CH633954A5 - Einrichtung zum einschrauben einer schraube in einen knochen bei einer operativen knochenbehandlung. - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Einschrauben einer Schraube in einen Knochen bei einer operativen Knochenbehandlung, mit einem Werkzeug, das einen zum Angreifen an der Schraube und zum Drehen von dieser bestimmten Schaft und einen diesen haltenden Halter aufweist, wobei ein Drehmoment-Messorgan vorhanden ist, um die durch den Schaft übertragenen Drehmomente zu erfassen.

Bei operativen Behandlungen von Knochen, insbesondere Knochenbrüchen, werden häufig zu verbindende Knochenstücke mit Schrauben miteinander verschraubt. Dabei sollten die Schrauben so stark festgeschraubt werden, dass einerseits die Knochenstücke möglichst stark aneinander angedrückt werden und dass anderseits die Gewinde der Knochenstücke und Schrauben nicht beschädigt werden. Die Schrauben sollten also so stark festgeschraubt werden, bis das beim Festschrauben auftretende Drehmoment einen Optimalwert hat, der ein wenig unter demjenigen Wert liegt, bei dem die Schrauben ausgerissen würden.

Es ist zur Zeit üblich, dass die Chirurgen die Schrauben gefühlsmässig festschrauben. Um die dabei auftretenden Drehmomente zu erfassen, wurden bereits Versuche durchgeführt, bei denen die Chirurgen zum Einschrauben der Schrauben einen Schraubenzieher mit einem Drehmoment-Messwandler benutzen. Die Ergebnisse dieser Versuche sind im folgenden Aufsatz publiziert: «Dosierung des Drehmomentes beim Einsetzen von Knochenschrauben» von J. Cordey, W. Widmer, A. Rohner und S.M. Perren in der Zeitschrift für Orthopädie und ihre Grenzgebiete, 115,1977, S. 601-602.

Für Chirurgen, die noch nicht über grosse Erfahrungen 40 verfügen, ist es schwierig, die Schrauben gefühlsmässig gerade so stark festzuschrauben, dass das am Ende des Festschraubvorganges auftretende Drehmoment ungefähr gleich dem Optimalwert ist. Nun könnten die Chirurgen natürlich einen Schraubenzieher verwenden, der das Drehmoment 45 beim Festschrauben der Schrauben auf einen fest vorgegebenen, maximalen Wert begrenzt. Dies wäre jedoch nicht zweckmässig, weil die Drehmomente, bei denen die Schrauben ausgerissen werden, von der individuellen Knochenbeschaffenheit abhängig sind und von Fall zu Fall stark variie-50 ren. Versuche, bei denen Schrauben mit einem Durchmesser von 4,5 mm in Tibiaes (Schienbeinknochen) von fünfzehn verschiedenen menschlichen Leichen eingeschraubt wurden, haben gezeigt, dass die Drehmomente, bei denen die Schrauben ausgerissen werden, zwischen etwa 1 und 7 Nm variieren. Wenn man das Drehmoment auf einen festen Wert begrenzen würde, müsste dieser dann natürlich so festgelegt werden, dass die Schrauben auch bei den Knochen mit der geringsten Festigkeit noch nicht ausreissen. Dies hätte zur Folge, dass das Drehmoment beim Einschrauben von 60 Schrauben in Knochen mit grösserer Festigkeit weit unter dem optimalen Drehmoment hegen würde.

Die Erfindung hat sich nun zur Aufgabe gestellt, eine Einrichtung zu schaffen, die es einem Chirurgen ermöglicht, Schrauben in unterschiedlich feste Knochen jeweils bis zum 65 optimalen Wert des Drehmomentes festzuschrauben.

Diese Aufgabe wird durch eine Einrichtung der einleitend genannten Art gelöst, die durch die Merkmale des Anspruchs 1 gekennzeichnet ist.

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Weitere, zweckmässige Ausbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.

Die Erfindung beruht auf der bei den bereits erwähnten Versuchen mit Tibiaes gewonnenen Erkenntnis, dass die Drehmomente, bei denen die Schrauben ausgerissen werden, mit guter Genauigkeit aus der ersten Ableitung des Drehmomentes nach dem Drehwinkel vorausbestimmt werden können. Wenn man nämlich die Ableitung des Drehmomentes nach dem Drehwinkel in demjenigen Einschraubvor-gangs-Teil bestimmt, in dem der Schraubenkopf auf dem Knochen oder einer allenfalls noch vorhandenen Platte aufliegt, so besteht eine enge Korrelation zwischen dem Drehmoment, bei dem die Schraube nachher ausgerissen wird und der genannten Grösse der Ableitung. Oder anders gesagt, kann man das Drehmoment, bei dem die Schraube ausgerissen wird, bei allen Knochen in guter Nährung vorausbestimmen, indem man die Ableitung des Drehmomentes nach dem Drehwinkel mit einem konstanten Faktor multipliziert.

Der Erfindungsgegenstand soll nun anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels erläutert werden. In der Zeichnung zeigen:

die Fig. 1 eine Einrichtung mit einem in axonometrischer Ansicht dargestellten Schraubenzieher zum Einschrauben einer Schraube in einen Knochen, wobei der Halter des Schraubenziehers in zerlegtem Zustand gezeichnet ist,

die Fig. 2 ein Schaltschema des mit dem Schraubenzieher verbindbaren Elektronikteils und die Fig. 3 ein Diagramm, in dem die Abhängigkeit des Drehmomentes vom Drehwinkel veranschaulicht ist.

Die in der Fig. 1 ersichtliche Einrichtung weist ein Werkzeug, nämlich einen Schraubenzieher 1, auf. Der letztere ist mit einem als Handgriff dienenden Halter 3 versehen, der aus zwei miteinander verschraubten Teilen 5 und 7 besteht. Der Schraubenzieher weist des weitern einen Schaft 9 auf, dessen freies, aus dem Halter 3 herausragendes Ende 9a als Sechskant-Zapfen ausgebildet ist. Das andere Ende 9b des Schaftes 9 ist mit einem quer zum Schaft verlaufenden Schlitz versehen. In diesen ragt das eine Ende eines Torsionselementes 11 hinein und ist dort drehfest mit dem Schaft 9 verbunden. Das Torsionselement 11 besteht aus einem länglichen, metallischen, unter einer elastischen Deformation verdrehbaren Plättchen. Das dem Schaft 9 abgewandte Ende des Torsionselementes 11 liegt auf einer Schulter 5a des Halterteils 5 auf und ist dort mittels Schrauben 13 festgeschraubt. Auf dem Torsionselement 11 sind auf beiden Seiten je zwei Dehnungsmessstreifen 15 derart angebracht, etwa angeklebt, dass die die beiden sich auf der gleichen Seite befindenden Dehnungsmessstreifen 11 miteinander einen Winkel von 90° bilden, der durch eine durch die Schaftachse verlaufende Ebene halbiert wird. Die Dehnungsmessstreifen 15 sind über Leiter 17 mit Anschlüssen eines am Halter 3 befestigten Steckers 19 verbunden. Der Halter 3 ist mit einem Hohlraum versehen, in dem sich das Torsionselement 11 unbehindert verdrehen kann. Das Torsionselement 11 und die Dehnungsmessstreifen 15 bilden zusammen, wie noch näher erläutert wird, ein Drehmoment-Messorgan bzw. einen Drehmoment-Messwandler 21. Des weitern ist der Schraubenzieher 1 noch mit einem Drehwinkel-Messorgan bzw. -Messwandler 23 versehen. Der letztere weist ein Potentiometer 25 mit einem Gehäuse 27 auf. Im Innern des Gehäuses 27 ist ein starr am Gehäuse 27 befestigter, ringförmiger Widerstand 29 befestigt. Auf der Welle des Potentiometers, die durch einen Abschnitt des Schaftes 9 gebildet ist, sitzt drehfest ein Schleifkontakt 31. Zwei Anschlüsse des Potentiometers sind über flexible Leiter 33 mit Anschlüssen des Steckers 19 verbunden. Das Gehäuse 27 des Potentiometers 25 ist drehfest mit einer Hülse 35 verbunden, die den Schaft 9 koaxial umschliesst und bezüglich dieses drehbar ist. Die Hülse 35 durchdringt eine Öffnung des Halters 3, in der sie drehbar gelagert ist. Der Hohlraum des Halters 3 ist dabei so ausgebildet und die Leiter 33 sind so angeordnet, dass die Hülse 35 zusammen mit dem Potentiometer-Ge-häuse 27 um annähernd eine volle Kreisdrehung um den Schaft 9 verdreht werden können. Auf der Hülse 35 sitzt drehfest ein gerändelter Verstell-Ring 37. Die Hülse 35 ist in der Nähe ihres dem Halter 3 abgewandten Endes mit einer ringförmigen Rille 35a versehen. Ein durch einen abgewinkelten Stab gebildeter Anschlag 39 ist mit einer federnden, in die Rille 35a eingreifenden Klammer 41 an der Hülse 35 befestigt. Die Klemmspannung der Klammer 41 ist derart festgelegt, dass der Anschlag 39 die Hülse 35 drehfest festhalten kann, dass aber die Hülse manuell gegen den Anschlag verdrehbar ist. Die Klammer 41 ermöglicht, den Anschlag 39 von der Seite her auf die Hülse 35 aufzuklipsen und wieder von dieser zu entfernen.

In der Fig. 1 ist ferner ein menschlicher Knochen 51 ersichtlich, bei dem es sich beispielsweise um eine Tibia handeln kann. Der Knochen 51 ist in zwei Stücke gebrochen, die bei einer Bruchfläche 53 aufeinander aufliegen. Die beiden Knochenstücke sind mittels mindestens einer Schraube 55 miteinander verbunden, deren Kopf 55a mit einem Sechskantloch versehen ist.

Der Stecker 19 ist mittels eines Steckers 61 und eines Kabels 63 mit einem Elektronikteil 65 verbunden, dessen Schaltschema vereinfacht in der Fig. 2 dargestellt ist. Die vier Dehnungsmessstreifen 15 des Drehmoment-Messorgans 21 bilden zusammen eine Brückenschaltung. Zwei der vier Anschlüsse der Brückenschaltung sind mit dem Plus- bzw. Minuspol einer Gleichspannungsquelle 66 verbunden. Die beiden anderen Anschlüsse der Brückenschaltung sind über je einen Widerstand 67 mit dem invertierenden bzw. nichtin-vertierenden Eingang eines Operations-Verstärkers 69 verbunden. Der invertierende Eingang des Verstärkers 69 ist über einen Gegenkopplungswiderstand 71 mit dem Verstärkerausgang und den nichtinvertierenden Eingang über einen Widerstand 68 mit dem elektrischen Massenanschluss verbunden. Der Ausgang des Verstärkers 69 ist mit dem nichtinvertierenden Eingang eines Operations-Verstärkers 73 verbunden, dessen invertierender Eingang direkt mit dem Verstärkerausgang verbunden ist und der als Impedanzwandler dient. Der Ausgang des Verstärkers 73 ist über die veränderliche Widerstandsstrecke des Potentiometers 25 mit dem invertierenden Eingang eines Operationsverstärkers 75 verbunden, dessen invertierender Eingang und Ausgang durch einen Gegenkopplungswiderstand 77 verbunden sind und dessen nichtinvertierender Eingang elektrisch an Masse liegt. Der Ausgang des Verstärkers 75 ist über einen Widerstand 79 mit dem invertierenden Eingang eines Operations-Verstärkers 83 verbunden, dessen invertierender Eingang zudem über einen Gegenkopplungswiederstand 87 mit dem Verstärkerausgang verbunden ist. Der nichtinvertierende Eingang des Verstärkers 83 ist einerseits über einen Widerstand 81 mit dem Ausgang des Verstärkers 69 und anderseits über einen Widerstand 85 mit der elektrischen Masse verbunden. Die beiden Widerstände 79 und 81 sind gleich gross und ebenso die beiden Widerstände 85 und 87. Der Verstärker 83 bildet also eine Subtrahierschaltung, die eine Ausgangsspannung liefert, die proportional zur Differenz zwischen den Ausgangsspannungen der Verstärker 69 und 75 ist. Der Ausgang des Verstärkers 83 ist mit dem Eingang eines Pegelwächters 89 verbunden, dessen Ausgänge mit einem akustischen Signalgeber 91, etwa einem Lautsprecher, und einem optischen Signalgeber 93, beispielsweise einer Leuchtdiode oder einer Blinklampe, verbunden sind.

In der Fig. 3 ist die Abhängigkeit des zum Einschrauben einer Schraube 55 in einen Knochen 51 erforderlichen Dreh-

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momentes M vom Drehwinkel a ersichtlich. Der Drehwinkel a wird von deijenigen Schrauben-Stellung aus gemessen, bei der der Kopf 55a gerade zur Auflage auf dem Knochen 51 gelangt ist. Dabei wird der Drehwinkel a in derjenigen Drehrichtung positiv gezählt, in der die Schraube eingeschraubt wird.

Bevor die Schraube 55 in den Knochen 51 eingesetzt wird, wird der Knochen mit einer entsprechenden Gewindebohrung versehen, die eine Ansenkung für den Schraubenkopf aufweisen kann. In diese Gewindebohrung wird nun die Schraube 55 eingeschraubt, bis der Schraubenkopf auf dem Knochen aufliegt. Während dieses Teils des Einschraubvorganges, d.h. bevor der Schraubenkopf in Berührung mit dem Knochen gelangt, ist zum Einschrauben nur ein relativ kleines Drehmoment erforderlich. Bei den für die Versuche benützten Schrauben mit 4,5 mm Durchmesser war im genannten Teil des Einschraubvorganges ein Drehmoment von höchstens ungefähr 0,5 Nm erforderlich. Sobald nun der Schraubenkopf auf dem Knochen aufliegt, d.h. dort wo der Drehwinkel a definitionsgemäss den Wert Null hat, steigt das Drehmoment M beim Festschrauben stark an. Wie aus der Fig. 3 entnommen werden kann, wächst das Drehmoment M über einen gewissen Winkelbereich annähernd linear mit dem Drehwinkel a an. Wenn die Schraube noch stärker festgeschraubt wird, beginnt sich das Knochenmaterial plastisch zu deformieren, wobei die Zunahme des Drehmomentes abnimmt. Das Drehmoment erreicht dann bei einem mit amax bezeichneten Drehwinkel einen Maximalwert Mmax und nimmt beim Weiterdrehen der Schraube ab, bis schliesslich das Gewinde ausgerissen wird.

Wie bereits eingangs erläutert wurde, haben Versuche, bei denen einen Durchmesser von 4,5 mm aufweisende Schrauben der schweizerischen Arbeitsgemeinschaft für Ostheosynthesefragen in Tibiae von fünfzehn verschiedenen menschlichen Leichen eingeschraubt wurden, gezeigt, dass der Maximalwert Mmax des Drehmomentes zwischen Knochen von verschiedenen Individuen im Bereich von etwa 1 bis 7 Nm variiert. Es wurde jedoch erkannt, dass das maximale Drehmoment Mmax in guter Näherung proportional zur Grösse der ersten Ableitung des Drehmomentes nach dem Drehwinkel im linear ansteigenden Bereich der Kurve ist. Es gilt also die Beziehung

Mmax = kdM/da (1)

Dabei ist k eine für alle Knochen mit gleicher oder unterschiedlicher Festigkeit gültige Konstante. Wenn der Winkel a im Bogenmass gemessen wird, hat k für die genannten Schrauben einen Wert von etwa 1,3.

Da die Kurve der Fig. 3 in dem Bereich, in dem die Ableitung dM/da gemessen werden soll, annähernd linear ansteigt, kann man die differentiellen Änderungen dM/da in guter Näherung durch Differenzen AM/Aa endlicher Grösse ersetzen. Man kann sogar die erste Ableitung in guter Näherung durch den Quotienten M/a ersetzen. Wenn man M und a im ungefähr linearen Kurvenabschnitt misst, gilt daher in guter Näherung auch die Beziehung:

Mmax s kAM/Aa s k M/a (2)

Wenn die Schrauben in der Chirurgie verwendet werden, sollen sie nur soweit festgeschraubt werden, dass noch keine plastischen Deformationen des Knochenmaterials und natürlich auch keine plastischen Deformationen des Schraubenmaterials erfolgen. Man legt daher ein zulässiges oder optimales Drehmoment fest, dessen Wert M„ kleiner ist als Mmax. Das optimale Drehmoment M0 soll daher den folgenden Wert haben:

M0 = k1kM/a=k1k AM/Aa S kjk dM/da (3)

Dabei ist die Konstante kx kleiner als 1 und hat beispielsweise den Wert 0,7.

Wenn nun die Schraube 55 in die im Knochen 51 vorhandene Gewindebohrung eingeschraubt werden soll, kann sie zunchst mittels des Schraubenziehers 1, wobei der Anschlag 39 von der Hlse 35 entfernt sein kann, oder auch mittels eines vorbekannten, manuell oder pneumatisch drehbaren Schraubenziehers eingeschraubt werden, bis der Schraubenkopf 55a in Berhrung mit dem Knochen 51 gelangt. Das weitere Festschrauben soll dann auf jeden Fall mit dem mit dem Anschlag 39 versehenen Schraubenzieher 1 erfolgen.

Die Drehwinkel, bei dem die Schraube zur Auflage auf den Knochen gelangt und a voraussetzungsgemäss den Wert Null hat, kann von Chirurgen mühelos festgestellt werden, weil nämlich das erforderliche Drehmoment nun abrupt ansteigt. Ferner kann der Chirurg die Lage des Schraubenkopfes natürlich auch visuell feststellen.

Wenn nun bei dieser Lage der Schraube 55 das Ende 9a des Schraubenzieher-Schaftes 9 in der Öffnung des Schraubenkopfes 55a steckt, ist zunchst der Anschlag 39 zum Anliegen an den Knochen zu bringen und das Potentiometer 25 in die vorgesehene Anfangsstellung zu bringen, d.h. der Widerstandswert des Potentiometers auf Null zu stellen. Da es sich bei der Schraube 55 um eine rechtsgängige Schraube handelt, muss der Anschlag 39 in eine Lage gebracht werden, in der er so am Knochen anliegt, dass er ein Drehen der Hülse 35 im Uhrzeigersinn verhindert. Der Chirurg hält nun den Anschlag 39 in dieser Lage fest und dreht die Hülse 35 mittels des Verstellringes 37 vom Halter 3 her gesehen soweit im Uhrzeigersinn, dass der Anfang des Widerstandes 29 zum Schleifkontakt 31 gelangt. Das Potentiometer ist mit einem Anschlag versehen, so dass diese Potentiometerstellung problemlos einstellbar ist.

Wenn das Potentiometer auf diese Weise in die richtige Anfangsstellung gebracht wurde, kann der Chirurg die Schraube 55 festschrauben, indem er den Halter 3 im Uhrzeigersinn dreht.

Dabei nimmt der Widerstand des Potentiometers proportional zum Drehwinkel a zu. Des weitern wird das Torsionselement 11 proportional zu dem durch den Schaft 9 übertragenen Drehmoment M verdreht. Den Eingängen des Verstärkers 69 werden daher Spannungen zugeführt, deren Differenz proportional zum Drehmoment M ist

Der Elektronikteil 65 ist nun derart ausgebildet, dass die Ausgangsspannungen der Verstärker 69 und 73 proportional zum Drehmoment M sind. Der Gegenkopplungswiderstand 77 ist derart auf den Widerstandswert des Potentiometers 25 abgestimmt, dass die Ausgangsspannung des Verstärkers 75 gleich der mit dem Faktor Iqk/a multiplizierten Grösse der Ausgangsspannungen der Verstärker 69 und 73 ist. Der Verstärker 83 liefert dann eine Ausgangsspannung, die proportional zur Differenz M-M0 ist. Der Pegelwächter 89 ist derart ausgebildet, dass er den Signalgebern 91 und 93 ein elektrisches Signal zuführt, wenn das momentane Drehmoment gleich gross wie M0 oder grösser als M0 wird. Die Signalgeber erzeugen dann ein akustisches Signal, beispielsweise einen Summton, und ein optisches Signal, das dem Chirurgen anzeigt, dass das Drehmoment den vorgesehenen Optimalwert M0 erreicht hat. Daraufhin kann der Chirurg das Schaftende 9a aus der Öffnung des Schraubenkopfes herausziehen.

Die Grösse a0 des Drehwinkels, bei der der Optimalwert M0 des Drehmomentes erreicht wird, variiert entsprechend den Eigenschaften des Knochens. Die Schrauben müssen, nachdem der Schraubenkopf zur Auflage auf den Knochen angelangt ist, typischerweise noch um einen Winkel von s

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etwa 120 bis 240° gedreht werden, so dass also ein Potentiometer, bei dem annähernd eine volle Umdrehung möglich ist, für die Winkelmessimg ausreichend ist.

Die in der Fig. 1 ersichtliche Einrichtung ermöglicht also einem Chirurgen, Schrauben so stark in Knochen festzuschrauben, dass das Drehmoment am Ende des Schraubvorganges auch bei unterschiedlicher Knochenbeschaffenheit jeweils ungefähr den Optimalwert M0 aufweist, der gleich dem mit kj multiplizierten Maximalwert Mmax ist, bei dem die Schraube ausgerissen würde. Auf diese Weise können die Knochenbruchstücke auch bei unterschiedlicher Knochenbeschaffenheit mit der grösstmöglichen Druckkraft miteinander verbunden werden.

Nun sollen noch einige Varianten besprochen werden. Zunächst wäre zu erwähnen, dass die erfindungsgemässen Schraubenzieher nicht nur zum Festschrauben von Schrauben in Tibiaes, sondern auch zum Festschrauben von Schrauben in andere Knochen verwendbar sind. Des weitern können natürlich Schrauben mit andern Durchmessern als 4,5 mm in entsprechender Weise festgeschraubt werden. Des weitern müssen die Schraubenköpfe natürlich auch nicht unbedingt Sechskantlöcher aufweisen. Der Schaft der Schraubenzieher ist natürlich jeweils entsprechend den zum Festschrauben vorgesehenen Schrauben auszubilden, so dass das Ende des Schraubenzieherschaftes drehfest an den Schraubenköpfen angreifen kann.

Ferner können die erfindungsgemässen Schraubenzieher auch bei Operationen verwendet werden, bei denen Platten an den Knochen angeschraubt werden. In diesen Fällen liegen die Schraubenköpfe nicht auf den Knochen, sondern auf den Platten auf. Da dort die Reibungsverhältnisse etwas anders sind, ist der Widerstandswert des Potentiometers 25 oder des Widerstandes 77 nötigenfalls etwas zu ändern.

Der in der Fig. 1 dargestellte Schraubenzieher ist beim Festschrauben einer Schraube manuell zu drehen. Man kann die der Erfindung zugrunde liegende Lehre auch bei einem Schraubenzieher verwenden, bei dem ein in einem Halter drehbar gelagerter Schaft vorhanden ist, der durch ein beispielsweise pneumatisches Antriebsorgan angetrieben wird. Die beiden Messwandler 21 und 23 müssten dann natürlich entsprechend modifiziert werden. Das Drehmoment wäre dann beispielsweise zwischen dem Schaft und der Welle des Antriebsorgans zu messen.

Des weitern können auch der Pegelwächter und die Signalgeber in weiten Grenzen modifiziert werden. Beispielsweise könnte man zwei akustische Signalgeber vorsehen, von

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denen der eine einen Ton erzeugt, dessen Frequenz proportional zum momentanen Wert des Drehmomentes ist. Der andere Signalgeber könnte dann einen Ton erzeugen, dessen Frequenz proprotional zum Optimalwert M0 ist. Der Chirurg könnte dann aufgrund der zwei Töne ständig beurteilen, wieviel das momentane Drehmoment noch unter dem Optimalwert liegt.

Um zu vermeiden, dass allfällig erfolgende, vorübergehende Rückwärtsdrehungen der Schraube Fehlsignale auslösen, kann der Elektronikteil mit einem Speicher versehen werden, der den ermittelten Wert von M„ bis zum Ende des Einschraubvorganges speichert. Solche Fehlsignale können jedoch auch durch eine entsprechende Ausbildung des Pegelwächters vermieden werden.

Ferner wäre es möglich den Schraubenzieher mit einer elektrisch oder pneumatisch steuerbaren Kupplung auszurüsten. Falls es sich um einen Schraubenzieher handelt, bei dem der Schaft nicht manuell, sondern durch ein Antriebsorgan gedreht wird, könnte man auch ein steuerbares Schaltorgan vorsehen, um den Antrieb auszuschalten. Der Elektronikteil könnte dann mit der steuerbaren Kupplung bzw. dem steuerbaren Schaltorgan verbunden werden und diese bzw. dieses so steuern, dass der Schaft automatisch ausgekuppelt bzw. der Schaftantrieb beendet wird, wenn das momentane Drehmoment M den Optimalwert M„ erreicht.

Ferner sei noch bemerkt, dass man die Grösse des Differentialquotienten dM/da natürlich auch bestimmen kann, indem man an irgendeiner Stelle des annähernd linearen Kurventeils das Verhältnis AM/Aa ermittelt. Man könnte daher den Elektronikteil so ausbilden, dass er den Differenzen- bzw. Differentialquotienten ermittelt, wenn das Drehmoment einen bestimmten vorgegebenen Wert von beispielsweise 0,7 Nm erreicht hat. Man könnte dann das Potentiometer 25 durch ein Potentiometer ersetzen, bei dem der Schleifkontakt beliebig oft gedreht werden kann, wobei der Widerstandwert immer wieder bei Null beginnen würde. Bei einer solchen Ausbildung der Einrichtung wäre es dann nicht mehr notwendig, das Potentiometer auf Null zu stellen,

wenn der Schraubenkopf zur Auflage auf den Knochen gelangt.

Schliesslich sei noch vermerkt, dass man den Optimalwert M0 nicht unbedingt genau proportional zum Differentialquotienten dM/da bzw. zum Differenzenquotienten AM/ Aa festlegen muss. Der Optimalwert M0 soll jedoch derart festgelegt werden, dass er bei zunehmendem Differentialbzw. Differenzenquotienten ebenfalls monoton zunimmt.

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   PATENTANSPRÜCHE

   1. Einrichtung zum Einschrauben einer Schraube (55) in einen Knochen (51) bei einer operativen Knochenbehandlung, mit einem Werkzeug (1), das einen zum Angreifen an der Schraube (55) und zum Drehen von dieser bestimmten Schaft (9) und einen diesen haltenden Halter (3) aufweist, wobei ein Drehmoment-Messorgan (21) vorhanden ist, um die durch den den Schaft (9) übertragenen Drehmomente zu erfassen, dadurch gekennzeichnet, dass das Werkzeug (1) ein Drehwinkel-Messorgan (23) aufweist, um beim Festschrauben einer Schraube (55) den Drehwinkel des Schaftes (9) zu bestimmen, und dass mit den beiden Messorganen (21, 23) verbundene Mittel (65) vorhanden sind, um das Drehmoment und den Drehwinkel in einer vorgegebenen Weise miteinander zu verknüpfen und einen optimalen Wert für das Drehmoment festzulegen.
2. 2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel (65) zur Festlegung des optimalen Wertes M0 des Drehmomentes M derart beschaffen sind, dass der optimale Wert M0 vom Quotienten AM/Aa abhängig gemacht wird, wobei Act eine beim Festschrauben einer Schraube (55) erfolgende Zunahme des Drehwinkels a und AM die beim Drehen der Schraube (55) um den Wert Aa erfolgende Zunahme des Drehmomentes M ist.
3. 3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel (65) zur Festlegung des optimalen Wertes M0 des Drehmomentes derart beschaffen sind, dass sie das Verhältnis M/a bilden und den Quotienten AM/Aa näherungsweise durch das Verhältnis M/a darstellen, wobei M das momentane Drehmoment und a der Drehwinkel ist, um den die Schraube (55) festgedreht wird, nachdem der Kopf (55a) der Schraube (55) beim Einschrauben zur Auflage gelangt ist.
4. 4. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Messorgane (21,23) Messwandler sind, um das Drehmoment und den Drehwinkel in elektrische Grössen umzuwandeln, und dass die Mittel s zur Verknüpfung der beiden Grössen einen Elektronikteil (65) aufweisen.
5. 5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Drehwinkel-Messwandler (23) ein Potentiome-

   io ter (25) mit einem Widerstand (29), einer Welle und einem drehfest mit dieser verbundenen Schleifkontakt (31) aufweist, dass die Welle drehfest mit dem Schaft (9) verbunden oder durch diesen gebildet ist und dass Mittel (35, 39) vorhanden sind, um den Widerstand (29) bezüglich des Kno-

   15 chens (51) unverdrehbar festzuhalten.
6. 6. Einrichtung nach einem der Ansprüche 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Signalgeber (91, 93) vorhanden ist, um beim Festschrauben einer Schraube (55) das Erreichen des optimalen Wertes des Drehmomentes

   20 zu signalisieren.
7. 7. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein akustischer Signalgeber (91) vorhanden ist.
8. 8. Einrichtung nach Ansprüchen 3 und 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektronikteil (65) ein Element (73) aufweist, um eine zum momentanen Drehmoment M proportionale Spannung zu erzeugen, und dass der Ausgang dieses Elementes (73) über das Potentiometer (25) mit dem invertierenden Eingang eines Verstärkers (75) verbunden ist, dessen Ausgang durch einen Gegenkopplungswiderstand (77) ebenfalls mit dem invertierenden Eingang verbunden ist.

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