DE3305267A1

DE3305267A1 - Cerclagedraht

Info

Publication number: DE3305267A1
Application number: DE19833305267
Authority: DE
Inventors: Günter Dr.-Ing. 4300 Essen Bensmann; Jürgen Dr.-Ing. 4690 Herne Lindigkeit
Original assignee: Fried Krupp AG
Current assignee: Fried Krupp AG
Priority date: 1983-02-16
Filing date: 1983-02-16
Publication date: 1984-08-16
Also published as: DE3305267C2

Description

Cerclagedraht
Die Anmeldung betrifft einen Cerclagedraht, insbesondere zur Umschlingung von Knochen, wie sie z. B. zur operativen Reposition von Schrägfrakturen der Röhrenknochen angewendet werden.
Nach dem Stand der Technik werden Cerclagedrähte aus rostfreiem Cr-Ni-Stahl (gemäß DIN 17443) verwendet.
Solche Drähte sind sowohl im weichen als auch im kaltverfestigten Zustand bekannt. Der Draht wird zur Umschlingung des Knochens mittels einer UmfGhrungsnadel um den Knochen gelegt und durch Verdrillen seiner Enden mittels einer normalen Zange oder spezieller Drahtspanner verspannt.
Nachteiligerweise ist die aufgebrachte Drahtspannung nicht exakt kontrollierbar, so daß es einerseits möglich ist, daß der Cerclagedraht zu locker anliegt, andererseits aber auch häuftig beim Verspannen die Drähte zu reißen drohen. Durch die unterschiedliche Reibung des Drahtes je nach Lagepunkt am Knochen stellt sich zudem eine ungleichmäßige Spannung längs des Drahtumfanges ein. Eine zu hohe örtliche Spannung, die auf den knochen wirkt, kann aber zu Abbauerscheinungen des Knochens führen, die im Laufe der Zeit zur Lockerung des vermeintlich festgespannten Drahtes führen.
Es ist Aufgabe der Erfindung, einen Cerclagedraht anzugeben, mittels dessen eine über seine gesamte Länge gleichmäßige und exakt kontrollierbare Verspannung möglich ist.
Die Aufgabe wird durch einen Cerclagedraht gelöst, der aus einer Legierung mit einem martensitischaustenitischen Übergang bei einer bestimmten Temperatur besteht, d. h. einer Legierung, die aufgrund von Gefügeumwandlungen ihre Form bei Wärmezufuhr bleibend verändert.
Solche Legierungen sind nach dem Stand der Technik als sogenannte "Memorylegierungen", die nach entsprechender Vorverformung durch Wärmezufuhr mechanische Arbeit verrichten können, bekannt. Dieser auf Gefügeumwandlungen beruhende Effekt, der sich als eine spannungsinduzierte, martensitische Umwandlung, die reversibel ist, erklären läßt, wird ausgelöst, wenn nach einer plastischen Verformung der Memory-Werkstoff durch Erwärmung über eine materialspezifische Temperatur wieder in seine ursprüngliche Form zurückkehrt, die er vor der Verformung besaß.
Die Rückumwandlung erfolgt in einem Temperaturbereich, der sehr stark von der Legierungszusammensetzung abhängt.
Das Wissen, das durch geeignete Wahl der Zusammensetzung von Memorylegierungen thermisch gesteuerte Kräfte ausgelöst werden können, hat man sich schon bei einer Knochenplatte zunutze gemacht: Die beidseitig der Knochenbruchstelle am Knochen angeschraubte Knochenplatte zieht sich bei Auslösung des Memory-Effektes zusammen und übt dabei eine Zugkraft auf die Knochenstücke beidseitig und in Richtung der Bruchstelle aus (US-PS 3 786 806). In der DE-OS 27 03 529 ist auch schon beschrieben worden, Implantate wie Marknägel, OstEosyntheseplatten und Prothesenteile und ähnliches aus Memorylegierungen zu verwenden.
Bei den erfindungsgemäßen Cerclagedrähten wird der Memorv-Effekt derart naeniitt. eiaR r flor ( he der unterhalb der Umwandlungstemperatur durch Recken um einen bestimmten Betrag verlängert wird, nach der Umschlingung eines gebrochenen Knochens und Befestigung der Drahtenden sich durch eine Erwärmung wieder auf seine ursprüngliche Länge zusammenzieht und die Fraktur dadurch zusammenpreßt. Vorteilhafterweise besitzt der Cerclagedraht eine ihn umhüllende gewebeverträgliche Isolationsschicht.
Bevorzugt werden Cerclagedrähte aus 54 bis 56 Gew.-% Ni, Rest Titan verwendet. Diese Legierung besitzt den Vorteil, daß die Umwandlungstemperatur bei etwa 60 OC liegt, so daß die zur Auslösung des Memory-Effektes notwendige Wärmezufuhr keinen Gewebeschaden auslösen kann. Bekanntlich ist es jedoch auch möglich, durch geeignete Wahl der Zusammensetzung der Memorylegierung beispielsweise durch Anderung der prozentualen Zusammensetzung oder durch Zugabe von Fe, Co, Mn, Al, Au oder Zirkon, die Umwandlungstemperatur zu verschieben und somit Einfluß auf die thermische Steuerung der Kräfte zu nehmen.
Wesentlich ist bei der Verwendung des erfindungsgemäßen Cerclagedrahtes, daß die zum Spannen des Drahtes notwendige Erwärmung gleichmäßig über die gesamte Drahtlänge erfolgt, so daß ein allseitig festes Anliegen des Drahtes erreicht wird und lokale Spannungsspitzen vermieden werden. Zwar ist es prinzipiell möglich, die gleichmäßige Erwärmung des Drahtes durch Spülen mit einer entsprechend temperierten physiologischen Lösung durchzuführen, jedoch ist dies wegen der schlechten Zugänglichkeit der ganzen Umschlingung problematisch.
Abhilfe schafft die erfindungsgemäße elektrische Widerstandserwärmung bei Stromfluß durch den Cerclagedraht, wobei zumindest die beiden Drahtenden nach einer Weiterbildung der Erfindung bei der Befestigung der Cerclage elektrisch voneinander isoliert werden, um einen Kurz- schluß der sich berührenden Drahtabschnitte zu vermeiden. Gleichermaßen können auch elektrisch isolierende Zwischenstücke zur Verbindung der Cerclagedrahtenden verwendet werden.
Ausführungsbeispieleder Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt. Es zeigen Fig. 1a bis d Cerclagedrähte mit verschiedenen Isolier- und Verbindungselementen und Fig. 2a, b einen um einen Röhrenknochen gelegten und verspannten Cerclagedraht vor und während der Auslösung des Memory-Effektes.
Der in Fig. 1 dargestellte Cerclagedraht 1 besitzt eine Isolationsschicht 2, die in der Ausführungsform gemäß Fig. la nur die Drahtenden umhüllt. Der in Fig. 1a dargestellte Cerclagedraht 1 kann durch Verdrillen der isolierten Drahtenden in eine geschlossene Form gebracht werden.
Die in Fig. 1b bis d dargestellten Cerclagedrähte 1 besitzen hingegen besondere Verschlußstücke, nämlich Befestigungsringe 4, 4' oder ein Lochplättchen 5 als elektrisch isolierendes Zwischenstück. Die elektrisch isolierenden Befestigungsringe 4, 4' bzw. das Lochplättchen sollen vermeiden, daß sich die beiden Drahtenden berühren. Läßt man, wie in Fig. 2b dargestellt, über Elektroden 9, 10 Strom durch den Cerclagedraht 6 fließen, so erwärmt sich der um den Knochen 8 geschlungene, vorgereckte Cerclagedraht, der sich nach Überschreiten der materialspezifischen Temperatur, bei der der Memory-Effekt ausgelöst wird, verkürzt. Die Verbindung der Drahtenden mit Befestigungsringen oder Lochplättchen kann entweder schlingen (Fig. 1c, 1d) erfolgen.
In Fig. 2a und b ist dargestellt, wie der Cerclagedraht um einen Röhrenknochen 8 mit einer Frakturstelle 11 gelegt und befestigt wird. Die beidseitigen Cerclagedrahtenden werden durch ein Lochplättchen 7 geführt und in einer spiralförmigen Aufwicklung oder mit Preßklemmen an dem Draht befestigt. Zweckmäßigerweise verwendet man zum Umführen des vorgereckten Cerclagedrahtes, der bevorzugt aus 55% Nickel, Rest Titan besteht, ein spezielles, nach dem Stand der Technik bekanntes Umführungsinstrument.
Die anschließende Verdrillung der Drahtenden muß so ausgeführt werden, daß die Drahtenden sich beim Erwärmen des Drahtes zur Auslösung des Memory-Effektes nicht lösen, sie muß also, wie insbesondere durch Preßklemmen zu verwirklichen ist,.selbsthemnend sein. Bevorzugt werden als Material für Befestigungsring und Lochplättchen biokompatible Kermik- oder Polymer-Werkstoffe oder entsprechend ummantelte Stähle verwendet.
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Claims

Ansprüche 1. Cerclagedraht, insbesondere zur Umschlingung von Knochen, aus einer Legierung mit einem martensitisch-austenitischen Ubergang bei einer bestimmten Temperatur.
2. Cerclagedraht nach Anspruch 1, bestehend aus 54 bis 56 Gew.-% Nickel, Rest Titan.
3. Cerclagedraht nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine ihn umhüllende, gewebeverträgliche sowie zumindest an den Enden elektrisch isolierende Schicht.
4. Cerclagedraht nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Verbindung der beiden Drahtenden ein elektrisch isolierendes Zwischenstück (4, 4', 5) verwendet wird.
5. Cerclagedraht nach Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß er über seine gesamte Länge mittels Widerstandserwärmung heizbar ist.