DE4139700A1 - Vorrichtung zum externen festlegen von knockenfragmenten - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum externen Fest­ legen von Knochenfragmenten.

Ein bekannter Fixateur (EP-A-O 00 11 258) besteht aus zwei Klemmeinrichtungen zum Festlegen an Knochenschrauben, die jeweils in ein Knochenfragment eingesetzt sind. Die Klemm­ einrichtungen sind jeweils über ein Kugelgelenk mit einer Führungssäule bzw. einem Rohr verbunden, die teleskopartig ineinander greifen. Über eine Zug- und Druckeinrichtung läßt sich eine Längenverstellung der Führungssäule und des Rohres vornehmen, insbesondere auch eine Vorspannung auf den Druckspalt ausüben. In der ausgerichteten Lage der Kno­ chenfragmente wird die erreichte Lage der Führungssäule in dem Rohr durch eine Klemmschraube gesichert. Alle auf die Knochenfragmente einwirkenden Kräfte werden dann über den Fixateur und nicht über den Druckspalt übertragen.

Für den Heilungsprozeß ist es förderlich, daß nach einer bestimmten Zeit der Fixateur gelöst wird, mit dem Ziel, daß die auftretenden Belastungen von dem zusammenwachsenden Knochen übernommen werden. Dabei hat sich gezeigt, daß durch auftretende Biege- und Drehkräfte die Teleskopanord­ nung klemmt und bei Überschreiten eines Losbrechmomentes und der damit verbundenen plötzlichen Belastung des Bruch­ spalts starke Beschwerden hervorgerufen werden.

Bei einem anderen bekannten Fixateur (EP-A-O 3 15 215) ist das Verklemmen des Fixateurs mittels eines Parallelogramm­ gelenks vermieden. Das Parallelogrammgelenk ist mit einer Feder versehen, deren Kraft einer Auslenkung des Parallelo­ grammgelenks entgegengerichtet ist und deren Vorspannung einstellbar ist. Nach dem Befestigen des Fixateurs an den in die Knochenfragmente eingedrehten Schrauben wird der Fixateur der Länge nach angepaßt, die Knochenfragmente ein­ gerichtet und in dieser Lage der Fixateur festgelegt. Dies gilt auch für das Parallelogramm. Ist die Kallusbildung an der Bruchstelle soweit fortgeschritten, daß Vorspannung zur Förderung des Heilungsprozesses aufgebracht werden kann, so wird der Fixateur gelöst und das Parallelogramm entgegen der Kraft der Feder verstellt, so daß die Feder eine bestimmte Vorspannung erhält. Da durch die Kallusbildung in der Bruchstelle die Knochenfragmente fixiert sind, bleibt die Vorspannung erhalten und ist so der Fixateur über das Parallelogrammgelenk elastisch längenveränderbar, d. h. die bei Belastung des Knochens auftretenden Kräfte werden größ­ tenteils vom Knochen aufgenommen, da das Parallelogramm durchfedern kann. Diese Elastizität des Parallelogrammge­ lenks bleibt auch beim Auftreten von Biege- und Drehbe­ lastungen erhalten.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht darin, die Bauweise des bekannten Fixateur mit dem Parallelogramm­ gelenk zu verbessern, die Verstellung des Parallelogrammge­ lenks zu vereinfachen, einen verbesserten Sitz des Fixa­ teurs an den Knochenfragmenten zu erzielen und ein unbeab­ sichtigtes Verstellen der Universalgelenke zu vermeiden.

Die genannte Aufgabe ist durch die Merkmale der Patentan­ sprüche 1 bzw. 8, 9 bzw. 11 gelöst. Vorteilhafte Weiterbil­ dungen sind in den entsprechenden Unteransprüchen gekenn­ zeichnet.

So erfolgt mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 eine Dreipunktbefestigung der Klemmeinrichtung am Knochenfrag­ ment, die besonders sicher ist. Insbesondere ist damit ver­ mieden, daß um die Knochenlängsachse wirkende Kräfte zu einem Lockern der Knochenschrauben führen. Dies trifft ins­ besondere dann zu, wenn auf die Klemmeinrichtung um die Knochenlängsachse wirkende Kräfte wirken, die zu einem Lockern der Knochenschrauben führen können.

Die Dreipunktbefestigung läßt sich auf unterschiedliche Weise verwirklichen. So kann die Klemmeinrichtung T-förmig oder Y-förmig ausgebildet sein. Dabei befinden sich die zu Bohrungen ergänzenden Ausnehmungen in den beiden Klemmbac­ ken jeweils an den Enden des Querbalkens bzw. des Längsbal­ kens, so daß jeweils eine Knochenschraube an den Ecken eines gedachten Dreieckes angeordnet ist. In einer anderen Ausführungsform kann die Klemmeinrichtung zylindrisch aus­ gebildet sein und die Bohrungskanäle für die Knochenschrau­ ben sind schräg, so daß sich die Eintrittsöffnungen für die Knochenschrauben an dem Knochenfragment wiederum an den drei Ecken eines Dreiecks befinden.

Mit den Merkmalen des Patentanspruchs 11 ist eine wesentli­ che Vereinfachung der Feder für das Parallelogrammgelenk erzielt, sowie für die Vorspannung dieser Feder. Insbeson­ dere ist der Vorteil vermittelt, daß die Vorspannkraft auf ein bestimmtes Maß einstellbar ist, das ablesbar ist.

Darüberhinaus ist mit dem erfindungsgemäßen Kugelgelenk gemäß Patentanspruch 8 das Problem gelöst, daß bisher die Kugel im verklemmten Zustand verrutschen konnte, ohne daß dies vom Patienten erkannt wurde, ein Zustand, der auf alle Fälle vermieden werden soll. Mit den Merkmalen der Ansprüche 9 und 10 läßt sich ein Ausknicken des Fixateurs vermeiden.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist nachstehend anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine Seitenansicht eines Fixateurs mit Paralle­ logrammgelenk, wobei die obere Klemmeinrichtung T-förmig und die untere Klemmeinrichtung stabförmig mit schrägen Bohrkanälen ausgebildet ist,

Fig. 2 eine Seitenansicht der oberen Klemmeinrichtung,

Fig. 3 eine perspektivische Darstellung der Klemmbacke der unteren Klemmeinrichtung in Fig. 1,

Fig. 4 eine Seitenansicht des Parallelogrammgelenks und

Fig. 5 einen Schnitt längs der Line V-V in Fig. 1.

In Fig. 1 besteht die obere Klemmeinrichtung 1 aus einem T- förmigen Klemmkörper 2 mit einem Querbalken 3 und einem Längsbalken 4, sowie aus einer Klemmbacke 5 zur Befestigung am Längsbalken 4 und eine Klemmbacke 6 zur Befestigung am Längsbalken 4. Hierzu dienen zwei Schrauben 7 bzw. eine Schraube 8. Beide Klemmbacken sind abnehmbar.

Einander zugekehrte halbrunde Ausnehmungen im Klemmkörper und in den Klemmbacken ergänzen sich zu zwei Bohrungen 10 an den Enden des Querbalkens 3 und einer Bohrung 11 am Ende der Klemmbacke 6. Zusätzliche Hilfsbohrungen 12 sind außer­ dem vorgesehen, um eine Befestigungsmöglichkeit zu bieten, falls es nicht möglich sein sollte, die Bohrungen 10 und 11 zu benutzen. Die Bohrungen 10 und 11 ermöglichen eine Drei­ punktbefestigung, wobei die Abmessungen so getroffen sind, daß die Abstände zwischen den Bohrungen annähernd gleich sind.

Aus Fig. 2 ist ersichtlich, daß der Querschnitt der Klemm­ einrichtung oval ist. Am stirnseitigen Ende eines konischen Übergangsabschnittes 13 des Längsbalkens 4 ist eine Kugel 15 befestigt. Eine an der Kugel 15 gehaltene Schnellsteck­ muffe 16 ist bajonettartig an einem Gegenstück 18 befestigt. Die Kugel 15 sowie die sich mit der Innenfläche 17 an der Kugel 15 anlegende Schnellsteckmuffe 16 wie auch das Druckstück 30 sind aus einer Aluminiumlegierung herge­ stellt, die mit einer Hartstoffbeschichtung, insbesondere Eloxierschicht versehen ist, um die Reibung und Haftung des Kugelgelenks zu erhöhen. In den keilförmigen Spalt zwischen der angeschrägten Stirnseite 14 der Muffe 16 und dem Über­ gangsabschnitt 13 kann ein selbsthärtender Kunststoff ein­ gebracht werden, der nach dem Verfestigen von einer Schul­ ter 21 gegen Herausfallen gesichert ist. Damit ist das Kugelgelenk gegen ein Ausknicken gesichert, insbesondere, wenn große Drehmomente auf die Kugel wirken. Die einge­ brachte Kunststoffperle 32 kann leicht nach Lösen des Gelenkes entfernt werden.

Anstelle der T-förmigen Klemmeinrichtung 1 kann diese auch beispielsweise Y-förmig ausgebildet sein. Eine weitere Aus­ führungsform ist für die Klemmeinrichtung 20 im unteren Teil der Fig. 1 vorgesehen, die zylindrisch bzw. mit ovalem Querschnitt ausgebildet ist und aus einer mit der Kugel 15 des Universalgelenks verbundenen Klemmkörper 22 und einer Klemmbacke 23 besteht. Für die Knochenschrauben sind drei Bohrkanäle 24 vorgesehen, die jeweils derart schräg ver­ laufen, daß die Austrittsöffnungen 25 gegenüber den Kno­ chenfragmenten wiederum in den Ecken eines gedachten Drei­ ecks liegen.

In Fig. 3 ist die Innenseite der Klemmbacke 23 dargestellt. Aus Fig. 3 sind die schrägverlaufenden Ausnehmungen erkenn­ bar, die sich mit entsprechend schrägverlaufenden Ausneh­ mungen des nicht dargestellten Klemmkörpers 22 zu den Bohr­ kanälen 24 ergänzen, deren Austrittsöffnungen am Knochen­ fragment bzw. nahe dem Knochenfragment mit 25 bezeichnet sind.

Anhand der Fig. 1, 4 und 5 wird der Fixateur wie folgt beschrieben. Jedes Kugelgelenk besteht aus einer Kugel 15, einer Schnellsteckmuffe 16 und einem Gegenstück 18, das mit der Schnellsteckmuffe 16 bajonettartig verbunden ist. Das Gegenstück 18 weist eine Bohrung 19 auf, in der eine Hülse 28 drehbar angeordnet ist, die eine Exenterfläche 29 auf­ weist, die mit einem Klemmstück 30 zusammenwirkt. Wird die Hülse 28 verdreht, so kann das Klemmstück 30 an die Kugel 15 und diese an die Reibfläche 17 der Schnellsteckmuffe 16 angedrückt werden.

An dem oberen Gegenstück 18 des Universalgelenks ist eine Führungssäule 35 angeformt, die in einem Rohrstück 36 ver­ schiebbar ist. Mittels einer Klemmschraube 37, die in eine Längsnut 38 der Führungssäule greift, kann die Führungs­ säule gegenüber dem Rohrstück 36 festgelegt werden. Das Rohrstück 36 ist auf der rechten Seite mit einem Ansatz versehen, in dem Querbohrungen 39 vorgesehen sind.

An dem Gegenstück 18 des unteren Universalgelenks ist ein stegförmiger Körper 40 angeformt, der sich parallel und im Abstand von dem Rohrstück 36 erstreckt und der Querbohrun­ gen 41 aufweist.

Wie insbesondere aus Fig. 4 hervorgeht, sind das Rohrstück 36 und der Stegkörper 40 über Laschen 44 nach Art eines Parallelogrammgelenks miteinander verbunden, wobei mit den Laschen verbundene Stifte 42 in die Bohrungen 39 bzw. 41 eingesetzt sind. Schwenken die Laschen, so ergibt sich eine Parallelverschiebung des Rohrstücks 35 gegenüber dem Steg­ körper 40.

Diese Parallelverschiebung erfolgt entgegen der Kraft einer Feder 50, die insbesondere in Fig. 4 dargestellt ist und die beiden Laschen 44 auf einer Seite des Parallelogramm­ gelenks miteinander verbindet. Eine entsprechende Feder 50 kann auch auf der anderen Seite angeordnet sein, wenn eine höhere Vorspannkraft wünschenswert ist. Die Enden des Federdrahtes greifen in Bohrungen in den Laschen 44. Bewegt sich das Parallelogrammgelenk, so wird die Feder 50 von den sich verschwenkenden Laschen 44 ausgebogen, so daß sich eine Vorspannkraft für das Parallelogrammgelenk ergibt.

Die Vorspannkraft läßt sich mit der in Fig. 1 dargestellten Verstelleinrichtung einstellen. Hierzu ist ein Ritzel in einer seitlichen Bohrung (47) des Rohrstücks 36 drehbar gelagert und kämmt mit einer Zahnstange 48 der Führungs­ säule 35.

Wird das Ritzel 46 verdreht, wobei die Klemmschraube 37 gelöst ist, so wird die Feder 50 vorgespannt und das Parallelogrammgelenk aus seiner Ruhelage ausgelenkt, in dem die Führungssäule 35 gegenüber dem Rohrstück 36 um ein sehr geringes Maß verschoben wird. Voraussetzung hierfür ist, daß die Klemmeinrichtungen 1 bzw. 20 fixiert sind, d. h. daß der Heilungsprozeß im Bruchspalt so weit fortgeschritten ist, daß das Aufbringen einer Vorspannkraft auf die Feder 50 ohne Nachgeben der Knochenschrauben möglich ist. Dies ist in der Regel mit dem Ablauf der ersten Woche nach dem Festlegen des Fixateurs an den Knochenfragmenten erreicht. Die Vorspannkraft selbst ist ablesbar, wenn zum Drehen des Ritzels 46 ein Drehmomentenschlüssel (nicht dargestellt) verwendet wird, dessen Skala vorzugsweise in einer Kraft­ einheit, z. B. Newton geeicht ist. In einer Drehrichtung werden die beiden Knochenfragmente unter Vorspannung zusam­ mengedrückt, während in der anderen Drehrichtung die Kno­ chenfragmente entsprechend auseinandergedrückt werden. Der Schlüssel üblicher Bauart wird in einem Innensechskant 49 einer mit dem Ritzel 46 verbundenen Welle 50 eingesteckt, wie aus Fig. 4 hervorgeht.

Nach dem Vorspannen der Feder 50 wird die Klemmschraube 37 angezogen und damit die Führungssäule 35 im Rohrstück 36 festgelegt. Auftretende Belastungen werden nun von dem Parallelogrammgelenk elastisch entgegen der Vorspannkraft der Feder 50 aufgenommen, so daß im weiteren Heilungsprozeß die auftretenden Kräfte von dem Zusammenwachsen der Knochen aufgenommen werden, während das federnde Parallelogramm elastisch ausweicht.

Claims (12)

1. Vorrichtung zum externen Festlegen von Knochen­ fragmenten, mit Klemmeinrichtungen (1; 20) zum Befestigen an Knochenschrauben, die in Bohrkanäle eines Knochenfrag­ mentes eingeschraubt sind und deren freies Ende in sich zu Bohrungen ergänzenden Ausnehmungen zweier Klemmkörper befestigt sind, mit in Längsrichtung verstellbaren Körpern und mit zwei jeweils einen Körper mit einer Klemmeinrich­ tung verbindenden Universalgelenken (15), dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Bohrungen (10; 24) in den Klemmkörpern (2, 4, 5, 6; 22, 23) so verlaufen, daß die Bohrkanalein­ trittsöffnungen der Knochenschrauben in einem Dreieck angeordnet sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Klemmeinrichtung (1) einen T-förmigen oder Y-förmigen Klemmkörper (2) und je eine Klemmbacke (5, 6) am Querbalken und Längsbalken des Klemmkörpers aufweist, und die Bohrungen (10) für die Knochenschrauben jeweils an den Enden des Quer- bzw. Längsbalkens angeordnet sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zum Anklemmen der Klemmbacke am Quer­ balken zwei Schrauben (7) und der Klemmbacke am Längsbalken eine Schraube (8) vorgesehen sind.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Klemmeinrichtung (20) einen stabförmigen Klemmkörper (22) mit einer Klemmbacke (23) aufweist und die Bohrungen (24) für die Knochenschrauben abwechselnd schräg und in einem Abstand zur Längsachse der Klemmeinrichtung verlaufen.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Bohrungen für die Knochen­ schrauben in jeweils etwa gleichen Abständen angeordnet sind.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß weitere Bohrungen (12) zum hilfsweise Einsetzen von Knochenschrauben vorgesehen sind.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt der Klemmein­ richtung (1; 20) oval ist.

8. Vorrichtung zum externen Festlegen von Knochen­ fragmenten mit Klemmeinrichtungen zum Befestigen an Kno­ chenschrauben, die in ein Knochenfragment eingeschraubt sind und deren freies Ende in sich zu Bohrungen ergänzenden Ausnehmungen zweier Klemmkörper befestigt sind, mit in Längsrichtung verstellbaren Körpern und mit zwei jeweils einen Körper mit einer Klemmeinrichtung verbindenden Uni­ versalgelenken, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die am Längsbalken befestig­ te Kugel (15) und die über der Kugel sitzende Schnellsteck­ muffe (16) des Universalgelenks aus einer Aluminiumlegie­ rung besteht, die mit einer Hartstoffbeschichtung, insbe­ sondere Eloxierung, versehen ist, um die Reibung und Haf­ tung zu erhöhen.

9. Vorrichtung insbesondere nach Anspruch 8, wobei der Klemmkörper (4; 22) einen konischen Übergangsabschnitt zur Kugel aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß in den Spalt zwischen der Schnellsteckmuffe (16) und dem Über­ gangsabschnitt ein selbsthärtender Kunststoff eingebracht wird, der durch eine ringförmige Schulter gegen Lösen gesichert ist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Spalt keilförmig ist und eine ringförmige Schulter im konischen Übergangsbereich vorgesehen ist.

11. Vorrichtung zum externen Festlegen von Knochen­ fragmenten mit Klemmeinrichtungen zum Befestigen an Kno­ chenschrauben, die in ein Knochenfragment eingeschraubt sind und deren freies Ende in sich zu Bohrungen ergänzenden Ausnehmungen zweier Klemmkörper befestigt sind, mit zwei über ein Parallelogrammgelenk (44) miteinander verbundenen Körpern (36, 40), einer der Bewegung des Parallelogramms entgegenwirkenden Feder (50), einer Verstelleinrichtung zur Vorspannung der Feder, und mit zwei Universalgelenken, von denen eines mit dem ersten Körper (40) unmittelbar und das andere mit dem zweiten Körper (36) über eine Längenverstel­ lung (35, 36) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Körper (40) stegförmig und asymmetrisch zur Längsachse des Fixateurs mit dem ersten Universalgelenk (15) verbunden ist, daß der zweite Körper (36) als Rohr ausgebildet ist und daß mit dem zweiten Universalgelenk eine in dem Rohr zur Längenverstellung verschiebbare Zahn­ stange (35) verbunden ist, daß die Feder (50) mit zwei Laschen (44) auf mindestens einer Seite des Parallelo­ grammgelenks verbunden ist und die Verstelleinrichtung zur Vorspannung der Feder (50) ein Ritzel (46) aufweist, das mit der Zahnstange (48) kämmt.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Feder (50) für das Parallelogrammgelenk ein Federdraht ist, dessen Enden in Bohrungen der Laschen (44) aufgenommen sind.