CH618610A5

CH618610A5 - Implant for the stimulation of callus formation

Info

Publication number: CH618610A5
Application number: CH48878A
Authority: CH
Inventors: Mihail Tzvetkov Dr Ivanov
Original assignee: Ivanov Mihail Tzvetkov; Mathys Robert Co; Synthes Ag
Priority date: 1978-01-17
Filing date: 1978-01-17
Publication date: 1980-08-15

Description

**WARNUNG** Anfang DESC Feld konnte Ende CLMS uberlappen **.

PATENTANSPRÜCHE
1. Implantat zur Stimulation der Knochenkallusbildung bei Knochenbrüchen und traumatischer Pseudoarthrose eines Lebewesens zur Verwendung in Verbindung mit einer Einrichtung (1, 2, 27) zur Fixierung und/oder Stützung des zu heilenden Knochens, gekennzeichnet durch einen in einer hülsenförmigen nichtmagnetisierbaren Umhüllung (13, 19) frei beweglichen ferromagnetischen Schwingkörper (12, 20),-der in der genannten Umhüllung flüssigkeitsdicht eingeschlossen und durch eine ausserhalb des Lebewesens angeordnete Wechselstrommagnetfeldquelle in Längsschwingungen versetzbar ist
2.

Implantat nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine zwischen der hülsenförmigen Umhüllung (13) und dem Schwingkörper (12) angeordnete Wärmequelle zur Erwärmung der Umhüllung, welche Wärmequelle durch die Wech selstrommagnetfeldquelle erregbar ist.

3. Implantat nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Schwingkörper (12, 20) zylindrische Gestalt besitzt.

4. Implantat nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Umhüllung (13, 19) aus einem körperverträglichen Material besteht.

5. Implantat nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfläche der Umhüllung (13, 19) mit einem Überzug aus einem körperverträglichen Material versehen ist.

6. Implantat nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmequelle ein in der Bohrung (15) der Umhüllung (13, 19) verankertes, als elektrisch kurzgeschlossene Windung gestaltetes Kupferrohr ist.

7. Implantat nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das eine Ende der Umhüllung (13, 19) mit einem Anschlussglied (18, 24, 30) zum Einfügen in ein oder zum Herausziehen aus einem Halteelement (7, 27) versehen ist
Die Erfindung bezieht sich auf ein Implantat zur Stimulation der Knochenkallusbildung bei Knochenbrüchen und traumatischer Pseudoarthrose eines Lebewesens zur Verwendung in Verbindung mit einer Einrichtung zur Fixierung und/oder Stützung des zu heilenden Knochens.

Ein nach diesem Prinzip aufgebautes Implantat ist durch die CH-Patentschrift 515 041 bekanntgeworden. Dieses enthält eine Induktionsspule, in welcher mittels eines Wechselstrommagnetfeldes von einer über dem Glied und dem zu heilenden Knochen angeordneten Magnetspule eine Sekundärspannung erzeugt wird. Diese Spannung wird über Elektroden, die mit dem Bereich des Knochens verbunden sind, in dem die Kallusbildung stattfinden soll, angelegt, um diese anzuregen.

Ausserdem soll die Kallusbildung bei einem solchen Implantat auch durch die blosse Einwirkung des Magnetfeldes selbst gefördert werden.

Abgesehen davon, dass der Aufbau eines solchen Implantates relativ kompliziert ist, ist auch dessen Anwendung infolge der sich bei der Anordnung und dem späteren Entfernen der Elektroden nach erfolgter Kallusbildung ergebenden Schwierigkeiten nicht sehr einfach. Da indessen feststeht, dass durch die Anwendung eines Wechselstrommagnetfeldes die Kallusbildung gefördert werden kann und vermutet wird, dass die stimulierende Wirkung des Wechselstrommagnetfeldes durch davon herrührende Schwingungen im Knochengewebe stammt, soll ein Implantat geschaffen werden, durch welches diese Schwingungen effizienter ausnützbar sind. Die sich daraus ergebende Aufgabenstellung hat ein relativ einfach aufgebautes Implantat zum Ziel, das in Verbindung mit herkömmlichen frakturstabilisierenden Mitteln zu verwenden ist.

Mit dem zu schaffenden Implantat wird vor allem die Erzeugung von für die Knochenkallusbildung als von Bedeutung erachteten Vibrationen im Fraktur- oder Schadensbereich des Knochens bezweckt.

Die Lösung dieser Aufgabe besteht in einem nach den Merkmalen des Anspruchs 1 gekennzeichneten Implantat.

Ausführungsbeispiele erfindungsgemässer Implantate sind nachstehend anhand der Zeichnung beschrieben. Darin zeigt
Fig. 1 a, b zwei Anwendungsformen des erfindungsgemässen Implantats in Verbindung mit einer osteosynthetischen Platte bzw. Schiene,
Fig. 2 in schematischer Seitenansichts-Darstellung die Anwendung der Platten bzw.

Schienen nach Fig. la, b an einer Knochenfraktur, und die Anordnung des bezüglichen Körpergliedes in einem Wechselspannungsmagnetfeld bzw. in einer Wechselspannungsmagnetspule,
Fig. 3 in vergrössertem Massstab ein erfindungsgemäss gestaltetes Implantat im Längsschnitt,
Fig. 4 eine Ausführungsvariante des erfindungsgemässen Implantates mit einer zusätzlichen Wärmequelle im Innern der Implantatumhüllung und mit einem axialen Anschlussende für ein ebenfalls gezeigtes Bedienungselement, und
Fig. 5 ein erfindungsgemässes Implantat in Verbindung mit einem Küntschnernagel.

In den Fig. la, b bezeichnen 1 und 2 je eine osteosynthetische Platte bzw. Schiene, welche, wie in Fig. 2 gezeigt, auf benachbarten Bruchstücken 3.1 und 3.2 eines bei 4 gebrochenen Knochens eines Lebewesens durch eine Anzahl Schrauben 5 aufschraubbar sind, um die beiden Bruchstücke zusammenzuhalten. Die Platten bzw. Schienen 1, 2 bestehen aus einem für solche Zwecke üblichen körperverträglichen nichtmagnetisierbaren Material und sind in der für osteosynthetische Platten bzw. Schienen üblichen Art gestaltet In Fig. 1 ist eine Anwendungsform gezeigt, bei welcher beidseits der Schiene 1 je ein Implantat 6 der Form nach Fig. 3 mittels einer Doppelbride 7 montiert ist.

Die Enden dieser Briden sind in nichtgezeigter Weise als praktisch vollständig geschlossene Ösen 7.1 gestaltet, welche das vorzugsweise als zylindrischer Körper mit mindestens einem gerundeten Ende aufgebaute Implantat 6 federnd umgreifen. Bei der Anwendung der Implantate nach Fig. 1 wird das mit unterbrochenen Linien gezeigte Mittelteil 7.2, allenfalls im Bereich der Knochenbruchstelle (siehe Fig. 2) zwischen die Schiene 1 und die Oberfläche des zu verbindenden Knochens geklemmt Alternativ kann im Mittelteil 7.2 der Bride 7 ein auf eines der Schraubenlöcher 1 passendes Durchgangsloch (nicht gezeigt) angebracht werden, damit die Bride unverrutschbar auf dem Knochen fixiert werden kann.

Dank der Verschiebbarkeit des Implantates in der diese federnd umgreifenden Bridenöse 7.1 kann die Längenmitte des Implantates gewünschtenfalls gleichwohl auf den Frakturbereich 4 ausgerichtet werden. Dies geht beispielsweise aus Fig. 1b hervor, in welcher eine einfache Bride 9 mit einer einzelnen Öse 9.1 gezeigt ist. Der Bridenhalteteil 9.2 ist mit einem Durchgangsloch 9.3 versehen, durch welches eine in ein (in Fig. 1b länglich gezeichnetes) Schraubenloch 2 eingesetzte Schienenbefestigungsschraube (5 in Fig. 2) hindurchgesteckt werden kann.

In der schematischen Seitenansichts-Darstellung nach Fig. 2 ist die Anwendung eines erfindungsgemässen Implantates in Verbindung mit Platten bzw. Schienen 1, 2 nach Fig. la, b an einer Knochenfraktur gezeigt, wobei sich das diesen Knochen enthaltende Glied in der Durchgangsöffnung 10 einer Wechselspannungsmagnetspule 11 befindet. Diese Magnetspule erzeugt ein durch die Doppel-Pfeile A-D symbolisiertes Wechselspannungsmagnetfeld, durch das ein im Implantat 6 beweglich eingesetzter und durch das Wechselspannungsmagnetfeld in Longitudinalschwingungen versetzbarer magnetisierbarer Schwingkörper 12 (Fig. 3) in Bewegung versetzt

wird. Die Bride 7 ist, wie bereits anhand der Fig. 1a erwähnt, in Fig. 2 im Bereich der Fraktur 4 angeordnet.

Der prinzipielle Aufbau eines erfindungsgemässen Implantates geht aus Fig. 3 hervor. Mit 13 ist eine Hülse aus einem körperverträglichen nichtmagnetischen Material bezeichnet, deren beispielsweise als Einführende einstückig angeformter Boden 14 gerundet oder mindestens angeschrägt ist, um das Einführen des Implantates in eine Halterung od. dgl. zu erleichtern. Allenfalls kann die Hülse des Implantates aus einem beliebigen nichtmagnetischen Material bestehen und nur die Oberfläche der Hülse mit einem körperverträglichen Überzug versehen sein. Eine in das-offene Ende der Hülse 13 dichtschliessend eingesetzte bzw. eingeschweisste Kappe 17 aus vorzugsweise dem gleichen Material wie die Hülse 13 schliesst deren Inneres nach aussen ab. Für Anwendungsfälle, in welchen das Implantat 6 in eine schwer zugängliche Halterung einzubringen ist, wie sie z.

B. bei einem Küntschnernagel nach Fig. 5 vorliegt, kann an der Kappe 17 ein Abzugsdraht 18 befestigt sein, der ebenfalls dicht in das Implantat eingeschweisst ist. Durch das in Fig. 2 mit den Doppelpfeilen A, B, C und D symbolisierte Wechselspannungsmagnetfeld wird der magnetisierbare Schwingkörper 12 im Innern des Kupferrohres 15 zur Ausführung von Schwingungen angeregt. Da die Magnetfeldlinien (in Fig. 3 gleich wie in Fig. 2 mit A-D bezeichnet) den Schwingkörper 12¯abgesehen von Streufeldlinien - im wesentlichen in Längsrichtung durchsetzen, sind diese Schwingungen im wesentlichen in Längsrichtung (Pfeil E) orientiert.

Es versteht sich, dass die im Implantat durch das Magnetfeld auftretenden Effekte nicht nur durch eine nach Fig. 2 gestaltete Spulenanordnung 11 erzielbar sind. Es ist vielmehr jede Wechselspannungs-Magnetfelderzeugungseinrichtung verwendbar, die ausserhalb des Gliedes mit der zu heilenden Knochenfrakturstelle Magnetfeldlinien zu erzeugen vermag, welche den Schwingkörper 12 und die Kupferhülse 13 in der in Fig. 3 gezeigten Weise durchsetzen.

Fig. 4 zeigt eine Ausführungsform des erflndungsgemässen Implantates, das sich im Prinzip für eine Knochenmarknagelung eignet. Im Innern einer Hülse 19 von beispielsweise einer Länge von ca. 4,5 cm und einem Aussendurchmesser von ca.

9 mm aus einem körperverträglichen Material befindet sich analog der Fig. 3 ein Schwingkörper 20. Der Boden 19' der Hülse 19 ist bombiert und vorzugsweise wiederum einstückig mit dem zylindrischen Teil der Hülse verbunden. Die Öffnungsseite der Hülse 19 ist mit einer Gewindebohrung 22 versehen, in die ein Verschlusspfropfen 23 dichtschliessend eingesetzt ist. In Fig. 4 ist der Pfropfen 23 so weit in die Hülse 19 einschraubbar, dass ein nach aussen überstehender Anschlussabschnitt 24 verbleibt, in welchen das entsprechend verdickte und mit einem Aussengewinde versehene Ende 25 eines Einsetz- und Extraktionswerkzeuges 26 einschraubbar ist.

Es versteht sich, dass auch ein das offene Ende der Hülse 19 bündig verschliessender (nichtgezeigter) Pfropfen verwendet werden kann, der seinerseits eine von aussen zugängliche Sackgewindebohrung aufweist, in welche ein Einsetz- und Extraktionswerkzeug einschraubbar ist. Ausserdem kann der Pfropfen in der Art der Kappe 17 in Fig. 3 mit einem Abzugsdraht versehen sein (Fig. 5). In Fig. 4 ist weiterhin ein Mittel zur Wärmeerzeugung im Bereich eines erfindungsgemäss gestalteten Implantates gezeigt, das keineswegs nur auf Ausführungsformen nach Fig. 4 beschränkt ist und beispielsweise auch im Implantat nach Fig. 3 angewandt werden kann.

In der Hülsenbohrung 19" sitzt strammpassend ein als Kurzschlusswicklung zwecks Wärmeerzeugung angebrachtes Kupferrohr 21, das sich über einen wesentlichen Teil der Länge der Bohrung 19" erstreckt und den Schwingkörper unter Aussparung eines radialen Luftspaltes umgibt. Die Kupferhülse 21 arbeitet im Sinne einer kurzgeschlossenen Transformatorwicklung und dient als Wärmequelle im Implantat. Es ist daher auch möglich, anstelle des einfach in die Bohrung der Hülse 19 eingepressten Kupferrohres 21 eine elektrisch leitende und zum Zwecke der Wärmeerzeugung auf der Bohrungswand niedergeschlagene Schicht eines hiezu geeigneten Materials zu verwenden. Eine weitere Möglichkeit besteht darin, den Schwingkörper 20 auf nichtgezeigte Weise selbst mit einem Leitermaterial zu beschichten, um die gewünschte Wärmeerzeugung zu erzielen.

Durch eine optimale Wahl der Magnetfeldstärke und der Wechselspannungsfrequenz kann somit einesteils die Schwingungsintensität (Amplitude, Frequenz) beim Schwingkörper 20 und andernteils die Wärmeentwicklung (transformatorischer Kupferverlust ) in der Kupferhülse 21 gesteuert werden.

Fig. 5 zeigt einen Küntschner-Nagel 27 für die Fixierung von Bruchstellen an Röhrenknochen. In den Hohlraum 28 des Küntschner-Nagels 27 ist ein im Prinzip nach den Fig. 3 oder 4 gestaltetes Implantat 29 eingesetzt, das mit einem (nichtgezeigten) Einsetzwerkzeug an eine beliebige Stelle in diesem Hohlraum bringbar ist. Das Implantat 29 ist mit einem Abzugsdraht 30 versehen gezeigt, kann aber mit einem rückseitigen Ende 29' versehen sein, in welches ein Extraktionswerkzeug einschraub- oder einhängbar ist.

Claims

PATENTANSPRÜCHE 1. Implantat zur Stimulation der Knochenkallusbildung bei Knochenbrüchen und traumatischer Pseudoarthrose eines Lebewesens zur Verwendung in Verbindung mit einer Einrichtung (1, 2, 27) zur Fixierung und/oder Stützung des zu heilenden Knochens, gekennzeichnet durch einen in einer hülsenförmigen nichtmagnetisierbaren Umhüllung (13, 19) frei beweglichen ferromagnetischen Schwingkörper (12, 20),-der in der genannten Umhüllung flüssigkeitsdicht eingeschlossen und durch eine ausserhalb des Lebewesens angeordnete Wechselstrommagnetfeldquelle in Längsschwingungen versetzbar ist
2.

Implantat nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine zwischen der hülsenförmigen Umhüllung (13) und dem Schwingkörper (12) angeordnete Wärmequelle zur Erwärmung der Umhüllung, welche Wärmequelle durch die Wech selstrommagnetfeldquelle erregbar ist.
3. Implantat nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Schwingkörper (12, 20) zylindrische Gestalt besitzt.
4. Implantat nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Umhüllung (13, 19) aus einem körperverträglichen Material besteht.
5. Implantat nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfläche der Umhüllung (13, 19) mit einem Überzug aus einem körperverträglichen Material versehen ist.
6. Implantat nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmequelle ein in der Bohrung (15) der Umhüllung (13, 19) verankertes, als elektrisch kurzgeschlossene Windung gestaltetes Kupferrohr ist.
7. Implantat nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das eine Ende der Umhüllung (13, 19) mit einem Anschlussglied (18, 24, 30) zum Einfügen in ein oder zum Herausziehen aus einem Halteelement (7, 27) versehen ist Die Erfindung bezieht sich auf ein Implantat zur Stimulation der Knochenkallusbildung bei Knochenbrüchen und traumatischer Pseudoarthrose eines Lebewesens zur Verwendung in Verbindung mit einer Einrichtung zur Fixierung und/oder Stützung des zu heilenden Knochens.

Ein nach diesem Prinzip aufgebautes Implantat ist durch die CH-Patentschrift 515 041 bekanntgeworden. Dieses enthält eine Induktionsspule, in welcher mittels eines Wechselstrommagnetfeldes von einer über dem Glied und dem zu heilenden Knochen angeordneten Magnetspule eine Sekundärspannung erzeugt wird. Diese Spannung wird über Elektroden, die mit dem Bereich des Knochens verbunden sind, in dem die Kallusbildung stattfinden soll, angelegt, um diese anzuregen.

Ausserdem soll die Kallusbildung bei einem solchen Implantat auch durch die blosse Einwirkung des Magnetfeldes selbst gefördert werden.

Abgesehen davon, dass der Aufbau eines solchen Implantates relativ kompliziert ist, ist auch dessen Anwendung infolge der sich bei der Anordnung und dem späteren Entfernen der Elektroden nach erfolgter Kallusbildung ergebenden Schwierigkeiten nicht sehr einfach. Da indessen feststeht, dass durch die Anwendung eines Wechselstrommagnetfeldes die Kallusbildung gefördert werden kann und vermutet wird, dass die stimulierende Wirkung des Wechselstrommagnetfeldes durch davon herrührende Schwingungen im Knochengewebe stammt, soll ein Implantat geschaffen werden, durch welches diese Schwingungen effizienter ausnützbar sind. Die sich daraus ergebende Aufgabenstellung hat ein relativ einfach aufgebautes Implantat zum Ziel, das in Verbindung mit herkömmlichen frakturstabilisierenden Mitteln zu verwenden ist.

Mit dem zu schaffenden Implantat wird vor allem die Erzeugung von für die Knochenkallusbildung als von Bedeutung erachteten Vibrationen im Fraktur- oder Schadensbereich des Knochens bezweckt.

Die Lösung dieser Aufgabe besteht in einem nach den Merkmalen des Anspruchs 1 gekennzeichneten Implantat.

Ausführungsbeispiele erfindungsgemässer Implantate sind nachstehend anhand der Zeichnung beschrieben. Darin zeigt Fig. 1 a, b zwei Anwendungsformen des erfindungsgemässen Implantats in Verbindung mit einer osteosynthetischen Platte bzw. Schiene, Fig. 2 in schematischer Seitenansichts-Darstellung die Anwendung der Platten bzw.

Schienen nach Fig. la, b an einer Knochenfraktur, und die Anordnung des bezüglichen Körpergliedes in einem Wechselspannungsmagnetfeld bzw. in einer Wechselspannungsmagnetspule, Fig. 3 in vergrössertem Massstab ein erfindungsgemäss gestaltetes Implantat im Längsschnitt, Fig. 4 eine Ausführungsvariante des erfindungsgemässen Implantates mit einer zusätzlichen Wärmequelle im Innern der Implantatumhüllung und mit einem axialen Anschlussende für ein ebenfalls gezeigtes Bedienungselement, und Fig. 5 ein erfindungsgemässes Implantat in Verbindung mit einem Küntschnernagel.

In den Fig. la, b bezeichnen 1 und 2 je eine osteosynthetische Platte bzw. Schiene, welche, wie in Fig. 2 gezeigt, auf benachbarten Bruchstücken 3.1 und 3.2 eines bei 4 gebrochenen Knochens eines Lebewesens durch eine Anzahl Schrauben 5 aufschraubbar sind, um die beiden Bruchstücke zusammenzuhalten. Die Platten bzw. Schienen 1, 2 bestehen aus einem für solche Zwecke üblichen körperverträglichen nichtmagnetisierbaren Material und sind in der für osteosynthetische Platten bzw. Schienen üblichen Art gestaltet In Fig. 1 ist eine Anwendungsform gezeigt, bei welcher beidseits der Schiene 1 je ein Implantat 6 der Form nach Fig. 3 mittels einer Doppelbride 7 montiert ist.

Die Enden dieser Briden sind in nichtgezeigter Weise als praktisch vollständig geschlossene Ösen 7.1 gestaltet, welche das vorzugsweise als zylindrischer Körper mit mindestens einem gerundeten Ende aufgebaute Implantat 6 federnd umgreifen. Bei der Anwendung der Implantate nach Fig. 1 wird das mit unterbrochenen Linien gezeigte Mittelteil 7.2, allenfalls im Bereich der Knochenbruchstelle (siehe Fig. 2) zwischen die Schiene 1 und die Oberfläche des zu verbindenden Knochens geklemmt Alternativ kann im Mittelteil 7.2 der Bride 7 ein auf eines der Schraubenlöcher 1 passendes Durchgangsloch (nicht gezeigt) angebracht werden, damit die Bride unverrutschbar auf dem Knochen fixiert werden kann.

Dank der Verschiebbarkeit des Implantates in der diese federnd umgreifenden Bridenöse 7.1 kann die Längenmitte des Implantates gewünschtenfalls gleichwohl auf den Frakturbereich 4 ausgerichtet werden. Dies geht beispielsweise aus Fig. 1b hervor, in welcher eine einfache Bride 9 mit einer einzelnen Öse 9.1 gezeigt ist. Der Bridenhalteteil 9.2 ist mit einem Durchgangsloch 9.3 versehen, durch welches eine in ein (in Fig. 1b länglich gezeichnetes) Schraubenloch 2 eingesetzte Schienenbefestigungsschraube (5 in Fig. 2) hindurchgesteckt werden kann.

In der schematischen Seitenansichts-Darstellung nach Fig. 2 ist die Anwendung eines erfindungsgemässen Implantates in Verbindung mit Platten bzw. Schienen 1, 2 nach Fig. la, b an einer Knochenfraktur gezeigt, wobei sich das diesen Knochen enthaltende Glied in der Durchgangsöffnung 10 einer Wechselspannungsmagnetspule 11 befindet. Diese Magnetspule erzeugt ein durch die Doppel-Pfeile A-D symbolisiertes Wechselspannungsmagnetfeld, durch das ein im Implantat 6 beweglich eingesetzter und durch das Wechselspannungsmagnetfeld in Longitudinalschwingungen versetzbarer magnetisierbarer Schwingkörper 12 (Fig. 3) in Bewegung versetzt **WARNUNG** Ende CLMS Feld konnte Anfang DESC uberlappen**.