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Die vorliegende Erfindung betrifft
in ihrem ersten Aspekt ein Befestigungselement des Typs, wie im
Oberbegriff des Anspruchs 1 festgelegt, in einem zweiten Aspekt
ein Prothesenverankerungssystem des im Oberbegriff des Anspruchs
10 festgelegten Typs und in einem dritten Aspekt eine Prothese des
Typs wie im Oberbegriff des Anspruchs 13 festgelegt.
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Es ist bekannt, wie Befestigungselemente
in das Knochengewebe eines Menschen implantiert werden, um unterschiedliche
Arten von Prothesen daran zu befestigen, beispielsweise Dentalprothesen.
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Um sicherzustellen, dass die Befestigungsverankerungen
permanent sind, müssen
mehrere Faktoren erfüllt
sein, und zwar unter anderem in bezug auf die Materialauswahl und
die Operationstechniken. In der Praxis haben die von Professor Branemark
entwickelten Befestigungselemente aus reinem Titan mit mikro-löcherigen
Oberflächen
sehr gute langfristige Verankerungsfähigkeiten bewiesen. Die schraubenförmigen Befestigungselemente
werden in einen Knochen hinein operiert, beispielsweise in den Kieferknochen,
und können
eine bestimmte Zeit lang (in der Regel einige Monate) einheilen
osseointegrieren. Danach kann an den Befestigungselementen eine
Prothese befestigt werden.
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Die meisten Typen dieser Befestigungselemente
sind mit Außengewinden
versehen, und deshalb implantierte Schrauben, und sie werden befestigt,
indem sie in Löcher
eingeschraubt werden, die im Knochengewebe gebohrt wurden. In die
Löcher werden
oft Gewinde vorgeschnitten, es ist aber auch möglich, Schneidschrauben einzudrehen.
Normalerweise benötigen
die Befestigungselemente kürzere oder
längere
Zeit zum Einheilen, bevor sie signifikanten Belastungen ausgesetzt
werden können.
An den Befestigungselementen können
unterschiedliche Arten von Prothesen festgemacht werden, und als
Dentalprothesen kann ein einzelner Zahn befestigt werden, d. h.
ein Zahn pro Befestigungselement; es ist aber auch möglich, dass
zwei oder mehr Befestigungselemente als Befestigungspunkte für eine Brückenstruktur
dienen, die mehrere Zähne
oder sogar eine ganze Zahnreihe enthält. Die Befestigungselemente
werden dafür
an ihren freien Enden auf geeignete Weise gestaltet.
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Das freie Ende eines solchen Befestigungselements,
an dem eine Prothese befestigt werden soll, also das Befestigungsende,
ist mit einer Art Befestigungsvorrichtung versehen, das in eine
entsprechende Befestigungsvorrichtung an der Prothese eingreift.
Es ist dabei üblich,
die Befestigung so anzuordnen, dass eine Lagerfläche auf der Prothese oder ein
prothesentragendes Element in Kontakt mit einer Stützfläche auf
dem Befestigungsende des Befestigungselements ist. Die Stütz- und
Lagerflächen
müssen
parallel sein, um die volle Funktionsfähigkeit sicherzustellen. Dies
birgt für
die Prothesen des Typs, die mittels nur eines Befestigungselements
festgemacht sind, selten ein Problem, da in solchen Fällen die
Lagerfläche
der Prothese, die üblicherweise
mit einer Schraubverbindung am Befestigungselement befestigt ist,
beim Einschrauben der Prothese über ihre
gesamte Oberfläche
in Kontakt mit der Stützfläche des
Befestigungselements gezwungen wird.
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In vielen Fällen kann eine Prothese unter Verwendung
von mehr als einem Befestigungselement verankert werden. Dies trifft
insbesondere im Zusammenhang mit einer Kieferrekonstruktion zu, wenn
eine Prothese, die eine Zahnreihe aufweist, befestigt werden soll,
es kann aber auch auf Prothesen für andere Körperteile zutreffen.
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Wenn eine solche Prothese oder eine
Halterung einer solchen Prothese an zwei oder mehr Befestigungselementen
befestigt werden soll, zwingt das Befestigungselement, an der die
Prothese zuerst befestigt und eingeschraubt wird, die Prothese in eine
bestimmte Position, und dies als Ergebnis der Tatsache, dass die
Richtung der Lagerfläche,
die gegen die Stützfläche des
Befestigungselements gedrückt
wird, zwangsweise vermöge
der Stützfläche bestimmt
wird. Zum Festschrauben einer Prothese an das zweite Befestigungselement
und an allfällige zusätzliche Befestigungselemente
ist es wünschenswert,
dass die entsprechenden Lager- und Stützflächen auf diesem (diesen) Befestigungselement(en) ebenfalls
parallel sind, so dass es zu keiner Fehlausrichtung kommt. Beim
Verankern von Befestigungselementen in Knochengeweben wird natürlich versucht,
dafür zu
sorgen, dass die Stützflächen ihre vorgesehenen
Richtungen relativ zueinander mit größtmöglicher Präzision einnehmen, und diese Richtungen
müssen
an die entsprechenden Lagerflächen
auf der Prothese angepasst werden. Üblicherweis sollen die Oberflächen der
Befestigungselemente in der selben Ebene liegen oder zumindest parallel
sein.
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Dies vollständig zu erreichen, ist sehr schwierig.
Es ist in der Tat zu erwarten, dass ein verankertes Befestigungselement
von der vorgesehenen Richtung abweicht. Auch die vollständig parallele Verankerung
zweier oder mehrerer Befestigungselemente ist sehr schwierig, und
die Wahrscheinlichkeit, präzise
zueinander passende Höhen
zu erzielen, ist gering. Eine Abweichung von nur einem Grad oder
so ähnlich
ergibt bereits einen fehlerhaften Sitz zwischen den Stützflächen und
den Lagerflächen,
wenn eine Prothese so wie oben beschrieben an den Befestigungselementen
befestigt wird. Da das Prothesenelement oder die Prothesenhalterung
im allgemeinen aus einem völlig
steifen Material gefertigt wird, wie beispielsweise rostfreiem Stahl,
kann ein fehlerhafter Sitz nicht durch Verformung des Elements oder
der Halterung ausgeglichen werden. Stattdessen besteht ein schlechter
Kontakt zu einer oder mehreren der Lagerflächen des Befestigungselements,
und in der Prothesenstruktur bilden sich Belastungen aus, wenn die
Schraubverbindung festgezogen wird, um die Prothese an den Befestigungselementen
zu befestigen. Darüber
hinaus werden diese Belastungen in das Knochengewebe weitergeleitet.
Dies kann für
den Patienten unangenehm und problematisch sein sowie die Funktionalität der Prothese
stören
und ihre erwartete Lebensdauer verkürzen.
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Dieses Problem ist besonders verbreitet
in Verbindung mit Kieferrekonstruktionen, bei denen eine Superstruktur
mit einer Dentalprothese auf den Befestigungselementen direkt oder über eine
Befestigungsleiste eingeschraubt wird. Ein derartiger Mangel an
Parallelität
unter den Befestigungselementen stellt ein großes Problem dar, insbesondere
in Verbindung mit der Verwendung vorgefertigter Superstrukturen,
die nicht für
eine weitgehende individuelle Anpassung vorgesehen sind. Um diese
Ungenauigkeit auszugleichen, ist von früher aus
EP 0126 624 , EP 0370 590 und EP 0466
267 die Einfügung
einer elastischen Zwischenvorrichtung zwischen dem Befestigungselement
und der Prothese bekannt.
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Das Ziel der vorliegenden Erfindung
ist, im Lichte des Voranstehenden, die Eliminierung der oben beschriebenen
Nachteile, die sich einstellen, wenn die Richtungen der Befestigungselemente und/oder
deren Höhenpositionen
nicht vollständig den
Vorgesehenen entsprechen, und dies zu erreichen, ohne besondere
Ausgleichselemente einzuführen.
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In Entsprechung mit der Erfindung
wurde dies erreicht, mittels eines Befestigungselements des Typs,
wie er im Oberbegriff zu Anspruch 1 beschrieben ist, der die im
kennzeichnenden Teil dieses Anspruchs beschriebenen besonderen Eigenschaften besitzt,
mittels einer Vorrichtung des Typs, wie sie im Oberbegriff zu Anspruch
10 beschrieben ist, die die im kennzeichnenden Teil dieses Anspruchs
beschriebenen besonderen Eigenschaften besitzt, und mittels einer
Prothese des Typs, wie sie im Oberbegriff zu Anspruch 13 beschrieben
ist, die die im kennzeichnenden Teil dieses Anspruchs beschriebenen
besonderen Eigenschaften besitzt.
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Da die Stützfläche auf dem Befestigungselement
oder die Lagerfläche
auf der Prothese integriert mit einer Deformationsvorrichtung bereitgestellt
wird, die in einer Richtung im rechten Winkel zu der jeweiligen
Oberfläche
plastisch verformt werden kann, wenn es zu einer Fehlanpassung kommt,
wird die Deformationsvorrichtung in einem entsprechenden Ausmaß verformt.
Daraus folgt, dass die Lagerfläche trotz
der Fehlanpassung einen voll funktionsfähigen Kontakt mit der Stützfläche aufweist.
Da eine Winkelfehlanpassung von solchen Deformationsvorrichtungen
ausgeglichen wird, verursacht das Festziehen der Halteschrauben
keine Belastungen im Knochengewebe des Patienten.
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Das Befestigungselement ist vorzugsweise zumindest
mit Teilen ausgeführt,
die rotationssymmetrisch sind, wobei seine Stützfläche im rechten Winkel zu ihrer
Mittelachse steht.
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In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist
die Deformationsvorrichtung als axial angeordneter Flansch ausgeführt, der
geeigneter Weise zylindrisch und koaxial mit der Mittelachse ist.
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Es wird hiermit bevorzugt, dass der
Flansch am Außenumfang
einer kreisförmigen
Stützfläche angeordnet
ist, um eine optimale Deformationsverteilung zu schaffen. Dies wird
eintreten, dank der Tatsache, dass der Flansch dann so weit wie
möglich
von der Mittelachse entfernt angeordnet ist.
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In anderen bevorzugten Ausführungsbeispielen
ist der Flansch mit Schlitzen versehen und/oder axial auswärts abgeschrägt, womit
die Deformation erleichtert wird.
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Es ist des weiteren bevorzugt, dass
der Außenrand
des Flanschs spitz, also scharf ist, und der Deformation damit einen
zunehmenden Widerstand entgegensetzt.
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Die oben aufgeführten und andere bevorzugte
Ausführungsbeispiele
der Erfindung sind in den angehängten
Patentansprüchen
beschrieben.
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Die Erfindung wird in der folgenden
detaillierten Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele der Erfindung
unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen in größerem Detail
beschrieben.
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1 ist
eine Grobskizze der bekannten Technik.
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2 ist
eine teilweise im Querschnitt vorgestellte Seitenansicht eines Befestigungselements
gemäß dem ersten
Ausführungsbeispiel.
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3 ist
eine perspektivische Darstellung eines Teils des in 2 dargestellten Befestigungselements.
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4 ist
eine vergrößerte Querschnittansicht
durch einen in 3 dargestellten
Teil.
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5–7 sind
Querschnitte, die dem in 4 Dargestellten
entsprechen und das zweite bis einschließlich fünfte Ausführungsbeispiel der Erfindung darstellen.
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8 ist
eine Rückansicht
eines Befestigungselements gemäß einem
sechsten Ausführungsbeispiel
der Erfindung.
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9 ist
eine perspektivische Darstellung eines in 8 dargestellten Teils.
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10 ist
eine auseinandergezogene Darstellung einer Prothesenverankerungsvorrichtung gemäß der Erfindung.
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11 ist
ein Längsschnitt
durch einen in 10 dargestellten
Teil.
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12 ist
eine Seitenansicht eines Teils in einer Prothese gemäß der Erfindung,
und
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13 ist
eine Rückansicht
eines in 12 dargestellten
Teils.
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Der Zweck der 1 ist die Veranschaulichung der Probleme,
welche die vorliegende Erfindung zu lösen beabsichtigt, und sie ist
deshalb schematisch dargestellt. 101 stellt ein Teil einer
Prothese dar, beispielsweise eine Brückenbasis für eine Dentalbrücke. Das
Prothesenteil 101 wird im Kieferknochen eines Menschen
mittels einer Anzahl von Befestigungselementen verankert, die in
Löcher
verschraubt werden, welche im Kieferknochen gebohrt wurden. In der
Figur sind nur zwei Befestigungselemente 102, 103 dargestellt,
und auch nur deren obere Enden sind gezeigt. Jedes der Befestigungselemente
nimmt eine Richtung ein, die von dem Loch im Kieferknochen, in dem
es verankert ist, bestimmt wird. In vielen Fällen sind diese Löcher nicht
vollkommen parallel, was zu entsprechenden gegenseitigen Fehlausrichtungen
der Befestigungselemente 102, 103 führt. Das
Prothesenteil 101 wird, wenn es an dem ersten Befestigungselement
festgemacht wird, in eine Position gezwungen, die von der Richtung
der Stützfläche 104 des
ersten Befestigungselements vorgegeben wird, wenn die entsprechende
Lagerfläche 105 auf
dem Prothesenteil 101 in Kontakt mit der Stützfläche 104 gezogen
wird.
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Wenn dann das zweite Befestigungselement 103 eine
Winkelabweichung von der Parallelität zum ersten Befestigungselement 102 aufweist,
führt das Festziehen
der Gewindeverbindung auf dem zweiten Befestigungselement 103 zu
einer Fehlausrichtung der Stützfläche 106 des
zweiten Befestigungselements im Verhältnis zu der entsprechenden
Lagerfläche 107 auf
dem Prothesenteil, so dass der Kontakt beinahe Spitze auf Spitze
ist, wie in 108 dargestellt. Wenn beide Befestigungselemente
gegen das Prothesenteil 101 festgezogen werden, wird auf
jedes Befestigungselement in den von den Pfeilen dargestellten Richtungen
ein Drehmoment ausgeübt.
Ein solches Drehmoment erzeugt Belastungen im Kieferknochen, wo
die Befestigungselemente verankert sind. Die schädlichen Auswirkungen hiervon
sind in der Einleitung zu dieser Beschreibung erwähnt. Zu ähnlichen
Problemen kommt es, wenn die Positionen der Lagerflächen der
Befestigungselemente hinsichtlich der Höhe nicht zusammenpassen.
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2 zeigt
ein Befestigungselement 1, dessen Verankerungsende im Unterkiefer 2 eines
Menschen verankert ist. Am oberen Ende des Befestigungselements 1,
seinem Befestigungsende, ist eine Leiste 3, die dazu dient,
eine daran befestigte (nicht dargestellte) Dentalprothesenbrücke zu tragen.
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Das Verankerungsteil 7 des
Befestigungselements 1 ist konventionell ausgeführt mit
einem Gewindeteil 4, der an seinem Ende ein konisches Teil 5 mit
Schlitzen 6 aufweist. Das Verankerungsteil 7,
das aus Titan besteht, wird gewindeschneidend in ein vorgebohrtes
Loch im Unterkiefer 2 eingeschraubt. Das obere Ende – das Befestigungsende – des Befestigungselements
umfasst ein Abstandhalterteil 8, das mit einem Verankerungsteil 7 kombiniert
werden kann, um ein einzelnes Stück
zu bilden, oder das – und
dies häufiger – als getrennte
Einheit angeordnet ist, die in ein Verankerungsteil 7 geschraubt
wird, das mit einer (in 2 nicht
dargestellten) Bohrung mit Innengewinde versehen wurde. Das Abstandhalterteil 8 bildet
ein Halterungsteil 8 des Befestigungselements 1,
an welchem Halterungsteil die Prothese befestigt werden soll.
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Das Befestigungsende ist mit einer
Halterungseinheit versehen, die in eine andere, auf dieser auf der
Leiste 3 angebrachte Halterungseinheit eingreift, woraufhin
die beiden aneinander befestigt werden. Die Halterungseinheit des
Befestigungsendes ist mit einer Stützfläche 9 versehen, die
im rechten Winkel zu der Längsachse
A des Befestigungselements angeordnet ist, wobei sich eine axial
angeordnete Verlängerung 10 aus
der Stützfläche 9 heraus erstreckt,
welche Verlängerung
ein sechseckiges Außenprofil
aufweist, und eine Bohrung 12 mit Innengewinde im Befestigungselement,
die zu der Spitze der Verlängerung
axial angeordnet ist. Die entsprechende Halterungseinheit der Leiste 3 weist
einen Abschnitt seiner Bodenfläche
auf, der eine Lagerfläche 13,
eine durchgehende Bohrung 14, eine zylindrische Senkung 15 am
oberen Ende der Bohrung, eine sechseckige Senkung 16 am
unteren Ende der Bohrung und eine Halteschraube 17 umfasst.
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Die Leiste 3 legt eine Richtung
fest, die von der Richtung eines ersten (nicht dargestellten) Befestigungselements
wie in 1 beschrieben
abhängig ist.
Wie erwähnt,
wird der Versuch unternommen, dafür zu sorgen, dass die normale
Ausrichtung B dieser Richtung der gezeigten Richtung A des Befestigungselements 1 entspricht.
Dies ist in der Figur nicht der Fall. Stattdessen liegt eine Winkelabweichung um α° zwischen
diesen vor. Eine entsprechende Winkelabweichung liegt auch zwischen
der Stützfläche 9 und
der Lagerfläche 13 vor.
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Die Lagerfläche 9 des Befestigungselements ist
mit einer Deformationsvorrichtung in Form eines Flansches 18 versehen, der
am Außenumfang
der Lagerfläche 9 angeordnet
ist und sich axial auswärts von
dieser erstreckt. Der Flansch ist relativ dünn, etwa 0,05 mm, und hat eine
Höhe von
etwa 0,15 mm. Wenn das Befestigungselement 1 durch Anziehen der
Schraube 17 fest auf die Leiste 3 gezogen wird, kommt
der Teil der Stützfläche des
Befestigungselements, der aus dem Flansch besteht, in direkten Kontakt
mit der Lagerfläche 13 der
Leiste 3. Da die Flächen
nicht parallel sind, findet der Kontakt anfänglich auf einem einzigen Punkt
des Flansches 18 statt. Ein weiteres Anziehen der Schraube
verformt den Flansch 18 an dieser Stelle, und wenn die
Schraube weiter festgezogen wird, erstreckt sich die Deformation
auf immer weitere Bereiche des Flansches 18. Da die Deformation
plastisch ist, bleibt die Formveränderung erhalten. Die linke
Seite der Figur zeigt den auf diese Art deformierten Flansch 19.
Der deformierte Flansch erwirbt damit eine Endfläche, die parallel mit der Lagerfläche 13 der
Leiste 3 ist und kontaktiert diese über seine gesamte Erstreckung.
Es wurde somit ein Ausgleich für
die Winkelabweichung α erreicht,
so dass ein guter Kontakt zwischen dem Befestigungselement 1 und
der Leiste 3 stattfindet und sich im Kieferknochen 2 keine
Belastungen entwickeln.
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3 stellt
eine perspektivische Ansicht des oberen Endes des Befestigungselements 1 dar.
Darin ist auch dargestellt, wie das Abstandhalterteil 8 des
Befestigungselements an seinem Verankerungsteil 7 mittels
der in unterbrochener Linie dargestellten Gewindebohrung 20 befestigt
ist, in die ein (nicht dargestelltes) entsprechendes Gewindestiftende
auf dem Abstandhalterteil 8 eingreift. Diese Figur zeigt deutlich,
wie am oberen Ende des Abstandhalterteils 8 ein am Außenumfang
der Lagerfläche 9 vorgesehener
axialer Flansch 18 geformt ist. Dies zeigt sich auch in 4, in der ein Querschnitt
durch den Flansch in größerem Maßstab dargestellt
ist. Der Flansch 18 ist in diesem Ausführungsbeispiel gleichmäßig dick
und mit einem Teil abgeschlossen, das im rechten Winkel zu seiner
axialen Ausrichtung steht.
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Die in 5 und 6 dargestellten Ausführungsbeispiele
unterscheiden sich von der Darstellung in 4 aufgrund der Tatsache, dass die Außenenden
der Flansche 18a und 18b mit einer Abschrägung 21a, 21b an
ihren Innenseiten bzw. Außenseiten
versehen sind. Die Abschrägungen
erstrecken sich in beiden Fällen über die
gesamte Breite des Flansches, so dass sich am äußeren Rand eine spitze, scharfe
Kante bildet. Die Abschrägung
kann natürlich
auch anders angeordnet sein, so dass sie sich nur über einen
Teil der Flanschbreite erstreckt und am äußeren Ende des Flansches eine
flache Kantenoberfläche
belässt.
Gleichermaßen
kann der Flansch mit einer Abschrägung an Innen- sowohl wie an
den Außenseiten
versehen sein. Die Abschrägung
hält den
Deformationswiderstand beim Erstkontakt relativ gering. Mit dem
Festziehen der Schraube wird der Widerstand zunehmend gesteigert.
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In 7 umfasst
die Deformationsvorrichtung einen Flansch 18c, der radial
ausgerichtet ist, wobei ein radial angeordneter kreisförmiger Schlitz 22 um
das Abstandsteil 8 den Flansch 18c axial vom Rest
des Abstandsteils 8 trennt. Der Flansch 18c wird
deformiert, wenn Druck auf einen Punkt am äußersten Ende seiner Oberseite
zum Wirken gebracht wird, weil er dann vorwärts zum Schlitz 22 gebogen wird,
wie von den strichpunktierten Linien angedeutet.
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In dem in 8 dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Flansch 18e mit
den Schlitzen 23 versehen, welche die Deformation des Flansches 18e erleichtern.
Diese sind in 9 in größerem Maßstab gezeichnet.
Die Schlitze 23 können,
wie in 8 dargestellt,
sich axial durch den gesamten Flansch 18e erstrecken oder – wie in 9 dargestellt – sich nur durch
einen Teil seiner axialen Ausdehnung erstrecken. Im letzteren Fall
wird ein niedrigerer Anfangsdeformationswiderstand erreicht.
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10 stellt
ein Dentalprothesensystem vor, für
das die Vorteile der Erfindung von besonderer Bedeutung sind. Das
Dentalprothesensystem umfasst eine Superstruktur mit einer Brücke 30,
die mit Dentalprothesen versehen ist, und eine Leiste 4,
an der die Brücke 30 mittels
mehrerer Schrauben 31 in Gewindelöchern 32 in der Leiste 4 befestigt
ist. Die Leiste 4 ist im Kieferknochen eines Menschen mit
drei Befestigungselementen 1 verankert, an denen die Leiste 4 mittels
mehrerer Schrauben 17 befestigt ist, deren jede durch ein
Loch 14 in der Leiste geführt und in eine Gewindebohrung
im entsprechenden Befestigungselement 1 geschraubt ist.
Die Stützfläche 9 der
einzelnen Befestigungselemente kommt mit einer entsprechenden Lagerfläche 13 auf
der Leiste 4 in Kontakt, und allfällige Winkelabweichungen werden auf
die vorhin beschriebene Art und Weise vom Flansch 18, der
in 11 dargestellt ist,
aufgenommen.
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12 ist
eine Seitenansicht der Leiste 4', die ein ähnlicher wie der oben beschriebene
Typ ist, doch zeigt sie ein alternatives Ausführungsbeispiel der Erfindung.
Jede der einzelnen Lagerflächen 13' ist angrenzend
an ein Befestigungsloch 14' an
der Unterseite der Leiste angebracht. Jede Lagerfläche 13' ist mit einem
axial ausgerichteten Flansch 18' versehen, der konzentrisch mit
dem Befestigungsloch 14' ist. 13 zeigt in vergrößerter Rückansicht, wie
dieser Flansch 18' angeordnet
ist. Der Flansch 18' ersetzt
in diesem Ausführungsbeispiel
der Erfindung den entsprechenden Flansch in den oben beschriebenen
Ausführungsbeispielen.
Hier wird die Deformation von einer Deformationsvorrichtung auf der
Lagerfläche 13' der Leiste 4' aufgenommen,
anstatt von einer solchen Vorrichtung auf der Stützfläche des Befestigungselements
aufgenommen zu werden. Da die für
dieses Ausführungsbeispiel
gezeigte Anordnung auf gleiche Weise funktioniert wie oben beschrieben,
erscheint eine weitere Beschreibung an dieser Stelle nicht notwendig.
Es ist zu beachten, dass die in diesem Ausführungsbeispiel als Flansch
18' geformte Deformationsvorrichtung
auf die unterschiedlichen Arten modifiziert werden kann, die in
oben beschriebenen Ausführungsbeispielen,
in denen die Deformationsvorrichtungen auf den Befestigungselementen
angebracht sind, festgelegt wurden.