DE102006054534A1 - Fixationselement für Knochenfragment - Google Patents

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Abstract

Befestigungselement, insbesondere Dübel, für die Fixation von Knochenfragmenten oder dergleichen, welches wenigstens zwei parallel zueinander verlaufende äußere Teilelemente und ein Spreizelement aufweist, die derart gestaltet und zueinander angeordnet sind, dass das Befestigungselement mittels des Spreizelementes von einem kompakten Zustand in einen expandierten Zustand zu überführen ist, wobei die zwei Teilelemente einen Freiraum für das Spreizelement einschließen, welcher parallel zur Längsachse des Befestigungselementes verlaufende Gleitflächen für das Spreizelement aufweist, die im kompakten Zustand des Befestigungselementes einen Abstand voneinander haben, der geringer ist als der Abstand, den ebenfalls parallel zur Längsachse des Befestigungselementes verlaufende Gleitflächen des Spreizelementes voneinander haben, wobei die den Freiraum begrenzenden Gleitflächen der Teilelemente und die Gleitflächen des Spreizelementes derart gestaltet und relativ zueinander angeordnet sind, dass ein Einführen des Spreizelementes in den Freiraum zwischen den Teilelementen die Teilelemente in lateraler Richtung auseinander treibt und das Befestigungselement in seinen lateral expandierten Zustand überführt, wobei die Teilelemente dem Befestigungselement in seinem kompakten Zustand eine zylindrische Grundform mit einem Durchmesser zwischen 3 und 7 mm und einer Länge von über 60 mm verleihen und sich in Längsrichtung des Befestigungselements in seinem kompakten Zustand ...

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Befestigungselement, insbesondere einen Dübel, für die Fixation von beispielsweise Knochenfragmenten, also ein Befestigungselement für den chirurgischen Einsatz.
  • Das Befestigungselement ist in Längsrichtung in wenigstens zwei Teilelemente geteilt und weist ein Spreizelement auf. Diese Elemente sind derart gestaltet und zueinander angeordnet, dass das Befestigungselement mittels des Spreizelementes von einem kompakten Zustand in einen expandierten Zustand zu überführen ist. Dazu schließen die beiden Teilelemente einen Freiraum für das Spreizelement ein, welcher parallel zur Längsachse des Befestigungselementes verlaufende Gleitflächen für das Spreizelement aufweist. Die Gleitflächen haben im kompakten Zustand des Befestigungselementes einen Abstand voneinander, der geringer ist als der Abstand, den ebenfalls parallel zur Längsachse des Befestigungselementes verlaufende Gleitflächen des Spreizelementes voneinander haben. Dadurch bewirkt ein Einführen des Spreizelementes in den Freiraum zwischen den Teilelementen, dass die Teilelemente in lateraler Richtung auseinander getrieben werden und das Befestigungselement seinen lateral expandierten Zustand annimmt.
  • Ein derartiges Befestigungselement ist beispielsweise aus der WO 96/16607 bekannt.
  • Derartige Befestigungselemente werden beispielsweise nach Art eines Dübels zur Fixation von Knochenelementen verwendet. Dazu wird das Befestigungselement in eine Bohrung eingesetzt und anschließend mit Hilfe des Spreizelementes gespreizt. Aufgrund der Spreizung wird das Befestigungselement an den beiden Knochenfragmenten fixiert und fixiert auf diese Weise auch die beiden Knochenelemente relativ zueinander.
  • Das bekannte Befestigungselement eignet sich jedoch nicht für die Behandlung eines Oberschenkelhalsbruchs. Hierbei gilt es, den Kopf des Femurs (Caput femoris) mit dem Schaft des Femurs (corpus ossis femoris) zu verbinden. Dies geschieht üblicherweise über ein Verbindungselement, z.B. eine oder mehrere Schrauben, welches sich vom Schaft her durch den Hals(collum femoris) in den Kopf des Oberschenkels hinein erstreckt.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Befestigungselement der aus WO 96/16607 bekannten Art zu schaffen, das einen erweiterten Einsatzbereich aufweist und hinsichtlich seiner Handhabung verbessert ist.
  • Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch ein Befestigungselement der eingangs genannten Art gelöst, welches in seinem kompakten Zustand eine zylindrische Grundform mit einem Durchmesser zwischen 3 und 7 mm und eine Länge von über 60 mm besitzt. In Längsrichtung des Befestigungselementes wechseln sich Längsabschnitte mit rundem Querschnitt und solche mit sternförmigem Querschnitt ab. Der sternförmige Querschnitt der entsprechenden Längsabschnitte wird durch prismenförmige Längsrippen auf der Außenseite dieser Längsabschnitte gebildet. Der Durchmesser der Längsabschnitte mit rundem Querschnitt ist geringer, als der Durchmesser der Längsabschnitte mit sternförmigem Querschnitt.
  • Durch Einführen des Spreizelementes, das in Bezug auf den von den Teilelementen eingeschlossenen Freiraum ein Übermaß besitzt, werden die beiden Teilelemente um ein durch das Übermaß des Spreizelementes exakt vorgegebenes Maß parallel auseinander getrieben.
  • Ein derartiges Befestigungselement lässt sich in seinem kompakten Zustand vorteilhaft in eine kreisrunde Bohrung einführen, die vom Knochenäußeren durch die Bruchfläche hindurch bis in einen weiteren Knochenteil hineinragt. Wird das erfindungsgemäße Befestigungselement von außen in eine derartige Bohrung eingeführt, kann es anschließend mit Hilfe des Spreizelementes expandiert werden und fixiert auf diese Weise die beiden Knochenteile über die Bruchfläche hinweg zueinander. Dabei ist es vorgesehen, dass das Befestigungselement eine Überlänge besitzt und somit proximal aus der Bohrung hinausragt. Der überstehende Teil des Befestigungselementes kann dann abgeschnitten werden.
  • Vorteilhafterweise besteht das Befestigungselement aus einem thermoplastischen Material, so dass das Befestigungselement mit Hilfe eines heißen Drahtes abgeschnitten werden kann. Dabei kommt es im günstigsten Fall zusätzlich zu einer Verschweißung zwischen den äußeren Teilelementen des Befestigungselementes und dem Spreizelement.
  • Ebenso ist es vorteilhaft, wenn das Material, aus dem die Elemente des Befestigungselementes bestehen, bioresorbierbar ist, so dass das Befestigungselement nach dem Heilen des Bruches vom Körper allmählich abgebaut wird. Ein geeigneter, biokompatibler Werkstoff ist beispielsweise ein Polylactid.
  • Das Befestigungselement kann darüber hinaus günstiger Weise Osteosynthese stimulierende Substanzen wie beispielsweise knochenmorphogene Proteine (bone morphogenic proteins) enthalten, die das Knochenwachstum weiter fördern. Idealerweise ist der Werkstoff des Befestigungselementes derart optimiert, dass die Abgabe solcher knochenwachstumsfördernder Substanzen in einer für den gewünschten Heilungsprozess geeigneten Dosis erfolgt.
  • In Bezug auf die äußere Geometrie des Befestigungselementes ist es günstig, wenn die Längsabschnitte mit rundem Querschnitt eine Länge zwischen 0,5 und 1,5 mm besitzen, während die Längsabschnitte mit sternförmigem Querschnitt vorzugsweise eine Länge zwischen 1 und 3 mm besitzen. Diese Geometrie erlaubt ein wirkungsvolles Verkrallen des expandierten Befestigungselementes im jeweiligen Knochen.
  • In Bezug auf die innere Geometrie des Befestigungselementes ist es günstig, wenn sowohl der Freiraum als auch das Spreizelement einen im Wesentlichen rechteckigen Querschnitt besitzen. Dabei ist der im Wesentlichen rechteckige Querschnitt des Spreizelementes an den Ecken vorzugsweise abgerundet. In Längsrichtung weist das Spreizelement distal einen sich zum distalen Ende hin verjüngenden Längsabschnitt auf, der es erlaubt, das Spreizelement mit diesem Längsabschnitt voran in den Freiraum zwischen den beiden äußeren Teilelementen des Befestigungselementes einzuführen, wenn dieses sich in seinem kompakten Zustand befindet.
  • Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn die Trennfläche zwischen den beiden äußeren Teilelementen derart verspringt, dass die beiden Teilelemente auch im expandierten Zustand des Befestigungselementes wenigstens nicht in Längsrichtung zueinander verschieblich sind und möglichst auch nicht in lateraler Richtung. Dazu weist eines der beiden Teilelemente vorzugsweise über eine Haupttrennfläche hinausragende Vorsprünge auf, die in entsprechende Ausnehmungen in dem jeweils anderem Teilelement eingreifen. Derartige Vorsprünge sind vorzugsweise jedem dritten Längsabschnitt mit sternförmigem Querschnitt zugeordnet.
  • Die Erfindung soll nun anhand eines Ausführungsbeispiels mit Bezug auf die Figuren näher erläutert werden. Von den Figuren zeigen:
  • 1: eine Explosionsansicht des Befestigungselementes mit seinen beiden äußeren Teilelementen und dem Spreizelement;
  • 2: eine Ansicht des Befestigungselementes in seinem kompakten Zustand; und
  • 3: eine Ansicht des Befestigungselementes in seinem expandierten Zustand.
  • 1 zeigt eine bevorzugte Ausführungsvariante eines Befestigungselementes 10. Dieses Befestigungselement 10 besitzt zwei äußere Teilelemente 12 und 14, die ein Spreizelement 16 einschließen.
  • 2 zeigt das Befestigungselement 10 in seinem kompakten Zustand, in dem die beiden äußeren Teilelemente 12 und 14 unmittelbar aufeinander aufliegen. Zu erkennen ist, dass die beiden Teilelemente einen Freiraum 18 einschließen, in den das Spreizelement 16 eingeführt werden kann.
  • 3 zeigt das Befestigungselement 10 in seinem expandierten Zustand, bei dem das Spreizelement 16 in den Freiraum 18 eingeschoben ist.
  • Die beiden äußeren Teilelemente 12 und 14 sind so gestaltet, dass sie in dem in 2 dargestellten, kompakten Zustand des Befestigungselementes 10 diesem eine zylindrische Grundform verleihen, bei der sich Längsabschnitte 20 mit kreisrundem Querschnitt und Längsabschnitte 22 mit sternförmigem Querschnitt abwechseln. Das gesamte Befestigungselement 10 hat im Ausführungsbeispiel eine Länge von 60 mm und einen maximalen Durchmesser im Bereich der Längsabschnitte 22 mit sternförmigem Querschnitt von 5 mm. Der Durchmesser der Längsabschnitte 20 mit kreisrundem Querschnitt ist erkennbar etwas geringer als der Durchmesser der Längsabschnitte mit sternförmigem Querschnitt. Wie 2 ebenfalls zu entnehmen ist, rührt der sternförmige Querschnitt der Längsabschnitte 22 von prismenförmigen Längsrippen auf der Außenseite dieser Längsabschnitte her.
  • Die beiden äußeren Teilelemente 12 und 14 sind entlang einer Trennfläche 24 voneinander getrennt, die zu großen Teilen genau in der Mitte des Befestigungs elementes 10 verläuft und eben ist. Auf Höhe eines jeden dritten Abschnitts 22 mit sternförmigem Querschnitt verspringt die Trennfläche derart, dass das eine äußere Teilelement 12 in Richtung des anderen Teilelementes 14 ragende Vorsprünge 26 aufweist, die in entsprechende Ausnehmungen 28 an dem anderen äußeren Teilelement 14 eingreifen. Diese Vorsprünge 26 beziehungsweise Ausnehmungen 28 sind so angeordnet, dass sich die beiden Teilelemente 12 und 14 weder im kompakten Zustand des Spreizelementes 10 (siehe 2) noch im expandierten Zustand (siehe 3) des Spreizelementes 10 in Längsrichtung oder in seitlicher Richtung relativ zueinander verschieben können.
  • Jeweils entlang der Längsrichtung der beiden äußeren Teilelemente 12 und 14 verlaufende Vertiefungen 30 beziehungsweise 32 definieren den Freiraum 18 zwischen den beiden äußeren Teilelementen 12 und 14, in den das Spreizelement 16 eingesetzt werden kann. Wie den Figuren zu entnehmen ist, besitzt der Freiraum 18 im Wesentlichen über seine gesamte Länge einen einheitlichen rechteckigen Querschnitt, der an den Ecken etwas abgerundet ist. Im Bereich des distalen Endes des Befestigungselementes 10 verjüngt sich der Freiraum 18 etwas.
  • Das Spreizelement 16 besitzt einen Querschnitt, der dem Querschnitt des Freiraums 18 im Wesentlichen entspricht. Jedoch ist die Ausdehnung des Spreizelementes 16 in der quer zur Trennfläche 24 verlaufenden Richtung etwas größer als die entsprechende Ausdehnung des Freiraums 18, damit das Spreizelement 16 das Befestigungselement 10 auch tatsächlich aufspreizt, wenn es in den Freiraum 18 eingeschoben wird. Damit sich das Spreizelement 16 ohne weiteres in den Freiraum 18 einschieben lässt, auch wenn sich das Befestigungselement 10 zunächst in seinem kompakten Zustand befindet, nimmt die entsprechende Ausdehnung des Spreizelementes 16 im Bereich des distalen Endes kontinuierlich bis auf ein Maß ab, das es erlaubt, das Spreizelement 16 mit seinem distalen Ende voran in den Freiraum 18 des Befestigungselementes in dessen kompakten Zustand einzuführen.
  • Die beiden äußeren Teilelemente 12 und 14 sowie das Spreizelement 16 bestehen jeweils aus einem bioresorbierbaren Thermoplast, vorzugsweise einem Polylactid, welches die Eigenschaft besitzt, dass es nach Implantation vom menschlichen Körper allmählich abgebaut wird, so dass nach Verheilung eines Bruches, der Mittels des Befestigungselementes 10 fixiert wurde, kein Implantat mehr aus dem menschlichen Körper entfernt werden muss. Der Werkstoff der beiden äußeren Teile 12 und 14 sowie des Spreizelementes 16 hat darüber hinaus die Eigenschaft, mit einem heißen Draht geschnitten werden zu können, so dass das Befestigungselement 10 in Bezug auf eine Bohrung in einem Knochen eine Überlänge besitzen und nach Implantation und Einführen des Spreizelementes 16 derart beschnitten werden kann. Ein außen über den Knochen überstehender Teil des Befestigungselementes 10 kann somit leicht abgeschnitten werden. Das Abschneiden erfolgt vorzugsweise mit einem Gerät, das einen elektrisch beheizten Schneiddraht aufweist, mit dem sich der thermoplastische Werkstoff des Befestigungselementes 10 leicht schneiden lässt. Dabei kommt es vorteilhafter Weise zu einer Verschweißung der beiden äußeren Teilelemente 12 und 14 mit dem Spreizelement 16 im Bereich der Schnittstelle.
  • Der Werkstoff der beiden äußeren Teilelemente 12 und 14 und gegebenenfalls auch des Spreizelementes ist darüber hinaus vorzugsweise mit einer knochenwachstumsstimulierenden Substanz bestückt, die das Befestigungselement 10 nach seiner Implantation in einer Dosis abgibt, die geeignet ist, das Knochenwachstum in einer für den Heilungsprozess förderlichen Weise zu stimulieren.
  • Nicht dargestellte Varianten des erfindungsgemäßen Befestigungselementes weichen von den in 1 bis 3 dargestellten Befestigungselement 10 vor allem hinsichtlich der Länge ab, die größer sein kann, als die des dargestellten Befestigungselementes 10. Auch geringfügige Abweichungen des Durchmessers sind möglich. So kann dieser bis zu 1 mm geringer oder bis zu 2 mm größer sein, als der Durchmesser des dargestellten Befestigungselementes. Insgesamt besitzt das Befestigungselement aus den 1 bis 3 jedoch eine Geometrie, die in vorteilhafter Weise weitgehend für die beabsichtigte Anwendung, beispielsweise die Behandlung von Oberschenkelhalsbrüchen, optimiert ist.

Claims (11)

  1. Befestigungselement (10), insbesondere Dübel, für die Fixation von Knochenfragmenten oder dergleichen, welches wenigstens zwei parallel zueinander verlaufende äußere Teilelemente (12, 14) und ein Spreizelement (16) aufweist, die derart gestaltet und zueinander angeordnet sind, dass das Befestigungselement (10) mittels des Spreizelementes (16) von einem kompakten Zustand in einen expandierten Zustand zu überführen ist, wobei die zwei Teilelemente (12, 14) einen Freiraum (18) für das Spreizelement (16) einschließen, welcher parallel zur Längsachse des Befestigungselementes (10) verlaufende Gleitflächen für das Spreizelement (16) aufweist, die im kompakten Zustand des Befestigungselementes (10) einen Abstand voneinander haben, der geringer ist als der Abstand, den ebenfalls parallel zur Längsachse des Befestigungselementes (10) verlaufende Gleitflächen des Spreizelementes voneinander haben, wobei die den Freiraum (16) begrenzenden Gleitflächen der Teilelemente (12, 14) und die Gleitflächen des Spreizelementes (16) derart gestalt und relativ zueinander angeordnet sind, dass ein Einführen des Spreizelementes (16) in den Freiraum (18) zwischen den Teilelementen (12, 14) die Teilelemente (12, 14) in lateraler Richtung auseinander treibt und das Befestigungselement (10) in seinen lateral expandierten Zustand überführt, dadurch gekennzeichnet, dass die Teilelemente (12, 14) dem Befestigungselement (10) in seinem kompakten Zustand eine zylindrische Grundform mit einem Durchmesser zwischen 3 und 7 mm und einer Länge von über 60 mm verleihen, und sich in Längsrichtung des Befestigungselements (10) in seinem kompakten Zustand Längsabschnitte (20) mit runden Querschnitt und solche (22) mit sternförmigen Querschnitt, der jeweils von prismenförmigen Längsrippen auf der Außenseite dieser Längsabschnitte (20, 22) gebildet ist, abwechseln, wobei der Durchmesser der Längsabschnitte (20) mit rundem Quer schnitt geringer ist, als der Durchmesser der Längsabschnitte (22) mit sternförmigem Querschnitt.
  2. Befestigungselement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Längsabschnitte (20) mit rundem Querschnitt eine Länge zwischen 0,5 und 1,5 mm haben.
  3. Befestigungselement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Längsabschnitte (22) mit sternförmigem Querschnitt eine Länge zwischen 1 und 3 mm haben.
  4. Befestigungselement nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Längsabschnitte (20) mit rundem Querschnitt Zylinderform haben.
  5. Befestigungselement nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Freiraum (18) und das Spreizelement (16) jeweils einen rechteckigen Querschnitt besitzen.
  6. Befestigungselement nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Befestigungselement in Längsrichtung entlang einer Trennfläche (24) zweigeteilt und somit zwei Teilelemente aufweist, die den Freiraum einschließen, wobei das Querschnittsmaß des Freiraums in einer parallel zum größten Teil der Trennfläche verlaufenden Richtung dem Querschnittsmaß des Spreizelementes entspricht und das Spreizelement in einer quer zum größten Teil der Trennfläche verlaufenden Richtung ein Querschnittsmaß aufweist, dass über den größten Teil der Länge des Spreizelementes gleich bleibend und größer als das Querschnittsmaß des Freiraums in der entsprechenden Richtung ist.
  7. Befestigungselement nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Spreizelement (16) an seinem distalen Ende keilförmig angespitzt ist und sich in distale Richtung bis auf eine Querschnittsmaß verjüngt, dass geringer ist als das Querschnittsmaß des Freiraum im kompakten Zustand des Befestigungselements.
  8. Befestigungselement nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Befestigungselement aus bioresorbierbarem Kunststoff besteht.
  9. Befestigungselement nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der bioresorbierbare Kunststoff ein Polylactid ist oder enthält.
  10. Befestigungselement nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass der bioresorbierbare Kunststoff ein Thermoplast ist, dass mittels eines heißen Drahtes zu schneiden ist.
  11. Befestigungselement nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Befestigungselement nach Implantation Osteosynthese stimulierende Substanzen abgibt.
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