DE102013111354A1

DE102013111354A1 - Fixateur interne

Info

Publication number: DE102013111354A1
Application number: DE201310111354
Authority: DE
Inventors: Holger Neubert
Original assignee: Technische Universitaet Dresden
Current assignee: Waldemar Link GmbH and Co KG
Priority date: 2012-10-29
Filing date: 2013-10-15
Publication date: 2014-04-30

Abstract

Die Erfindung, die einen Fixateur interne zum Auseinanderbewegen zweier Knochenteile, insbesondere zur Knochenverlängerung oder zur Überbrückung einer Knochenlücke mit einem in den Markraum eines Knochens einführbaren Fixateur interne, welcher zumindest zwei, jeweils an einem der beiden Knochenteile befestigbare Elemente aufweist, wobei die Elemente mittels einer Arbeitseinrichtung, welche zumindest einen Festkörperaktor umfasst, relativ zueinander bewegbar sind, betrifft, liegt die Aufgabe zu Grunde einen vollständig implantierbaren, einfach aufgebauten und handhabbaren, mechanisch verstellbaren Fixateur interne bereitzustellen, wobei für die mechanische Verstellbarkeit vollständig auf die Verwendung von zu implantierenden elektrischen oder elektronischen Elementen, wie beispielsweise Antennen, Motoren oder chemischen Energiespeicher, verzichtet wird. Die Aufgabe wird dadurch gelöst, dass der Festkörperaktor als magnetische Formgedächtnislegierung ausgebildet ist.

Description

Die Erfindung betrifft einen Fixateur interne zum Auseinanderbewegen zweier Teile eines Knochens, insbesondere zur Knochenverlängerung oder zur Überbrückung einer Knochenlücke mit einem in den Markraum eines Knochens einführbaren Fixateur interne, welcher zumindest zwei, jeweils an einem der beiden Knochenteile befestigbare Elemente aufweist, wobei die Elemente mittels einer Arbeitseinrichtung, welche zumindest einen Festkörperaktor umfasst, relativ zueinander bewegbar sind.
In der Unfall- und Wiederherstellungschirurgie werden Fixateure hauptsächlich eingesetzt, um komplizierte Frakturen zu versorgen, Gelenke gewollt zu versteifen oder bestimmte Deformitäten, wie beispielsweise X-Beine, O-Beine oder einen Beinlängenunterschied zu korrigieren. Hinsichtlich der Gestaltung sind zunächst externe und interne Fixateure zu unterscheiden. Bei Fixateuren externe ragen Teile des Fixateurs aus dem Körper des Patienten heraus, Fixateure interne sind vollständig implantiert.
In bestimmten Fällen, wie z.B. der Korrektur einer Beinlänge, ist es notwendig, dass Fixateure während des teilweise recht langen Heilungsprozesses, beispielsweise während der Distraktionsosteogenese, verstellt werden müssen. Prinzipiell können hierzu sowohl externe als auch Fixateure interne verwendet werden. Jedoch weisen Fixateure externe gravierende Nachteile während des Heilungsprozesses auf. So liegen die Infektionsraten an den Eintrittsstellen der mechanischen Teile in den Körper zwischen 30% und 60%. Es besteht ebenfalls die Gefahr einer Ostis, das heißt einer Infektion des Knochengewebes durch die Verbindung des Knochens mit der Körperoberfläche.
Interne Systeme haben diese Nachteile nicht. So sind beispielsweise Distraktionsmarknägel, d.h. in den Hohlraum eines Knochens einführbare Nägel, bekannt, die rein mechanisch arbeitende Ratschensysteme aufweisen, bei denen eine äußere Rotationsbeanspruchung in eine Hubbewegung des teleskopartigen Distraktionsmarknagels umgesetzt wird. Die Hubbewegung überträgt sich dann auf den Kallus, also das neu gebildete Knochengewebe. Nachteil dieser rein mechanischen Systeme ist das Prinzip, aus einer Drehbewegung, d.h. einer bestimmten, in der Bewegungsform vorgegebenen äußeren Beanspruchung, den erforderlichen Hub zu erzeugen. Dies schränkt die Anwendbarkeit erheblich ein.
Eine Weiterentwicklung dieser rein mechanischen Systeme führte zu elektrisch steuerbaren Systemen. EP 0 959 793 B1 offenbart einen solchen Distraktionsmarknagel. Dieser umfasst zwei axial auseinanderfahrbare Elemente. Mittels einer eine Antriebswelle antreibenden Antriebseinheit und mit einer Vorrichtung zur Umsetzung der Rotationsbewegung der Antriebswelle in eine Axialbewegung, sind die beiden Elemente relativ zueinander bewegbar. Die erforderliche Energieeinkopplung für die Antriebseinheit erfolgt hierbei induktiv mittels eines auf der Haut des Patienten platzierten Senders zu einer subkutan implantierten Empfangsantenne. Nachteilig hierbei sind die Komplexität des Systems, die damit verbundenen hohen Kosten sowie die notwendige Antenne für die externe Energieeinkopplung im Körper des Patienten.
Um die Komplexität dieses Systems zu vereinfachen, wird beispielsweise in EP 1 446 062 B1 eine Distraktionsvorrichtung vorgeschlagen, welche zwei axial auseinanderfahrbare Elemente aufweist und die Axialbewegung hierbei jedoch über sogenannte Formgedächtniselemente, welche unter thermischer Beanspruchung ihre Länge verändern, erfolgt. Hierdurch kann auf das Getriebe, welches die Rotationsbewegung der Antriebswelle einer Antriebseinrichtung in eine Axialbewegung umsetzt, verzichtet werden. Zur thermischen Beanspruchung ist diese Distraktionsvorrichtung jedoch mit einer Heizeinrichtung ausgestattet. Diese wiederum wird mittels einer externen Energieeinkopplung, beispielsweise induktiv mit elektrischer Energie versorgt. Die hierfür notwendige Antenne muss weiterhin subkutan implantiert werden. Das System bleibt weiterhin komplex, auch wenn die Antriebseinheit vereinfacht werden konnte.
Die Aufgabe der Erfindung liegt demnach darin, einen vollständig implantierbaren, einfach aufgebauten und handhabbaren, mechanisch verstellbaren Fixateur interne bereitzustellen, wobei für die mechanische Verstellbarkeit vollständig auf die Verwendung von zu implantierenden elektrischen oder elektronischen Elementen, wie beispielsweise Antennen, Motoren oder chemischer Energiespeicher, verzichtet wird.
Die Aufgabe wird durch einen Fixateur interne mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 1 gelöst. In den abhängigen Ansprüchen sind vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen beschrieben.
Es wird ein Fixateur interne zum Auseinanderbewegen zweier Teile eines Knochens, insbesondere zur Knochenverlängerung oder zur Überbrückung einer Knochenlücke mit einem in den Markraum eines Knochens einführbaren Fixateur interne vorgeschlagen, welcher zumindest zwei, jeweils an einem der beiden Knochenteile befestigbare Elemente aufweist und die Elemente mittels einer Arbeitseinrichtung, welche zumindest einen Festkörperaktor umfasst, relativ zueinander bewegbar sind, wobei der Festkörperaktor als magnetische Formgedächtnislegierung ausgebildet ist.
Im Gegensatz zu thermischen Formgedächtnislegierungen, welche zur Veränderung ihrer Form thermische Energie benötigen, zeichnen sich magnetische Formgedächtnislegierungen dadurch aus, dass sie ihre Form entlang einer Wirkungsichtung verändern, beispielsweise bei stabförmiger Geometrie verlängern, wenn sie einem Magnetfeld ausgesetzt sind. Ursächlich dafür sind bewegliche Zwillingsgrenzen in Verbindung mit einer magnetischen Anisotropie dieses Werkstoffes. Vorzugsweise werden hierbei einkristalline NiMnGa-Legierungen verwendet. Der wesentliche Vorteil magnetischer Festkörperaktorenwerkstoffe besteht darin, dass eine hohe Dehnung, ca. einhundertmal größer als bei Piezokeramik, mit einer hohen Dynamik, ca. eintausendmal größer als bei thermischen Formgedächtnislegierungen, gekoppelt ist.
Erfindungsgemäß kann eine Vielzahl von, als magnetische Formgedächtnislegierung ausgebildeten, Festkörperaktoren verwendet werden, um beispielsweise die notwendigen Kräfte zum Auseinanderbewegen zweier Knochenteile zu erzeugen. Hierzu können mehrere dieser Festkörperaktoren parallel angeordnet sein. Sollte die Änderung der Länge eines Festkörperaktors zum Erreichen des benötigten Hubes nicht ausreichen, können mehrere dieser Festkörperaktoren in Reihe angeordnet sein, so dass sich bei gleichzeitiger Verbringung der Festkröperaktoren in ein Magnetfeld deren individuellen Änderungen der Länge überlagern. Eine Ausgestaltung aus parallel nebeneinander und in Reihe hintereinander angeordneten Festkörperaktoren ist erfindungsgemäß möglich.
Erfindungsgemäß ergibt sich hieraus der Vorteil, dass der Fixateur interne umfassend einem Festkörperaktor, welcher als magnetische Formgedächtnislegierung ausgebildet ist, ohne zusätzliche zu implantierende elektrische oder elektronische Elemente von außerhalb des Körpers durch ein Magnetfeld so beeinflusst werden kann, dass die magnetische Formgedächtnislegierung ihre Form ändert. Hierdurch wird eine sehr einfache und kleine Bauweise des Fixateur interne ermöglicht, welcher demnach in einer besonders vorteilhaften Ausgestaltungsform, als rein mechanische Baugruppe ausgeführt sein kann. Es ist jedoch möglich, dass der Fixateur interne in einer anderen Ausgestaltung Sensoren, beispielsweise zur Erfassung von Kräften oder Verschiebungen, aufweist, welche durchaus elektrische oder elektronische Einrichtungen aufweisen.
Durch die Möglichkeit einer Miniatursierung des erfindungsgemäßen Fixateur interne sind Anwendungen denkbar, die nahezu unabhängig von der Größe des zu therapierenden Knochens sind. Hierdurch werden auch Anwendungen in weiteren Implantaten ermöglicht, welche mechanische Antriebsleistung erbringen müssen. So wäre der Einsatz magnetischer Formgedächtnislegierungen beispielsweise in implantierten Insulinpumpen möglich, wodurch deren Baugröße und technische Komplexität drastisch verkleinert werden könnte. Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Arbeitseinrichtung zumindest ein Schubmodul aufweist. Eine Verlängerung des aus einer magnetischen Formgedächtnislegierung bestehenden Festkörperaktors, auch durch Aneinanderreihung mehrerer Festkörperaktoren, reicht nicht aus, um den Fixateur interne auf die für eine Therapie benötigte Länge zu verstellen. Mittels des Schubmoduls der Arbeitseinrichtung kann die Verlängerung des Fixateur interne von der Verlängerung des Festkörperaktors entkoppelt werden. Eine zyklisch wiederkehrende Verlängerung und anschließende Verkürzung des Festkörperaktors wird in eine zyklische Verlängerung des Fixateur interne umgesetzt, die somit lediglich von dessen Gesamtlänge bestimmt und begrenzt wird.
Zweckmäßig ist es hierbei, dass der zumindest eine Festkörperaktor an einem Ende in Wirkungsrichtung am Schubmodul und am anderen Ende entgegengesetzt der Wirkungsrichtung an dem zweiten Element angeordnet ist. Außerdem ist es vorteilhaft, wenn das Schubmodul mit dem ersten Element über zumindest eine erste Festhaltung verbunden ist, so dass eine relative Bewegung des ersten Elementes zu dem Schubmodul in eine erste Bewegungsrichtung gesperrt und in einer zweiten Bewegungsrichtung frei ist. Da eine Verlängerung des Festkörperaktors auf das Schubmodul übertragen wird, kann dieses eine Verlängerung des Festkörperaktors auf das erste Element übertragen. Um die bereits beschriebene zyklische Arbeitsweise des Fixateur interne vorteilhaft zu gestalten, ist es zweckmäßig, eine Festhaltung zwischen dem Schubmodul und dem ersten Element vorzusehen. Mittels der Festhaltung kann eine Verlängerung des Festkörperaktor in eine relative Bewegung des ersten Elementes zum zweiten Element umgesetzt werden, da das Schubmodul das erste Element in die erste Bewegungsrichtung sozusagen vor sich herschiebt und sich dadurch der Fixateur interne verlängert. In der zweiten Bewegungsrichtung, entgegengesetzt zur ersten Bewegungsrichtung, welche also einer Verkürzung des Fixateur interne entsprechen würde, ist eine relative Bewegung des Schubmoduls zum ersten Element frei, so dass sich das Schubmodul, ohne den Fixateur interne zu verkürzen, in die zweite Bewegungsrichtung zurückbewegen kann.
Es ist weiterhin zweckmäßig, dass das erste Element mit dem zweiten Element über zumindest eine zweite Festhaltung verbunden ist, so dass eine relative Bewegung des ersten Elementes zu dem zweiten Element in die erste Bewegungsrichtung frei und in die zweite Bewegungsrichtung gesperrt ist. Hierdurch wird verhindert, dass bei einer Bewegung des Schubmoduls in die zweite Bewegungsrichtung eine relative Bewegung des ersten Elementes zu dem zweiten Element in die zweite Bewegungsrichtung möglich ist, wodurch sich der Fixateur interne dabei nicht verkürzt, sondern seine Länge gleich bleibt.
In einer zweckmäßigen Ausgestaltung ist vorgesehen, dass die erste Festhaltung und die zweite Festhaltung jeweils als Gehemme oder Gesperre ausgebildet sind. Durch eine Festhaltung wird ein gelagertes Teil bei einem Gehemme unvollständig oder bei eine Gesperre vollständig an einer möglichen Bewegung vorübergehend gehindert, wenn mindestens ein weiteres Teil hinzutritt, das Kräfte aufnehmend ist. Das gelagerte Teil kann mit dem Kräfte aufnehmenden Teil hierzu als Formpaarung (Formgehemme, Formgesperre) oder Kraftpaarung (Reibgehemme, Reibgesperre) ausgeführt sein.
Damit sich das Schubmodul in die zweite Bewegungsrichtung bewegen kann, ist es erfindungsgemäß zweckmäßig, dass die Arbeitseinrichtung zumindest ein Rückstellelement umfasst, wobei das zumindest eine Rückstellelement zum Aufbringen einer Rückstellkraft in die zweite Bewegungsrichtung an einem Ende am Schubmodul und am anderen Ende an dem zweiten Element angeordnet ist. Das Rückstellelement kann dabei beispielsweise als eine als Schraubenfeder ausgebildete Zugfeder ausgebildet sein, die dabei so ausgeführt ist, dass sie in ihrem Inneren freibleibenden Kern genug Platz bietet, dass ebenda der Festkörperaktor angeordnet werden kann. Erfindungsgemäß sind auch andere Anordnungen des zumindest einen Rückstellelementes möglich, so dass der zur Verfügung stehende Bauraum, bestmöglich ausgenutzt wird. So ist eine Anordnung der Rückstellelemente in Reihen- und/ oder Parallelschaltung möglich.
Zweckmäßig ist es außerdem, wenn das zumindest eine Rückstellelement zumindest einen Festkörperaktor aufweist, wobei dieser zumindest eine Festkörperaktor als magnetische Formgedächtnislegierung ausgebildet ist. Die Wirkrichtung des Festörperaktors des Rückstellelementes ist dabei der Wirkungsrichtung des Festkörperaktors der Antriebseinrichtung entgegengesetzt.
Es ist weiterhin vorteilhaft, in einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung, dass das erste Element und/oder das zweite Element jeweils zumindest ein Befestigungselement aufweisen, wodurch das erste Element an dem ersten Knochenteil und das zweite Element an dem zweiten Knochenteil befestigbar ist. Hierdurch wird eine Kraftübertragung zwischen dem ersten und dem zweiten Knochenteil ermöglicht, wodurch der Knochenspalt eingestellt oder nachgestellt werden kann. Erfindungsgemäß kann hierzu vorgesehen sein, dass das erste Element und/oder das zweite Element über zumindest eine Durchgangsbohrung senkrecht zur ihrer Oberfläche aufweisen. Bei Anordnung des Fixateur interne an einem Knochen oder im Markraum eines Knochens kann der Knochen beispielsweise mittels einer Schraube oder eines Gewindestiftes mit dem Fixateur interne verbunden werden. Erfindungsgemäß kann vorgesehen sein, dass auf der nach außen zeigenden Oberfläche des ersten und/oder des zweiten Elements ein Außengewinde angeordnet ist, wodurch sich der Fixateur interne mit dem Knochen verbinden lässt. Eine konische Ausgestaltung des ersten und/oder zweiten Elementes ist erfindungsgemäß möglich. Hierdurch kann der Fixateur interne kraftschlüssig über eine Reibpaarung mit dem Knochen verbunden werden.
Zur Führung und Formung des magnetischen Flusses des angelegten magnetischen Feldes kann der Fixateur interne (1) ferromagnetische Elemente aufweisen. Hierdurch kann der magnetische Fluss gezielt in den Bereich der magnetischen Formgedächtnislegierungen geführt werden, wodurch die magnetische Flussdichte durch die magnetischen Formgedächtnislegierungen vergrößert werden kann und hierdurch die erforderliche magnetische Flussdichte einer Magnetfelderzeugungseinrichtung reduziert werden kann.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen und zugehörigen Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigen
1 den Prinzipaufbau eines in den Markraum eines Knochens einführbaren Fixateur interne mit als Zugfedern ausgebildeten Rückstellelementen,
2 einen in den Markraum eines Oberschenkelknochens implantierten Fixateur interne,
3 den Prinzipaufbau eines in den Markraum eines Knochens einführbaren Fixateur interne mit als magnetische Formgedächtnislegierung ausgebildeten Rückstellelementen und
4 einen in den Markraum eines Oberschenkelknochens implantierten Fixateur interne mit als magnetische Formgedächtnislegierung ausgebildeten Rückstellelementen.
Gemäß 1 weist ein erfindungsgemäßer Fixateur interne 1 zwei relativ zueinander bewegbare Elemente 5, 10 auf. Das erste Element 10 und das zweite Element 5 sind vorzugweise rohrförmig und jeweils einseitig verschlossen ausgebildet, so dass das erste Element 10 in das zweite Element 5 einschiebbar ist. Der als magnetische Formgedächtnislegierung ausgebildete Festkörperaktor 7 stützt sich an einem Ende an der außenliegenden Stirnwand 15 des Schubmoduls 11 und am anderen Ende an der innenliegenden Stirnseite 14 des zweiten Elementes 5 ab. Die als Zugfedern ausgebildeten Rückstellelemente 6 sind an einem Ende an der außenliegenden Stirnwand 15 des Schubmoduls 11 und am anderen Ende an der innenliegenden Stirnseite 14 des zweiten Elements 5 angeordnet, so dass sie eine Rückstellkraft form- oder kraftschlüssig in die zweite Bewegungsrichtung 13 übertragen können.
Das Schubmodul 11 ist mittels einer ersten Festhaltung 8 mit dem ersten Element 10 verbunden. Die erste Festhaltung 8 ist hierbei als einseitig wirkendes mechanisches Gesperre ausgebildet, wobei hierzu vorzugsweise auf der nach innen gerichteten Mantelfläche des ersten Elementes 10 eine Vielzahl von Rastnasen 16 angeordnet sind, in welche eine an der nach außen gerichteten Mantelfläche des Schubmoduls 11 angeordnete bewegliche Rastklinke 17 formschlüssig eingreift. Die Rastnasen 16 und die bewegliche Rastklinke 17 sind dabei so ausgerichtet, dass eine relative Bewegung des Schubmoduls 11 zum ersten Element 10 in einer erste Bewegungsrichtung 12 gesperrt und in einer zweite Bewegungsrichtung 13 frei ist.
Das erste Element 10 ist mittels einer zweiten Festhaltung 9 mit dem zweiten Element 5 verbunden. Die zweite Festhaltung 9 ist hierbei als einseitig wirkendes mechanisches Gesperre ausgebildet, wobei hierzu vorzugsweise auf der nach innen gerichteten Mantelfläche des zweiten Elementes 5 eine Vielzahl von Rastnasen 16 angeordnet sind, in welche eine an der nach außen gerichteten Mantelfläche des ersten Elements 10 angeordnete bewegliche Rastklinke 17 formschlüssig eingreift. Die Rastnasen 16 und die bewegliche Rastklinke 17 sind dabei so ausgerichtet, dass eine relative Bewegung des ersten Elementes 10 zum zweiten Element 5 in einer erste Bewegungsrichtung 12 frei und in einer zweite Bewegungsrichtung 13 gesperrt ist.
Im Bereich der verschlossenen Enden des ersten Elementes 10 sowie des zweiten Elementes 5 sind hier nicht dargestellte Befestigungselemente angeordnet, welche vorzugweise als formschlüssige Verbindungselemente ausgebildet sind, mittels derer das erste Element 10 an einem ersten Knochenteil 19 und das zweite Element 5 an einem zweiten Knochenteil 20 befestigbar ist.
Einen implantierten Fixateur interne 1 im Markraum eines Oberschenkelknochens ist in 2 dargestellt, wobei der Oberschenkelknochen durch einen Frakturspalt 4 in den ersten Knochenteil 19 und den zweiten Knochenteil 20 geteilt ist. Mittels der Befestigungselemente 18 wird der Fixateur interne 1 an einem Ende mit dem ersten Element 10 am ersten Knochenteil 19 und am anderen Ende mit dem zweiten Element 5 am zweiten Knochenteil 20 formschlüssig befestigt. So kann eine relative Bewegung des ersten Elementes 10 gegenüber dem zweiten Element 5 auf das ersten Knochenteil 19 und das zweite Knochenteil 10 übertragen werden, wodurch sich die Größe des Frakturspaltes einstellen lässt.
Anhand von 1 und 2 soll die Funktionsweise des Fixateur interne 1 erläutert werden. Durch Einbringen des als magnetische Formgedächtnislegierung ausgebildeten Festkörperaktors 7 in den Wirkbereich einer aktivierten, sich außerhalb des Körpers befindlichen Magnetfelderzeugungseinrichtung 3, verlängert sich der Festkörperaktor 7. Sich an der innenliegenden Stirnwand 14 des zweiten Elements 5 abstützend, überträgt der Festkörperaktor 7 diese Bewegung auf das Schubmodul 11. Da eine relative Bewegung des Schubmoduls 11 zum ersten Element 10 in die erste Bewegungsrichtung 12 gesperrt, eine relative Bewegung des ersten Elementes 10 zum zweiten Element 5 in die erste Bewegungsrichtung 12 aber frei ist, führt eine Verlängerung des Festkörperaktors 7 zu einer relativen Bewegung zwischen dem ersten Element 10 zum zweiten Element 5 in die erste Bewegungsrichtung 12, wodurch sich ebenfalls der Fixateur interne 1 verlängert. Hierdurch kann die Größe des Frakturspaltes 4 eingestellt bzw. nachgestellt werden, wenn sich schon neues Knochengewebe gebildet hat.
Wird der Festkörperaktor 7 aus dem Wirkbereich der aktivierten, sich außerhalb des Körpers befindlichen, Magnetfelderzeugungseinrichtung 3 entfernt oder wird die Magnetfelderzeugungseinrichtung 3 deaktiviert, so verkürzt sich der Formkörperaktor 7 auf seine ursprüngliche Länge. Mittels der Rückstellelemente 6, welche wie oben beschrieben so angeordnet sind, wird eine Rückstellkraft vom zweiten Element 5 auf das Schubmodul 11 in eine zweite Bewegungsrichtung 13 übertragen. Da eine relative Bewegung des Schubmoduls 11 zum ersten Element 10 in die zweite Bewegungsrichtung 13 frei, eine relative Bewegung des ersten Elementes 10 zum zweiten Element 5 in die zweite Bewegungsrichtung 12 aber gesperrt ist, führt die Rückstellkraft zu einer relativen Bewegung zwischen dem Schubmodul 11 zum ersten Element 10 in die zweite Bewegungsrichtung 13, wodurch der Fixateur interne 1 seine Länge nicht ändert. Das Schubmodul 11 kehrt somit in die gleiche Position zurück, die es vor der Verlängerung des Festkörperaktors 7 innehatte. Somit kann durch zyklisches Einbringen des Festkörperaktors 7 in den Wirkbereich der aktivierten Magnetfelderzeugungseinrichtung 3 oder zyklischem Aktiveren und Deaktivieren der Magnetfelderzeugungseinrichtung 3 der Fixateur interne verlängert werden, wobei die Gesamtverlängerung alleinig von der Länge der zweiten Festhaltung 9 entlang der ersten Bewegungsrichtung 12 abhängig ist.
Gemäß 3 weist ein erfindungsgemäßer Fixateur interne 1 zwei relativ zueinander bewegbare Elemente 5, 10 auf. Das erste Element 10 und das zweite Element 5 sind vorzugweise rohrförmig und jeweils einseitig verschlossen ausgebildet, so dass das erste Element 10 in das zweite Element 5 einschiebbar ist. Der als magnetische Formgedächtnislegierung ausgebildete Festkörperaktor 7 stützt sich an einem Ende an der außenliegenden Stirnwand 15 des Schubmoduls 11 und am anderen Ende an der innenliegenden Stirnseite 14 des zweiten Elementes 5 ab. Die als magnetische Formgedächtnislegierung ausgebildeten Rückstellelemente 6 sind an einem Ende in der Wirkungsrichtung an der außenliegenden Stirnwand 15 des Schubmoduls 11 und am anderen Ende entgegengesetzt der Wirkungsrichtung an der innenliegenden Stirnseite 14 des zweiten Elements 5 angeordnet, so dass sie eine Rückstellkraft form- oder kraftschlüssig in die zweite Bewegungsrichtung 13 übertragen können.
Das Schubmodul 11 ist mittels einer ersten Festhaltung 8 mit dem ersten Element 10 verbunden. Die erste Festhaltung 8 ist hierbei als einseitig wirkendes mechanisches Gesperre ausgebildet, wobei hierzu vorzugsweise auf der nach innen gerichteten Mantelfläche des ersten Elementes 10 eine Vielzahl von Rastnasen 16 angeordnet sind, in welche eine an der nach außen gerichteten Mantelfläche des Schubmoduls 11 angeordnete bewegliche Rastklinke 17 formschlüssig eingreift. Die Rastnasen 16 und die bewegliche Rastklinke 17 sind dabei so ausgerichtet, dass eine relative Bewegung des Schubmoduls 11 zum ersten Element 10 in einer erste Bewegungsrichtung 12 gesperrt und in einer zweite Bewegungsrichtung 13 frei ist.
Das erste Element 10 ist mittels einer zweiten Festhaltung 9 mit dem zweiten Element 5 verbunden. Die zweite Festhaltung 9 ist hierbei als einseitig wirkendes mechanisches Gesperre ausgebildet, wobei hierzu vorzugsweise auf der nach innen gerichteten Mantelfläche des zweiten Elementes 5 eine Vielzahl von Rastnasen 16 angeordnet sind, in welche eine an der nach außen gerichteten Mantelfläche des ersten Elements 10 angeordnete bewegliche Rastklinke 17 formschlüssig eingreift. Die Rastnasen 16 und die bewegliche Rastklinke 17 sind dabei so ausgerichtet, dass eine relative Bewegung des ersten Elementes 10 zum zweiten Element 5 in einer erste Bewegungsrichtung 12 frei und in einer zweite Bewegungsrichtung 13 gesperrt ist.
Im Bereich der verschlossenen Enden des ersten Elementes 10 sowie des zweiten Elementes 5 sind hier nicht dargestellte Befestigungselemente angeordnet, welche vorzugweise als formschlüssige Verbindungselemente ausgebildet sind, mittels derer das erste Element 10 an einem ersten Knochenteil 19 und das zweite Element 5 an einem zweiten Knochenteil 20 befestigbar ist.
Einen implantierten Fixateur interne 1 im Markraum eines Oberschenkelknochens ist in 2 dargestellt, wobei der Oberschenkelknochen durch einen Frakturspalt 4 in den ersten Knochenteil 19 und den zweiten Knochenteil 20 geteilt ist. Mittels der Befestigungselemente 18 wird der Fixateur interne 1 an einem Ende mit dem ersten Element 10 am ersten Knochenteil 19 und am anderen Ende mit dem zweiten Element 5 am zweiten Knochenteil 20 formschlüssig befestigt. So kann eine relative Bewegung des ersten Elementes 10 gegenüber dem zweiten Element 5 auf das ersten Knochenteil 19 und das zweite Knochenteil 10 übertragen werden, wodurch sich die Größe des Frakturspaltes einstellen lässt.
Anhand von 3 und 4 soll die Funktionsweise des Fixateur interne 1 mit als magnetische Formgedächtnislegierung ausgebildeten Rückstellelementen 6 erläutert werden. Durch Einbringen des als magnetische Formgedächtnislegierung ausgebildeten Festkörperaktors 7 in den Wirkbereich einer aktivierten, sich außerhalb des Körpers befindlichen Magnetfelderzeugungseinrichtung 3, verlängert sich der Festkörperaktor 7. Die magnetischen Formgedächtnislegierungen der Rückstelleelemente 6 weisen eine dem Festkörperaktor 7 entgegengesetzte Wirkrichtung auf, so dass sie sich im Wirkbereich der Magnetfelderzeugungseinrichtung 3 bei einer Verlängerung des Festkörperaktors 7 verkürzen. Der Effekt der Verkürzung der Rückstellelemente 6 ist üblicherweise kleiner als der Effekt der Verlängerung des Festkörperaktors 7. Sich an der innenliegenden Stirnwand 14 des zweiten Elements 5 abstützend, überträgt der Festkörperaktor 7 diese Bewegung auf das Schubmodul 11, wobei der Festkörperaktor 7 dabei durch deren gleichzeitige Verkürzung von den Rückstellelementen 6 unterstützt wird. Da eine relative Bewegung des Schubmoduls 11 zum ersten Element 10 in die erste Bewegungsrichtung 12 gesperrt, eine relative Bewegung des ersten Elementes 10 zum zweiten Element 5 in die erste Bewegungsrichtung 12 aber frei ist, führt eine Verlängerung des Festkörperaktors 7 zu einer relativen Bewegung zwischen dem ersten Element 10 zum zweiten Element 5 in die erste Bewegungsrichtung 12, wodurch sich ebenfalls der Fixateur interne 1 verlängert. Hierdurch kann die Größe des Frakturspaltes 4 eingestellt bzw. nachgestellt werden, wenn sich schon neues Knochengewebe gebildet hat.
Wird die Magnetfelderzeugungseinrichtung in einem Winkel von 90° um die Wirkrichtung des Festkörperaktors 7 gedreht so verlängern sich die Rückstellelemente 6 entlang ihrer Wirkrichtung, also in Richtung der innenliegenden Stirnwand 14 des zweiten Elementes 5 und der Festkörperaktor 7 verkürzt sich entgegen seiner Wirkrichtung.
Mittels der Rückstellelemente 6, welche wie oben beschrieben so angeordnet sind, wird eine Rückstellkraft vom zweiten Element 5 auf das Schubmodul 11 in eine zweite Bewegungsrichtung 13 übertragen. Da eine relative Bewegung des Schubmoduls 11 zum ersten Element 10 in die zweite Bewegungsrichtung 13 frei, eine relative Bewegung des ersten Elementes 10 zum zweiten Element 5 in die zweite Bewegungsrichtung 12 aber gesperrt ist, führt die Rückstellkraft zu einer relativen Bewegung zwischen dem Schubmodul 11 zum ersten Element 10 in die zweite Bewegungsrichtung 13, wodurch der Fixateur interne 1 seine Länge nicht ändert. Das Schubmodul 11 kehrt somit in die gleiche Position zurück, die es vor der Verlängerung des Festkörperaktors 7 innehatte. Somit kann durch zyklisches drehen der aktivierten Magnetfelderzeugungseinrichtung 3 in einem Winkel von 90° um die Wirkrichtung des Festkörperaktors 7 der Fixateur interne verlängert werden, wobei die Gesamtverlängerung alleinig von der Länge der zweiten Festhaltung 9 entlang der ersten Bewegungsrichtung 12 abhängig ist.
Bezugszeichenliste

1: Fixateur interne
2: äußeres Magnetfeld
3: Magnetfelderzeugungseinrichtung
4: Frakturspalt
5: zweites Element
6: Rückstellelement
7: Festkörperaktor
8: erste Festhaltung
9: zweite Festhaltung
10: erstes Element
11: Schubmodul
12: erste Bewegungsrichtung
13: zweite Bewegungsrichtung
14: innenliegende Stirnwand
15: außenliegende Stirnwand
16: Rastnasen
17: Rastklinke
18: Befestigungselement
19: erster Knochenteil
20: zweiter Knochenteil

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

EP 0959793 B1 [0005]
EP 1446062 B1 [0006]

Claims

Fixateur interne (1) zum Auseinanderbewegen zweier Knochenteile (19, 20), insbesondere zur Knochenverlängerung oder zur Überbrückung einer Knochenlücke (4) mit einem in den Markraum eines Knochens einführbaren Fixateur interne (1), welcher zumindest zwei, jeweils an einem der beiden Knochenteile befestigbare Elemente (10, 5) aufweist, wobei die Elemente (10, 5) mittels einer Arbeitseinrichtung, welche zumindest einen Festkörperaktor (7) umfasst, relativ zueinander bewegbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass der Festkörperaktor (7) als magnetische Formgedächtnislegierung ausgebildet ist.
Fixateur interne (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Arbeitseinrichtung zumindest ein Schubmodul (11) aufweist.
Fixateur interne (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine Festkörperaktor (7) an einem Ende am Schubmodul (11) und am anderen Ende an dem zweiten Element (5) angeordnet ist.
Fixateur interne (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Schubmodul (11) mit dem ersten Element (10) über zumindest eine erste Festhaltung (8) verbunden ist, so dass eine relative Bewegung des ersten Elements (10) zu dem Schubmodul (11) in eine erste Bewegungsrichtung (12) gesperrt und in eine zweite Bewegungsrichtung (13) frei ist.
Fixateur interne (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Element (10) mit dem zweiten Element (5) über zumindest eine zweite Festhaltung (9) verbunden ist, so dass eine relative Bewegung des ersten Elements (10) zu dem zweiten Element (5) in die erste Bewegungsrichtung (12) frei und in die zweite Bewegungsrichtung (13) gesperrt ist.
Fixateur interne (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Festhaltung (8) und die zweite Festhaltung (9) jeweils als Gehemme oder Gesperre ausgebildet sind.
Fixateur interne (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Arbeitseinrichtung zumindest ein Rückstellelement (6) umfasst, wobei das zumindest eine Rückstellelement (6) zum Aufbringen einer Rückstellkraft in die zweite Bewegungsrichtung (13) an einem Ende am Schubmodul (11) und am anderen Ende an dem zweiten Element (5) angeordnet ist.
Fixateur interne (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das zumindest eine Rückstellelement (6) zumindest einen Festkörperaktor (7) aufweist, wobei dieser zumindest eine Festkörperaktor (7) als magnetische Formgedächtnislegierung ausgebildet ist.
Fixateur interne (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Element (10) und/ oder das zweite Element (5) jeweils zumindest ein Befestigungselement aufweisen, wodurch das erste Element (10) an dem ersten Kochenteil (19) und das zweite Element (5) an dem zweiten Knochenteil (20) befestigbar ist.
Fixateur interne (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Fixateur interne (1) ferromagnetische Elemente zur Führung und Formung des magnetischen Flusses aufweist.