfragmenten/Teilen angebracht sind, ist die räumliche Voraussetzungen für eine optimale Einstellung und Fixierung vorhanden.
Der reduzierte Standard-Fixateur kann problemlos wieder zu einer zweistufigen Variante ergänzt werden. Dafür stehen zwei Geometrie-Teile im Vordergrund: Sie weisen gleiche Gelenk-Geometrieeigenschaften aus, die man additiv erweitern kann.
Der Vorteil der zweistufigen Fixierungsvariante liegt bei der Fixierung von benachbarten Knochen und deren Fragmenten, zum Beispiel beim Unterschenkel (Tibia, Fibula) oder Unterarm (Radius, Ulna), oder ähnlichen Lösungsproblemen am Körper.
Durch die Drehung um die jeweiligen Achsen der Teilbaugruppen 1 bis 3 besteht keine Kollisionsgefahr zwischen dem Führungsrohr und den beteiligten Fixierungsteilen und -stiften.
Durch Verschiebung entlang der jeweiligen Achse können das Führungsrohr und die Stifte beim Fixieren beliebig verändert werden.
Aufgrund des Härtegrades und der Zugfestigkeit von Titan oder einer Titanlegierung (je nach Legierung zwischen ca. 300 bis 1.150 N/mm²) lassen sich die Teile mit einer sehr geringen Toleranz passgenau herstellen.
Durch eine hohe Ferttigungsgüte lassen sich selbst einem Verschleiß unterliegende Bauteile mehrmals verwenden.
Einige der dargestellten Teile, wie das Führungsrohr, Stifte, Feder-Unterlegscheiben (DIN 6797 Form A M6) und Muttern (DIN 934 A2 M6), sind zum Teil Standardprodukte der Medizintechnik und DIN-Normteile, die man in verschiedenen Materialien, Stärken und Ausführungsformen verwenden kann.
Der Vorteil der Feder-Unterlegscheibe ist ihre Eigenschaft der Feder-Flexibilität einerseits, anderseits eine sehr gute Reibung und Griff-Eigenschaft ihrer „Zähne“ im äußeren Flächenumfang.
Für erfindungsgemäße Verschraubungen empfiehlt die Erfindung die Verwendung von Feingewinden, welche gegenüber Standardgewinden ein engeres Gewindeprofil aufweisen, wodurch eine optimale Feineinstellung und/oder Vorfixierung der betreffenden Fixierungseinheit an einem Stift oder Führungsrohr oder -stab möglich ist.
An ringförmigen Teilen mit einem Innengewinde für erfindungsgemäße Verschraubungen sollte am Außenumfang ein Sechskantprofil od. dgl. zum Ansetzen eines Schraubschlüssels oder eine Rändelung für eine manuelle, schlupffreie Handhabung vorgesehen sein.
Weitere Merkmale, Eigenschaften, Vorteile und Wirkungen auf der Basis der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung einiger bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung sowie anhand der Zeichnung. Dabei zeigt:

1.1 eine erfindungsgemäße Vorrichtung in einer Vorderansicht;
1.2 eine Ansicht auf die 1.1 in Richtung des Pfeils I.II;
1.3 eine Ansicht auf die 1.1 in Richtung des Pfeils I.III;
1.4 eine perspektivische Ansicht der Vorrichtung aus 1.1, wobei die drei Drehachsen bzw. Dreh-Freiheitsgrade eingezeichnet sind;
2 die komplette Fixierungseinheit in einer perspektivischen Explosionsdarstellung inklusive Zubehörteile;
3.1 eine erste Teilbaugruppe der Fixierungseinheit vor deren Zusammenbau aus zwei einzelnen Bauteilen, nämlich einem ersten Bauteil in Form eines Blocks und einem zweiten Bauteil in Form eines diesen Block an drei Seiten umgreifenden, gabelförmigen Teils;
3.2 den Block und das gabelförmige Teil 2 aus 3.1 in zusammengebautem Zustand, wobei die axiale Zugkraft F₃ eingezeichnet ist;
3.3 die erste Teilbaugruppe in an einem Führungsrohr angebautem Zustand, wobei der Rotationsfreiheitsgrad R₁ der ersten Teilbaugruppe bezüglich der x-Achse eingezeichnet ist;
4.1 das Zusammenfügen der ersten Teilbaugruppe mit einem dritten Bauteil in einem Zwischenstadium, wobei die axiale Zugkraft F₃ eingezeichnet ist;
4.2 die erste Teilbaugruppe mit dem dritten Bauteil aus 4.1 in zu einer zweiten Teilbaugruppe vollständig zusammengefügtem Zustand;
4.3 eine perspektivische Darstellung der teilweise zusammengefügten Teile nach 4.1, wobei der Rotationsfreiheitsgrad R₃ des dritten, weiter angefügten Bauteils gegenüber der ersten Teilbaugruppe bezüglich der z-Achse eingezeichnet ist;
5.1 ein viertes Bauteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit einer ersten Klemmbacke in einer perspektivischen Ansicht von oben;
5.2 das vierte Bauteil gemäß 5.1 in einer perspektivischen Ansicht von unten;
6.1 ein fünftes Bauteil als Pendant zu dem vierten Bauteil aus 5.1, umfassend eine zweite Klemmbacke in einer perspektivischen Ansicht von oben;
6.2 das fünfte Bauteil gemäß 6.1 in einer perspektivischen Ansicht von unten;
7.1 das Aufstecken des vierten Bauteils mit der ersten Klemmbacke gemäß 5.1 auf einen Gewindefortsatz des dritten Bauteils, wobei die Andruckkraft F₃ gegen das dritte Teil dargestellt ist sowie der Dreh-Freiheitsgrad R₃ ;
7.2 die ersten bis vierten Bauteile nach 7.1 in vollständig zusammengefügtem Zustand;
8.1 das Aufstecken des fünften Bauteils mit der zweiten Klemmbacke gemäß 6.1 auf den Gewindefortsatz des dritten Bauteils, wobei die Andruckkraft F₃ gegen das vierte Teil dargestellt ist sowie der Dreh-Freiheitsgrad R₃ in einer perspektivischen Ansicht;
8.2 die ersten bis fünften Bauteile nach 8.1 in zu einer dritten Teilbaugruppe vollständig zusammengefügtem Zustand in einer der 8.1 entsprechenden Ansicht;
8.3 die zusammengefügten vierten und fünften Bauteile in einer Seitenansicht, als zweite Teilbaugruppe;
9.1 das Einlegen eines Fixierungsstiftes bzw. -pins zwischen den Klemmbacken des vierten und fünften Bauteils der dritten Teilbaugruppe gemäß 8.1 als Montage-Zwischenzustand, wobei die spätere Andruckkraft F₃ des fünften Bauteils in Richtung gegen das vierte Bauteil dargestellt ist;
9.2 das Einklemmen eines Fixierungsstiftes bzw. -pins zwischen den Klemmbacken des vierten und fünften Bauteils der dritten Teilbaugruppe gemäß 8.2 in fertigem Zustand;
10.1 eine erfindungsgemäße Vorrichtung in einer perspektivischen Ansicht, wobei einige der durch die erfindungsgemäße Vorrichtung ermöglichten Freiheitsgrade der axialen Translation und azimutalen Rotation zwischen dem Stift bzw. Pin einerseits und dem Führungsrohr andererseits dargestellt sind;
10.2 die dritte Teilbaugruppe aus 10.1 in mit dem Stift bzw. Pin einerseits und dem Führungsrohr andererseits zusammengefügtem Zustand bei Arretierung mittels Unterlegscheiben und Muttern;
11 eine vollständige, erfindungsgemäße Fixierungseinheit mit einer einzigen Klemmbaugruppe aus einem vierten und fünften Bauteil zum Festklemmen eines Stifts oder Pins in einer Explosionsdarstellung, als sog. „einstufige Fixierungseinheit“;
12 eine vollständige, erfindungsgemäße Fixierungseinheit mit zwei Klemmbaugruppen aus je einem vierten und fünften Bauteil zum Festklemmen eines Stifts oder Pins in vollständig zusammengebautem Zustand, als sog. „zweistufige Fixierungseinheit“; wobei die beiden Klemmbaugruppen in zwei unterschiedlichen Fixierungsebenen additiv auf dem dritten Bauteil montiert sind, so dass sie vor einer Arretierung gegeneinander verdrehbar sind;
13.1 die Verkettung bzw. den Einsatz mehrerer erfindungsgemäßer Fixierungseinheiten zusammen mit einem Führungsrohr bei Mehrfachbrüchen (femur) für eine FEM-Analyse als Anwendungsbeispiel in einer perspektivischen Ansicht;
13.2 das Führungsrohr mit den angebauten Fixierungseinheiten gemäß 13.1 in einer Vorderansicht;
13.3 das Führungsrohr mit den angebauten Fixierungseinheiten gemäß 13.1 in einer Seitenansicht;
14 das Detail XIV aus 13.1, nämlich eine erfindungsgemäße Vorrichtung, hergestellt aus V2-Stahl anstatt aus Aluminium, in einer perspektivischen Ansicht.

In der Zeichnung sind die Vorteile der erfindungsgemäßen Vorrichtung 100 erkennbar, wobei eine einstufige Vorrichtung oder Fixiereinheit 100 von einer zweistufigen Vorrichtung oder Fixiereinheit 100' unterschieden wird.
Während die Standard-Fixiereinheit 100 gemäß den 1 bis 11 - im Folgenden als einstufige Fixiereinheit 100 bezeichnet - der Festlegung eines einzigen Stifts oder Pins 18 an einem Führungsrohr 11 dient, können mit einer erweiterten Fixiereinheit 100' gemäß 12 - im Folgenden als zweistufige Fixiereinheit 100' bezeichnet - zwei Stifte oder Pins gleichzeitig in unterschiedlichen Ebenen sowie in unterschiedlichen Drehstellungen an einem Führungsrohr festgelegt werden.
Eine erfindungsgemäße Vorrichtung 100 zur Verbindung eines Stiftes oder Pins 18 mit einem Führungsrohr 11 ist in den 1.1 bis 2 und 10.2 in ihrer Gesamtheit wiedergegeben.
In den folgenden Figuren werden die einzelnen Bestandteile einer solchen erfindungsgemäßen Vorrichtung 100 anhand der einzelnen Montageschritte vorgestellt:

In den 3.1 bis 3.3 ist zu sehen, wie ein erstes, blockförmiges Bauteil 1 und ein zweites, das erste an drei Seiten umgreifendes, gabelförmiges Bauteil 2 zu einer ersten Teilbaugruppe 101 zusammengefügt werden.

Das erste, blockförmige Bauteil 1 hat die Gestalt eines Quaders, der lotrecht zu einer Mittelebene von einer zylindrischen Ausnehmung 102 vollständig durchsetzt ist. An einer nicht durchsetzten Stirnseite 103 befindet sich ein lotrecht auskragender, zylindrischer Ansatz 104, der zumindest im Bereich seines freien Endes mit einem Gewinde versehen ist.
Das zweite, gabelförmige Bauteil 2 umfasst zwei zueinander parallele Schenkel 105, die an ihren rückwärtigen Enden durch einen Quersteg 106 miteinander verbunden sind. Sowohl die beiden Schenkel 105 als auch der Quersteg 106 haben jeweils eine flächige Gestalt, jeweils mit einer Innenfläche 107 und einer Außenfläche 108. Alle drei Innenflächen 107 zusammen begrenzen eine nutförmige Vertiefung 109, deren Gestalt der Form der blockförmigen Baugruppe 1 entspricht, so dass der quaderförmige Teil des Blockes 1 ohne Klemmung, aber dennoch passgenau in die nutförmige Ausnehmung 107 einsetzbar ist.
Der Quersteg 106 ist von einer durchgehenden Ausnehmung 110 durchsetzt, worin der zylindrische Ansatz 104 beim Einsetzen des blockförmigen Bauteils 1 in die nutförmige Ausnehmung 109 des gabelförmigen Bauteils 2 Platz findet. Sobald das blockförmige Bauteil 1 vollständig in die nutförmige Ausnehmung 109 eingesetzt ist, ragt das mit einem Gewinde versehene Ende des Ansatzes 104 aus der durchgehenden Ausnehmung 110 heraus, wie in 3.2 zu sehen ist.
Auch die beiden Schenkel 105 des gabelförmigen Bauteils 2 sind von je einer Ausnehmung 111 vollständig durchsetzt, deren Querschnitt mit dem Querschnitt der Ausnehmung 102 übereinstimmt. In mit dem gabelförmigen Bauteil 2 vollständig zusammengesetztem Zustand fluchten jedoch die Mittelachsen dieser Ausnehmungen 102, 111 nicht exakt, sondern sind in Richtung des Ansatzes 104 geringfügig gegeneinander versetzt. Aufgrunddessen kann das Führungsrohr 11 durch sich weitgehend überdeckende Ausnehmungen 102, 111 geschoben werden, wie dies in 3.3 dargestellt ist. Während das Führungsrohr oder der Führungsstab 11 dabei zunächst noch in seiner Längsrichtung verschiebbar und in oder entgegen der Drehrichtung R₁ drehbar ist, können sie durch Aufbringen einer Zugkraft auf den Ansatz 104 verspannt, d.h. unverschiebbar und unverdrehbar festgeklemmt werden.
Das gegenseitige Verspannen der Bauteile 1, 2 erfolgt jedoch nicht unmittelbar durch Aufschrauben einer Mutter auf den mit einem Gewinde versehenen Ansatz 104, sondern unter Einfügung eines dritten Bauteils 3 als Zwischenteil.
Das dritte Bauteil 3 ist in den 4.1 bis 4.3 dargestellt. Man erkennt dort, dass es - wie das Bauteil 1 auch - eine zweiteilige Struktur aufweist:

Das dritte Bauteil 3 umfasst ein etwa blockförmiges Element 112 mit einer halbzylindrischen Haube 113, die vorzugsweise konzentrisch zu der Mantelfläche 114 der Haube 113 von einer zylindrischen Ausnehmung 115 vollständig durchsetzt ist. An der der Haube 113 gegenüber liegenden Stirnseite 116 befindet sich ein lotrecht auskragender, zylindrischer Ansatz 117, der zumindest im Bereich seines freien Endes mit einem Gewinde versehen ist. Dabei kann die halbzylindrische Haube 113 von der ebenen Stirnseite 116 beabstandet sein; ein etwa würfelförmiges Übergangsstück 118 verbindet dann die Haube 113 mit der Stirnseite 116, bevorzugt derart, dass die beiden nicht in die Mantelfläche 114 der Haube 113 übergehenden Stirnseiten 119 jeweils die Gestalt eines umgekehrten U haben. Zwischen diesen beiden, etwa U-förmigen Stirnseiten 119 erstreckt sich die durchgehende Ausnehmung 115.

Der Querschnitt bzw. Durchmesser dieser Ausnehmung 115 ist derart bemessen, dass darin der Schaft des Ansatzes 104 an dem ersten Bauteil 1 Platz findet und zunächst eine Verdrehung in oder entgegen der Drehrichtung R₃ zwischen dem ersten und dritten Bauteil 1, 3 möglich ist.
Jenseits des etwa haubenförmigen Bauteils 3 kann auf den mit einem Gewinde versehenen Ansatz 104 zunächst eine Unterlegscheibe 6 aufgesteckt und sodann eine Mutter 7 aufgeschraubt werden. Sobald dabei die dem zweiten Bauteil 2 zugewandte Stirnseite 119 reibschlüssig gegen die Außenfläche 108 des Querstegs 106 gepresst wird, ist eine weitere Relativverdrehung zwischen diesen beiden Teilen nicht mehr möglich.
Um dabei für eine präzise Zentrierung zwischen der Außenfläche 108 des Querstegs 106 an dem zweiten Bauteil 2 und der betreffenden Stirnfläche 119 an dem dritten Bauteil 3 Sorge zu tragen, ist der an die Ausnehmung 115 angrenzende Bereich der Stirnfläche 119 mit einer kreisringförmigen Vertiefung 120 versehen, in welche eine den Ansatz 104 umgebende, kreisringförmige Erhebung 121 an der Außenfläche 108 des Querstegs 106 zentrierend eingreifen kann. Der Rand 122 der kreisringförmigen Erhebung 121 kann leicht konisch ausgebildet sein, bevorzugt mit einem Steigungswinkel von 15°, entsprechend einem Kegelöffnungswinkel von 30°, und der Rand 123 der kreisringförmigen Vertiefung 120 kann eine dazu komplementäre Gestalt aufweisen, also mit einer Gestalt entsprechend eines Hohlkegels mit einem entsprechenden Öffnungswinkel. Dadurch können beide Bauelemente 2, 3 beim Zusammenfügen automatisch zentriert werden, und eine zentrierte Position wird sodann durch Festziehen der Mutter 7 arretiert.
Die Lage der kreisringförmigen Vertiefung 120 und der kreisringförmigen Erhebung 121 können auch vertauscht sein, d.h. derart, dass sich die kreisringförmige Vertiefung 120 an dem Bauteil 2 und die kreisringförmige Erhebung 121 an dem Bauteil 3 befindet.
Um die Vorrichtung 100 weiter mit einem Stift oder Pin 18 verbinden zu können, der bspw. in einem Knochen oder Knochenfragment eines Patienten verankert sein kann, werden auf den Ansatz 117 des dritten Bauelements 3 ein viertes und fünftes Bauelement 4, 5 aufgesteckt.
Das vierte Bauelement 4 ist in den 5.1, 5.2 wiedergegeben. Man erkennt dort eine flache, scheibenförmige Gestalt, bevorzugt mit einer quadratischen oder etwa quadratischen Grundfläche. Der Umfang 124 des vierten Bauelements 4, welcher bevorzugt aus vier ebenen Stirnflächen 125 besteht, trennt zwei deckungsgleiche Grundflächen 126, 127 voneinander.
Zwischen diesen beiden Grundflächen 126, 127 erstreckt sich eine zentrale, durchgehende Ausnehmung 128, deren Innendurchmesser dem Durchmesser des zylindrischen Ansatzes 117 an dem dritten Bauteil 3 entspricht oder geringfügig größer ist als jener, so dass das vierte Bauteil 4 mit dem dritten Bauteil 3 zusammengesteckt werden kann. Damit sich diese beiden Bauteile 3, 4 dabei aneinander automatisch zentrieren, kann an einer der beiden, einander zugewandten Flächen dieser beiden Bauteile 3, 4 eine kreisringförmige Vertiefung 129 vorgesehen sein und an dem jeweiligen Bauteil 4, 3 eine kreisringförmige Erhebung 130, welche passgenau in die kreisringförmige Vertiefung 129 eingesetzt werden kann. Wie zuvor beschrieben, können die Ränder 131, 132 dieser kreisringförmigen Elemente 129, 130 konisch ausgebildet sein, bspw. entlang eines (Hohl-) Kegels verlaufen, insbesondere entlang eines (Hohl-) Kegels mit einem Öffnungswinkel von 30°.
An seiner dem dritten Bauteil 3 abgewandten Grundfläche 127 befindet sich eine nut- oder rinnenförmige Vertiefung 133, bevorzugt mit einem nahezu halbkreisförmigen Querschnitt. Bevorzugt verläuft diese nut- oder rinnenförmige Vertiefung 133 parallel zu einer Stirnfläche 125 des vierten Bauelements 4.
Das fünfte Bauelement 5 kann exakt dieselbe Gestalt aufweisen wie das soeben beschriebene, vierte Bauelement 4, also die Form einer flachen, quadratischen oder etwa quadratischen Platte mit einer zentralen, durchgehenden Ausnehmung 134 in einer Grundfläche 135 und einer nut- oder rinnenförmigen Vertiefung 136 entlang einer Stirn- oder Außenkante 137.
Bevorzugt unterscheiden sich diese beiden Bauelemente 4, 5 jedoch durch ein Merkmal, nämlich durch einen Steg 138, der an einem Bauelement 4, 5 vorhanden ist, an dem anderen jedoch vorzugsweise nicht. Ein solcher Steg 138 verläuft an der selben Grundfläche 127, 135 wie die betreffende nut- oder rinnenförmige Vertiefung 133, 136, liegt der letzteren jedoch bezüglich der zentralen Ausnehmung 128, 134 diametral gegenüber. Bevorzugt verläuft dieser Steg 138 parallel zu einer Stirnfläche 125, 137.
Das fünfte Bauteil 5 wird nach dem vierten Bauteil 4 auf den Ansatz 117 des dritten Bauelements 3 aufgesteckt, und zwar derart, dass die beiden nut- oder rinnenförmigen Vertiefungen 133, 136 einander zugewandt sind und sich dort zu einer gemeinsamen Ausnehmung 139 mit einem Querschnitt eines Vollkreises ergänzen. In die solchermaßen geschaffene Ausnehmung 139 kann sodann der Pin oder Stift 18 eingelegt werden.
Zunächst kann der Stift 18 dabei in der Ausnehmung 139 noch in seiner Längsrichtung verschoben oder um seine Achse gedreht werden, Indem sodann schließlich jenseits des fünften Bauelements 5 zunächst eine Unterlegscheibe 6 oder ein Sprengring auf den Ansatz 117 des dritten Bauelements 3 aufgesteckt und sodann eine Mutter 7 daraufgeschraubt wird, bis das vierte Bauelement 4 und das fünfte Bauelement 5 zusammengepresst werden, wird der Stift 18 in seiner Ausnehmung 139 festgeklemmt und dadurch unverrückbar festgelegt.
Dabei fungiert die vorzugsweise stegförmige Erhebung 138 als Abstandhalter zwischen den beiden Bauelementen 4, 5 und sorgt dafür, dass jene sich - abgesehen von eben dieser stegförmigen Erhebung 138 - nicht unmittelbar berühren, sondern nur indirekt über den dazwischen eingeklemmten Stift oder Pin 18. Letzterer erfährt dadurch eine maximale Klemmkraft.
Die soeben beschriebene Anordnung wird als „einstufige Ausführungform“ bezeichnet. Wie in 12 dargestellt, können auf den Ansatz 117 des dritten Bauelements 3 auch zwei Paare von je einem vierten Bauelement 4 und je einem fünften Bauelement 5 aufgesteckt werden und gemeinsam von der Mutter 7 - ggf. über einen darunter angeordneten Sprengring oder eine dortige Unterlegscheibe 6 - gegen das haubenförmige Teil des dritten Bauelements 3 gepresst und somit reibschlüssig festgelegt werden. In diesem Fall können zwei Stifte oder Pins 18 in verschiedenen Drehstellungen um die Längsachse des Ansatzes 117 festgelegt werden. Diese Anordnung ist dann die sog. „zweistufige Ausführungform“.
Sind das erste und zweite Bauelement 1 und 2 zusammengefügt, so kann diese Teilbaugruppe an die Führungsstange oder das Führungsrohr 11 angeschlossen werden. Sie stellt die Gelenkverbindung und die Rotationsachse R_x in 3.3 in Verbindung mit der Schnittstelle 8 dar. Die Fixierungs-Kontaktflächen üben zwischen dem ersten Bauelement 1 und dem zweiten Bauelement 2 im Bereich dieser Schnittstelle 8 beim Fixieren gemäß 3.3 und dem Führungsrohr 11 eine sichere Flächen- und Reibungseigenschaft aus. Diese wird auf die Fixierungsumgebung sicher ausgeübt, die durch die direkten Kontaktflächen unmittelbar angreifen. Die Kraft F3 übt in Verbindung mit den Bauelementen 1 und 2 ein Flächen-Biegemoment aus, so dass es für die Fixierung keine Verformung innerhalb der Umgebungstoleranz von 0,2 mm und der Materialeigenschaften von Titan/Titanlegierung oder anderen Materialien bzw. Festkörpern geben kann.
Aufgrund der Geometrie, der Materialeigenschaften (Titan/Titanlegierung) für medizinische Einsätze und der Zugkraft von F₃ (von max. 100 bis 150 N) ist in diesem Fall keine Berechnungsanalyse notwendig. Damit ist die Verformung der Schnittstelle 8 um die x-Achse nicht messbar. Diese Materialeigenschaften sind für eine Erweiterung der Fixierungseinheit vorgesehen.
Nach der axialen Verbindung der Teilbaugruppe mit dem dritten Bauelement 3, siehe 4.1 und 4.2, steht das Gelenk zwischen den Bauelementen 2 und 3 im Vordergrund. Die Gelenkpfanne 14 des Bauelements 2 und der Gelenkkopf 15 des Bauelements 3 werden axial auf eine Distanz von ca. 0,5 mm frei zusammengeführt. Nach der exakten Positionierung und Anpassung von 11 und 3 werden die Teile durch Drehung der Mutter 7 gemäß 1.4 und 2 fixiert und auf die minimalste Distanz gepresst. Dazwischen wird eine Feder-Unterlegscheibe 6 auf der Gelenkpfanne 14 des dritten Bauelements 3 positioniert, vgl. 4.3. Für die Ausübung der Kraft F₃ kann dank der innovativen Eigenschaft des Gelenks die Regulierung der Kraft per Hand leicht und optimal eingestellt werden. Dafür ist das Feingewinde 12 von Bedeutung. Danach beträgt der Abstand im zweiten Gelenkbereich 13 zwischen dem zweiten Bauelement 2 und dem dritten Bauelement 3 maximal 0,3 mm (laut Konstruktionsvorgabe). Die zweite Gelenkverbindung 13 weist einen umlaufenden Rand mit einer konischen Winkeleigenschaft von ±15° auf, wobei am Kopf ein Winkel von +15° (Teil 15.1) und an der Pfanne ein Winkel von -15° (Teil 9.1) betragen, so dass die betreffenden Teile mit Null-Toleranz und einer Oberflächengüte von Rz2 (15.2) und (9.2) und Kollisionsfreiheit von 0,2 mm (9.3) bzw. (15.3), verbunden werden. Die wesentliche Eigenschaft der Gelenkverbindung ist der Neigungswinkel (±15°), der bei zahlreichen Vorversuchen optimiert wurde. Er garantiert eine optimale Verbindung zwischen dem „Kopf“ und der „Pfanne“. Die axiale Druckkraft auf die Gelenkumgebung führt zu einer sicheren Fixierung. Sie kann bei Wegfall der axialen Druckkraft (F3), zwischen den beteiligten Teilen leicht gelöst werden. Damit ist die Rotation von Teil 3 bezüglich der z-Achse (R₃ ) in allen Drehrichtungen ohne Einschränkung möglich und kann an die Erfordernisse angepasst werden. Diese Gelenkeigenschaft garantiert eine optimale und sichere Arbeitsweise beim Fixieren an einem Objekt. Die innere Flächenbeschaffenheit der Geometrie an den Bauelementen 4, 5 in Bezug auf die Elemente 16 und 18 zeichnen folgende Eigenschaften aus:
Die Bauelemente 4 (5) und 5 (6) sind in der inneren Form „annähernd“ gleich. Der Unterschied besteht darin, dass für eine optimale Anpassung der Fläche 16 gemäß 5.1 an die Fläche 17 gemäß 6.2 die Fläche 16 eine Neigung oder Verjüngung um -2,5° gegenüber der planaren Fläche 17 gemäß 6.2, aufweist. Daraus entsteht eine sichere Schnittstelle 19, wie 8.3 erkennen lässt. Wenn beide Teile 4, 5 durch die axiale Kraft F₃ zusammen angepresst werden, bilden die inneren zylindrischen Flächeneigenschaften 17 gemäß 5.1 und 6.2 für den Stift/Pin 18 eine sichere Schnittstelle (19), wie 8.3 zeigt. Damit ist im nicht fixierten Zustand eine Drehbarkeit bezüglich der z-Achse (R₃ ) optimal gegeben. Weitere Flächeneigenschaften der Bauelemente 4, 5 sind: Auf der unterer Seite des Teiles 4 befindet sich die Gelenkausprägung „Kopf“ (15) und auf der oberen Seite des Teiles 5 befndet sich die Gelenkausprägung „Pfanne“ (14).
In der Montagephase gemäß 7 wird das Bauelement 4 an der zweiten Teilbaugruppe axial angedockt.
Durch innovative Gelenkeigenschaften von Kopf 15 und Pfanne 14 ergibt sich eine zweite axiale Drehfreiheit bezüglich der z-Achse (R₃ ), 7.1, 7.2 und 8.3.
Die 8.1 und 8.3 zeigen das Anpressverhalten der dritten Teilbaugruppe, bestehend aus den Bauelementen 4 und 5 infolge der Kraft F₃ gegenüber dem Stift/Pin 18 beim Fixieren in der Frontalansicht.
Die 9.1 und 9.2 zeigen die Anpressung in der Fixierungseinheit nach dem Einsetzen des Stiftes/Pin 18 in die dritte Teilbaugruppe 21.
10. zeigt die axiale Variabilität von Rohr (R) und Stift/Pin (ST) vor der Fixierung und deren Drehungseigenschaften bezüglich der jeweiligen Achse.
11 zeigt die Reihenfolge des Zusammenbaus der Fixierungseinheit im Rahmen einer Explosionsdarstellung.
12 zeigt eine Erweiterung um eine weitere Teilbaugruppe, bestehend aus einem vierten Bauelement 4 und einem fünften Bauelement 5, in einer zweiten, von der ersten unabhängigen Ebene als eine Variante zur Anpassung an komplizierte Anwendungen/Fixierungen.
Als Unterlegscheiben 6, Muttern 7, Stifte/Pins 18 und als Führungsstab oder Führungsrohr (11) können Fremdprodukte zum Einsatz kommen, sofern diese in vorgefertigter Form auf dem Markt sind. Verwendbar sind insbesondere Standardprodukte, wie sie für die Komplettierung bei unfall-chirurgischen Einsätzen oftmals eingekauft werden.
13 zeigt eine Möglichkeit einer Mehrfachfixierung am Beispiel Oberschenkelfraktur (femur) als Modell für eine FEM-Analyse.
Im Vorangehenden wurden folgende Begriffe verwendet:

- Der Pin oder Metallstift, sgn. Spin mit Gewinde, dient als Verbindung vom Fixateur extern zum Knochenfragment.
- Als Osteosynthese-Methode bezeichnet man ein operatives Verfahren zur schnellen Wiederherstellung der vollen Funktionsfähigkeit gebrochener (frakturierter) oder auf andere Weise (z.B. durch Entzündungen) verletzter Knochen.
- Eine Fragment-Distraktion bzw. eine Fragment- bzw. Frakturdislokation ist eine im Rahmen eines Knochenbruchs (Fraktur) entstehende Verschiebung der Knochenfragmente mit dem Resultat einer Fehlstellung.

- Frakturen können je nach Art und Grad der vorliegenden Dislokation eingeteilt werden.
- Als „Dislocatio ad latus“ wird eine Seitverschiebung bezeichnet.

Bezugszeichenliste

1: Einzelteil
1.2: Kontaktfläche
2: Einzelteil
3: Einzelteil
4: Einzelteil
5: Einzelteil
6: Standardteil
7: Standardteil
8: Schnittstelle
9: Klemmbacke
10: Gelenkverbindung
11: Führungsrohr oder -stab
11.1: axiale Variabilität
12: Gewinde
13: Gelenkverbindung
14: Gelenkpfanne
14.1: Winkel der Gelenkpfanne
14.2: Oberflächengüte
14.3: Höhe des Gelenkpfanne
15: Gelenkkopf
15.1: Winkel des Gelenkkopfes
15.2: Oberflächengüte
15.3: Höhe des Gelenkkopfes
16: Bezugsfläche
17: Bezugsfläche
18: Stift, Pin
18.1: Axiale Variabilität
19: Gelenkverbindung
20: Schnittstelle
21: Teilbaugruppe
22: Titan-Eigenschaften
F1: axiale Kraft bzgl. x-Achse
F2: axiale Kraft bzgl. y-Achs
F3: axiale Kraft bzgl. z-Achse
R1: Drehachse bzgl. x-Achse
R2: Drehachse bzgl. y-Achse
R3: Drehachse bzgl. z-Achse
100: Vorrichtung
100': erweiterte Vorrichtung
101: erste Teilbaugruppe
102: Ausnehmung
103: Stirnseite
104: Ansatz
105: Schenkel
106: Quersteg
107: Innenfläche
108: Außenfläche
109: nutförmige Ausnehmung
110: durchgehende Ausnehmung
111: Ausnehmung
112: Blockförmiges Element
113: Haube
114: Mantelfläche
115: Ausnehmung
116: Stirnseite
117: Ansatz
118: Übergangsstück
119: U-förmige Stirnfläche
120: kreisringförmige Vertiefung
121: kreisringförmige Erhebung
122: Rand
123: Rand
124: Umfang
125: ebene Stirnfläche
126: Grundfläche
127: Grundfläche
128: zentrale Ausnehmung
129: kreisringförmige Vertiefung
130: kreisringförmige Erhebung
131: Rand
132: Rand
133: rinnenförmige Vertiefung
134: zentrale Ausnehmung
135: Grundfläche
136: rinnenförmige Vertiefung
137: Stirnfläche
138: stegförmige Erhebung
139: gemeinsame Ausnehmung

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 2627273 B1 [0003]

Claims

Vorrichtung (100) zum Verbinden von Objekten, insbesondere zum vorzugsweise extrakorporalen Verbinden von Knochenfragmenten am Körper während eines Heilungsprozesses, umfassend eine Verbindungsbaugruppe zur Verbindung eines an einem Objekt oder Knochenfragment festgelegten Stifts (18) mit einem Führungsstab oder -rohr (11), mit einer den Führungsstab oder das Führungsrohr (11) drehverstellbar und fixierbar umgreifenden, ersten Anschlussbaugruppe (1,2), und mit einer den Stift (18) drehverstellbar und fixierbar umgreifenden, zweiten Anschlussbaugruppe (4,5), dadurch gekennzeichnet, dass die erste und zweite Anschlussbaugruppe (1,2;4,5) über mehrere Gelenke (13,19), insbesondere Scharnier- und/oder Kegelgelenke, verbunden sind, welche stufenlose Drehverstellungen um jeweils unterschiedliche Gelenkachsen zulassen.
Vorrichtung (100) nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein Zwischenteil (3), zwischen der ersten und zweiten Anschlussbaugruppe (1,2;4,5), welches die relative Lage zweier Gelenkachsen zueinander festlegt.
Vorrichtung (100) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die zwei Gelenkachsen (13,19) in dem Zwischenteil (3) nicht parallel zueinander verlaufen, sondern windschief oder rechtwinklig.
Vorrichtung (100) nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Zwischenteil (3) für jede der beiden Gelenkachsen einen Gelenkzapfen oder eine einen Gelenkzapfen umgebende Mantelfläche aufweist.
Vorrichtung (100) nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Zwischenteil (3) für jede der beiden Gelenkachsen eine ebene Führungsfläche aufweist, die vorzugsweise von der betreffenden Gelenkachse lotrecht durchsetzt wird.
Vorrichtung (100) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine ebene Führungsfläche des Zwischenteils (3) eine kreisringförmige, zu der betreffenden Gelenkachse konzentrische Geometrie aufweist.
Vorrichtung (100) nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine ebene Führungsfläche des Zwischenteils (3) ein Pendant an der ersten oder zweiten Anschlußbaugruppe (1,2;4,5) vorfindet.
Vorrichtung (100) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine ebene Führungsfläche des Zwischenteils (3) und/oder das betreffende Pendant an der ersten oder zweiten Anschlußbaugruppe (1,2;4,5) von einem geraden, d.h. zylindrischen oder hohlzylindrischen, oder vorzugsweise von einem konischen, d.h. kegelstumpfförmigen oder hohlkegelstumpfförmigen Rand umgeben wird.
Vorrichtung (100) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Rand um eine Führungsfläche einer Führungsflächen-Paarung einem konvexen Verlauf folgt, der Rand um die jeweils andere Führungsfläche der betreffenden Führungsflächen-Paarung dagegen einem konkaven Verlauf.
Vorrichtung (100) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungsfläche mit einem konvex gewölbten Rand als Gelenkkopf dient und die Führungsfläche mit einem konkav gewölbten Rand als Gelenkpfanne.
Vorrichtung (100) nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Kegelöffnungswinkel des konischen Randes um eine Führungsfläche betragsmäßig gleich oder größer ist als 5°, vorzugsweise gleich oder größer als 10°.
Vorrichtung (100) nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Kegelöffnungswinkel des konischen Randes um eine Führungsfläche betragsmäßig gleich oder kleiner ist als 40°, vorzugsweise gleich oder kleiner als 30°, insbesondere gleich oder kleiner als 20°.
Vorrichtung (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Anschlussbaugruppe (1,2) zwei Teile (1,2) aufweist, welche jeweils den Führungsstab oder das Führungsrohr (11) umgreifen.
Vorrichtung (100) nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Teile (1,2), welche jeweils den Führungsstab oder das Führungsrohr (11) umgreifen, in einer Richtung radial zu dem Führungsstab oder dem Führungsrohr (11) gegeneinander geführt verstellbar sind.
Vorrichtung (100) nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Teile (1,2), welche jeweils den Führungsstab oder das Führungsrohr (11) umgreifen, in einer Richtung radial zu dem Führungsstab oder dem Führungsrohr (11) gegeneinander verspannbar sind.
Vorrichtung (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Anschlussbaugruppe (4,5) zwei Klemmteile (4,5) aufweist, welche den Stift (18) zwischen sich einklemmen.
Vorrichtung (100) nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass ein Klemmteil (4,5) eine etwa plattenförmige Gestalt aufweist.
Vorrichtung (100) nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, dass ein Klemmteil (4,5) eine Ausnehmung aufweist, welche von einem Gelenkzapfen durchgreifbar ist.
Vorrichtung (100) nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass der von wenigstens einem Klemmteil (4,5) umgriffene Gelenkzapfen ein Gewinde aufweist, so dass die beiden Klemmteile (4,5) durch Aufschrauben einer Kontermutter (7) auf das Gewinde zusammen spannbar sind.
Vorrichtung (100) nach einem der Ansprüche 16 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Klemmteil (4,5) eine eingeformte Aufnahme zum Einlegen des Stiftes (18) aufweist, vorzugsweise eine Vertiefung, die flacher ist als der Radius des einzulegenden Stiftes (18).
Vorrichtung (100) nach einem der Ansprüche 16 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Klemmteil (4,5) als doppelarmiger Hebel ausgebildet ist, wobei die einen Gelenkzapfen aufnehmende Ausnehmung als Lagerstelle dient, wobei die Aufnahme zum Einlegen des Stiftes (18) den ersten Hebelarm markiert, dem der zweite Hebelarm diametral in Bezug auf die Lagerstelle gegenüberliegt.
Vorrichtung (100) nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass an dem zweiten Hebelarm eines Klemmteils (4,5) eine dem anderen Klemmteil (5,4) zugewandte Erhebung angeordnet ist, so dass die beiden Grundebenen der plattenförmigen Klemmteile (4,5) bei eingelegtem Stift etwa parallel zueinander sind.
Vorrichtung (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein erstes und ein zweites Anschlusselement (1,2,4,5) sowie ein oder mehrere Zwischenteile (3) miteinander verbindbar sind.
Vorrichtung (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in einem Gelenk (13,19) eine axiale Druckkraft zwischen Gelenkkopf (3,4) und Gelenkpfanne (2,3,5) besteht, wodurch die Relativausrichtung des Gelenks (13,19) fixiert wird, und über einen durch die Druckkraft verursachten Reibschluss auch dessen Relativdrehstellung.
Vorrichtung (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die drei Rotationsachsen (R1,R2, R3) bei einer Verstellung eines Gelenks (13,19) keine Kollision mit benachbarten Teilen (1-5) verursachen.
Vorrichtung (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche für medizinische Zwecke, dadurch gekennzeichnet, dass sie aus Titan bzw. Titanlegierung besteht.
Vorrichtung (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche für industrielle Zwecke, dadurch gekennzeichnet, dass sie aus einem Metall, vorzugsweise aus Aluminium oder einer Kupferlegierung, oder aus einem faserverstärkenden Polymermaterial und/oder aus Kohlenfasern besteht.
Vorrichtung (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie in Einzelteile zerlegbar und wieder zusammenfügbar ist.