DE102018105223A1 - Vorrichtung zur externen Fixierung von Knochenbrüchen - Google Patents

Vorrichtung zur externen Fixierung von Knochenbrüchen Download PDF

Info

Publication number
DE102018105223A1
DE102018105223A1 DE102018105223.5A DE102018105223A DE102018105223A1 DE 102018105223 A1 DE102018105223 A1 DE 102018105223A1 DE 102018105223 A DE102018105223 A DE 102018105223A DE 102018105223 A1 DE102018105223 A1 DE 102018105223A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
joint
spring
elements
central
tensile force
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
DE102018105223.5A
Other languages
English (en)
Inventor
Heiko Durst
Martin Stuiber
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Individual
Original Assignee
Individual
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Individual filed Critical Individual
Priority to DE102018105223.5A priority Critical patent/DE102018105223A1/de
Priority to PCT/EP2019/053564 priority patent/WO2019170377A1/de
Publication of DE102018105223A1 publication Critical patent/DE102018105223A1/de
Ceased legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B17/00Surgical instruments, devices or methods, e.g. tourniquets
    • A61B17/56Surgical instruments or methods for treatment of bones or joints; Devices specially adapted therefor
    • A61B17/58Surgical instruments or methods for treatment of bones or joints; Devices specially adapted therefor for osteosynthesis, e.g. bone plates, screws, setting implements or the like
    • A61B17/60Surgical instruments or methods for treatment of bones or joints; Devices specially adapted therefor for osteosynthesis, e.g. bone plates, screws, setting implements or the like for external osteosynthesis, e.g. distractors, contractors
    • A61B17/64Devices extending alongside the bones to be positioned
    • A61B17/6416Devices extending alongside the bones to be positioned with non-continuous, e.g. hinged, pin-clamp connecting element

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Orthopedic Medicine & Surgery (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Surgery (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
  • Heart & Thoracic Surgery (AREA)
  • Medical Informatics (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Surgical Instruments (AREA)

Abstract

Beschrieben wird eine Vorrichtung 1 zur externen Fixierung von Knochenfragmenten 62, 62' eines Patienten mit einer außerhalb des Körpers des Patienten anordenbaren Stütze 11 aus einer Mehrzahl von aneinander gereihten Gelenkelementen 2, 2'. An der Stütze 11 sind mindestens zwei mit ihrem proximalen Ende 41 im Knochengewebe 61 des Patienten verankerbare, perkutan anordenbare Pins 4 befestigbar und in ihrer räumlichen Lage zueinander fixierbar. Die Gelenkelemente 2, 2' sind auf einem zentralen Zugkraftelement 3 aufgereiht und weisen eine obere Kugelgelenkfläche in Form einer äußeren Kugelscheibenoberfläche 21 und eine als Gelenkpfanne ausgebildete untere Kugelgelenkfläche in Form einer inneren Kugelscheibenoberfläche 22 auf. Jeweils zwei benachbarte Gelenkelemente 2, 2' bilden zusammen ein Kugelgelenk, wobei die einzelnen Kugelgelenke und damit die Stütze 11 durch eine Zugkraftbeaufschlagung des zentralen Zugkraftelements 3 reversibel kraftschlüssig fixierbar sind. Die Gelenkelemente 2, 2' sind derart ausgestaltet, dass ein Pin 4 durch die Zugkraftbeaufschlagung des zentralen Zugkraftelements 3 kraftschlüssig an der Stütze 11 befestigbar ist. Zumindest zwischen zwei benachbarten, zusammen ein Kugelgelenk bildenden Gelenkelementen 2, 2' ist zumindest ein Federelement 85 angeordnet, wobei die einzelnen Kugelgelenke und damit die Stütze 11 durch die Zugkraftbeaufschlagung des zentralen Zugkraftelements 3 entgegen der Federkraft des zumindest einen Federelements 85 reversibel kraftschlüssig fixierbar sind.

Description

  • Technisches Gebiet
  • Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur externen Fixierung von Knochenbrüchen.
  • Stand der Technik
  • Ein „Fixateur externe“ ist eine außerhalb des Körpers angebrachte Vorrichtung zur externen Fixierung von Knochenbrüchen eines Patienten. Die Vorrichtung, die über Metall-Gewindestangen, so genannte Pins, am Knochen fixiert ist, wird in der Regel bei offenen Frakturen mit Weichteilschädigungen oder bei Mehrfachverletzten angewendet. Bei Notfalloperationen von Mehrfachverletzten ist es oft notwendig, die definitive Versorgung von Knochenbrüchen an Extremitäten, beispielsweise an Ober- oder Unterschenkel, zugunsten lebensbedrohlicher, weiterer Verletzungen zu verschieben, um das Leben des Patienten nicht zu riskieren. Nach einer ersten Reposition der Fraktur wird diese mit einem äußeren Gestell, dem Fixateur externe, provisorisch stabilisiert. Bei offenen Brüchen wiederum kann es ebenfalls notwendig sein, die Fraktur mit einem Fixateur externe zu stabilisieren, da eine definitive primäre Bruchversorgung mittels Platte, Schraube oder Nagel die Gefahr einer postoperativen Infektion erhöhen würde. Der spätere Abbau des Fixateur externe und die definitive Knochenstabilisierung mittels Platte und Schrauben oder mit Nägeln erfolgt bei offenen Brüchen nach Erreichen einer sauberen Wunde bzw. bei mehrfachverletzten Patienten nach Erreichen eines stabilen Zustands.
  • Beim sogenannten Pin-Fixateur werden Pins, zum Beispiel Schanz'sche Schrauben oder Steinmann-Nägel, im Knochengewebe verankert. Solche Pins sind in der Regel Stahlstifte mit standardisierten Abmessungen. Nach erfolgtem Einrichten des Knochenbruches werden die Pins mit einem starren äußeren Gestell fest miteinander verbunden, welches häufig aus miteinander verbundenen Stangen oder Röhren besteht. Alternative Formen sind der Zangen-Fixateur, der Ring- bzw. Halo-Fixateur, und kombinierte Vorrichtungen, sogenannte Hybridfixateure.
  • Wenn ein Patient in die Notfallaufnahme eingeliefert wird, der eine höhergradige offene Fraktur (Grad 3°b oder 3°c) erlitten hat, darf diese Fraktur nicht direkt mit Platte oder Nagel stabilisiert werden. Stattdessen wird in diesen Fällen zunächst ein Fixateur externe montiert, nach einigen Tagen erfolgt dann die endgültige Versorgung der Fraktur. Der Fixateur externe wird abgebaut und es erfolgt eine definitive Osteosynthese zum Beispiel mittels Platte oder Nagel.
  • Die Montage eines Fixateur externe ist bei den bekannten Modellen oft sehr zeitaufwändig, da nach der Einrichtung des Bruches in der Regel viele Schrauben angezogen und bei ungenügender Stellung zur Korrektur wieder gelöst und neu angezogen werden müssen. Wenn mehrere Stellungskorrekturen notwendig sind, kann dieser Vorgang sehr lange dauern. Da es sich in Notfallsituationen bei Patienten mit höhergradig offenen Frakturen oft um Schwerverletzte mit weiteren Verletzungen beispielsweise an Brustkorb oder Bauch handelt, sollte die erste Versorgung des Knochenbruchs so schnell als möglich abgeschlossen werden, damit der Patient möglichst bald auf die Intensivstation verlegt werden kann. Die bisherigen Fixateur-Systeme lassen dies aus den oben genannten Gründen nicht zu. Verschiedene Ausführungsformen von Fixateurs externes erschweren zudem die anatomische Einstellung der Bruchfragmente, da vier oder mehr Knochenpins auf einer Geraden ausgerichtet werden müssen, was aufgrund der Pin-Position erschwert oder unmöglich sein kann. Zudem ist die Bauweise der bekannten Stangen- und Röhren-Fixateur-Systeme oft voluminös und sperrig.
  • Es wurde eine Reihe von Fixateur-Systemen entwickelt, die eine bessere Anpassung des Fixateur externe an die jeweiligen speziellen Gegebenheiten eines Bruchs erlauben sollen.
  • DE 101 25 742 C1 zeigt einen Fixateur externe, bei dem eine Reihe von verschiedenen, mit einer Durchgangsöffnung versehenen Einzelmodulen auf ein Spannseil aufgezogen werden. Die verschiedenen Typen von Einzelmodulen weisen unterschiedliche Längen und/oder Anschlusswinkel auf. Zudem sind spezielle Anschlusselemente für Knochen-Pins und Haltestangen vorgesehen. Die einzelnen Elemente verfügen an einer stirnseitigen Anschlussfläche jeweils über vier Zapfen und an der gegenüberliegenden Seite über vier Vertiefungen, so dass jeweils zwei aufeinander folgende Einzelmodule mit vier verschiedenen Drehwinkeln zueinander formschlüssig angeordnet werden können. Nach dem Anpassen des Fixateurs wird das Spannseil verspannt. Die Einzelmodule sind nun auch in Richtung des Spannseils kraftschlüssig miteinander verbunden. Der genannte Fixateur externe erlaubt nur eine relative grobe Anpassung an die anatomischen Verhältnisse. Nach dem Auffädeln auf das Spannseil ist zudem eine Feinjustierung bzw. Anpassung an die Lage der Pins nicht mehr möglich. Die Knochenschrauben werden deshalb erst nach dem Erstellen des Fixateurs in den Knochen eingedreht.
  • US 5,944,719 zeigt einen Fixateur externe, bei dem eine Kette von Kugelgelenken und Manschetten mit einem Spannseil gespannt und unter Zug versteift wird. Eine Mehrzahl von Manschettenelementen verfügt über schwenkbare Pin-Haltevorrichtungen, mit denen im Knochengewebe angebrachte Pins am Fixateur externe befestigt werden können. Dazu muss der Pin mit seinem distalen Ende über eine Mutter mit den Pin-Haltevorrichtungen verbunden werden. Der Abstand des Fixateurs vom Knochen ist also von der Länge der Pins vorgegeben, weshalb diese nur relativ kurz ausgebildet sein dürfen. Aufgrund der Kugelgelenke ist der Fixateur beweglich und in der Formgebung genau an die anatomische Situation anpassbar. Da jedoch die Position der Haltevorrichtungen auf dem Fixateur vorgegeben ist bzw. der Fixateur beim Zusammenbau entsprechend vorbereitet werden muss, ist die genannte Vorrichtung vor allem für vorbereitete Operationen geeignet, jedoch weniger für eine Erstversorgung unter hohem Zeitdruck.
  • Eine ähnliche Vorrichtung mit einer mittels eines Spannseils versteifbaren Kette von Kugelgelenken zeigt WO 99/20194 A1 . In einer Ausführungsform werden anstelle der mit den Pin-Haltevorrichtungen ausgestatteten Kugelgelenkelemente nachträglich an der Fixateurkette anbringbare Manschetten mit Pin-Haltevorrichtungen verwendet, so dass die Lage der Haltevorrichtungen schneller an die tatsächliche Lage der Pins angepasst werden kann.
  • WO 03/068085 A1 zeigt eine Variante eines Fixateurs mit Kugelgelenkelementen analog zur oben genannten Vorrichtung, bei welchem die Verbindungen zwischen den einzelnen Kugelgelenken mittels eines Schnellspannhebelverschlusses fixiert bzw. gelöst werden. Dies erlaubt einen sequentiellen Aufbau des Fixateurs aus einzelnen Teilen vor Ort. Jedoch kann bei dieser Ausführungsform die Gesamtform nicht so schnell angepasst werden, weil zuerst eine Vielzahl von Verschlüssen gelöst werden muss.
  • Aus der US 2003/187432 A1 ist eine Vorrichtung zur externen Fixierung von Knochenfragmenten bekannt. Die Vorrichtung umfasst eine Mehrzahl von modularen Komponenten, die jeweils aus einem nichtmetallischen Material gebildet sind. Dabei ist an einem Ende einer auf eine gewünschte Länge zugeschnittenen Stange ein Verriegelungselement angebracht, welches zum Eingriff in eine weitere Stange vorgesehen ist. Durch Kombination von Klemmen, Stiften, Abstandhaltern und Federn wird die gewünschte Fixierung der Knochenfragmente erreicht.
  • Die JP 2004 298253 A beschreibt eine externe Knochen-Fixierungsvorrichtung mit einer Mehrzahl von Stiften, die in einen Knochen gesteckt werden, einer Vielzahl von Kugelgelenkmitteln, die gegeneinander und gegen die Stifte verdrehbar ausgebildet sind, und Befestigungsschrauben zur Fixierung der Stifte an den Kugelgelenkmitteln. Durch Lösen der Befestigungsschrauben können die Stifte im jeweils gewünschten Winkel eingestellt werden.
  • Aus der EP 807 419 A2 ist ein externer Fixateur bekannt, der insbesondere zur Fixierung von Brüchen kleiner Knochen bei Kindern geeignet ist. Der Fixateur umfasst ein Paar Klemmen für Knochenbolzen, die mittels sicherbarer Kugelgelenke mit einem zentralen Körper einstellbarer Länge verbunden sind, der mindestens ein männliches Element und ein weibliches Element umfasst. Eines der teleskopisch ausgebildeten weiblichen Elemente ist aus einem Material hergestellt, das in hohem Maße für Röntgenstrahlen durchlässig ist, während ein anderes der teleskopischen Elemente aus einem im wesentlichen strahlungsundurchlässigen starren Material hergestellt ist. Die Seitenwände dieses teleskopischen Elements weisen eine so geringe Dicke auf, dass sie zumindest teilweise durchlässig für Röntgenstrahlen sind, um so eine Radioskopie des Bruchs durch den zentralen Körper hindurch zuzulassen.
  • Schließlich ist aus der WO 2009/152633 A1 eine Vorrichtung zum externen Fixieren von Knochenbrüchen bekannt, die aus einer versteifbaren Stütze aus einzelnen Gelenkelementen besteht, welche auf einem zentralen, flexiblen Zugkraftelement aufgereiht sind. Jeweils zwei benachbarte Gelenkelemente bilden dabei ein Kugelgelenk. Herkömmliche Pins, welche vorab in den einzelnen zu fixierenden Knochenfragmenten verankert sind, werden durch die Gelenkelemente klemmend gehalten, und so die Knochenfragmente zueinander räumlich stabilisiert. Das Festklemmen der Pins und das Versteifen der Vorrichtung erfolgt gleichzeitig durch das Beaufschlagen des zentralen Zugkraftelements mit einer ausreichend hohen Zugkraft. Dabei werden die Auflageflächen der Kugelgelenke aufeinander gedrückt, wodurch eine stabile reibschlüssige Verbindung zwischen den einzelnen Gelenkelementen der Vorrichtung entsteht und die Vorrichtung vollständig versteift wird. Gleichzeitig werden die Pins festgeklemmt, entweder zwischen zwei benachbarten Gelenkelementen oder in zweiteiligen Gelenkelementen. Durch das Lösen der Zugkraft wird die Vorrichtung wieder entriegelt und die Verbindung zu den Pins gelöst.
  • Bei den aus dem Stand der Technik bekannten Lösungen werden zur Versteifung der jeweiligen Vorrichtung die Oberflächen verschiedener Gelenkelemente zumindest abschnittsweise in Kontakt miteinander gebracht. Die Gelenkelemente werden durch eine auf sie ausgeübte Kraft kraftschlüssig aneinander fixiert. Dabei tritt das Problem auf, dass die miteinander in Kontakt gebrachten Oberflächen schon nach wenigen Nutzungszyklen Beschädigungen in Form von Rillen und Graten zeigen. Die Lebensdauer der Vorrichtung wird dadurch deutlich vermindert.
  • Darstellung der Erfindung
  • Aufgabe der Erfindung ist es eine Vorrichtung zur externen Fixierung von Knochenbrüchen mit verlängerter Lebensdauer zur Verfügung zu stellen. Insbesondere sollen Abnutzungserscheinungen an den miteinander in Kontakt tretenden Oberflächen der Gelenkelemente vermindert bzw. zumindest hinausgezögert werden. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Vorrichtung zur externen Fixierung von Knochenbrüchen gemäß unabhängigem Anspruch 1 gelöst. Weitere vorteilhafte Aspekte, Details und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen, der Beschreibung sowie den Zeichnungen.
  • Die vorliegende Erfindung stellt eine Vorrichtung zur externen Fixierung von Knochenfragmenten eines Patienten mit einer außerhalb des Körpers des Patienten anordenbaren Stütze aus einer Mehrzahl von aneinander gereihten Gelenkelementen zur Verfügung. An der Stütze sind mindestens zwei mit ihrem proximalen Ende im Knochengewebe des Patienten verankerbare, perkutan anordenbare Pins befestigbar und in ihrer räumlichen Lage zueinander fixierbar. Die Gelenkelemente sind auf einem zentralen Zugkraftelement aufgereiht und weisen eine obere Kugelgelenkfläche in Form einer äußeren Kugelscheibenoberfläche und eine als Gelenkpfanne ausgebildete untere Kugelgelenkfläche in Form einer inneren Kugelscheibenoberfläche auf. Jeweils zwei benachbarte Gelenkelemente bilden zusammen ein Kugelgelenk, wobei die einzelnen Kugelgelenke und damit die Stütze durch eine Zugkraftbeaufschlagung des zentralen Zugkraftelements reversibel kraftschlüssig fixierbar sind. Die Gelenkelemente sind derart ausgestaltet, dass ein Pin durch die Zugkraftbeaufschlagung des zentralen Zugkraftelements kraftschlüssig an der Stütze befestigbar ist.
  • Erfindungsgemäß ist zumindest zwischen zwei benachbarten, zusammen ein Kugelgelenk bildenden Gelenkelementen zumindest ein Federelement angeordnet, wobei die einzelnen Kugelgelenke und damit die Stütze durch die Zugkraftbeaufschlagung des zentralen Zugkraftelements entgegen der Federkraft des zumindest einen Federelements reversibel kraftschlüssig fixierbar sind.
  • Die vorliegende Erfindung stellt eine Weiterentwicklung der aus der WO 2009/152633 A1 bekannten Vorrichtung dar. Aus diesem Grund soll der grundsätzliche Aufbau dieser Vorrichtung nachfolgend anhand der 1A, 1B und 2 näher erläutert werden.
  • Eine Ausführungsform der aus der WO 2009/152633 A1 bekannten Vorrichtung zur externen Fixierung von Knochenbrüchen ist in den 1A und 1B dargestellt, wobei 1A eine Seitenansicht zeigt und 1B einen Längsschnitt darstellt. Gezeigt ist das hintere Ende der Stütze 11 der Vorrichtung 1, mit den sechs hintersten Gelenkelementen 2, und einer endständigen Spannungsvorrichtung 5 zur Erzeugung der zur Versteifung der Vorrichtung 1 notwendigen Zugkraft.
  • Das über die gesamte Länge der Stütze 11 laufende Zugkraftelement 3 verläuft von der Spannungsvorrichtung 5 durch die Längsdurchgänge 24 der Gelenkelemente 2 und endet an einem nicht dargestellten vorderen Ende der Stütze in einem Widerlager, welches eine anliegende Zugkraft aufnimmt und auf die Gelenkelemente 2 überträgt.
  • Das Zugkraftelement ist als Faserbündel ausgestaltet, das bei möglichst geringer Dicke über eine möglichst hohe Zugfestigkeit verfügt. Geeignet sind dazu beispielsweise Drahtbündel, Kohlefaserbündel oder Bündel aus anderen geeigneten Kunststoffen. Letztere haben den zusätzlichen Vorteil der Röntgentransparenz und der Unempfindlichkeit gegenüber Magnetfeldern.
  • Die einzelnen Gelenkelemente 2 verfügen über eine obere Kugelgelenkfläche, die im Wesentlichen die Form einer Kugelkalotte 21 aufweist, und eine untere Kugelgelenkfläche in Form einer Gelenkpfanne 22, wobei die Kugelkalotte 21 eines Gelenkelements 2 jeweils in der Gelenkpfanne 22 des nächsten Gelenkelements 2 aufliegt, so dass eine Abfolge von Kugelgelenken entsteht. Bei den als Kugelkalotten bezeichneten Oberflächen handelt es sich eigentlich um Kugelscheibenoberflächen, da immer Längsdurchgänge für das Zugkraftelement vorgesehen sein müssen. Während der Montage der Vorrichtung 1 liegt keine oder nur eine reduzierte Zugkraft auf dem Zugkraftelement 3 an, so dass der Kraftschluss zwischen den Kugelgelenkflächen zweier benachbarter Gelenkelemente 2 gering ist, und die einzelnen Kugelgelenke vom Operateur wie gewünscht ausgerichtet und angeordnet werden können. Bei einer Erhöhung der Zugkraft wird die Haftreibung zwischen den Kugelgelenkflächen so hoch, dass eine starke reibschlüssige Verbindung zwischen den einzelnen Gelenkelementen 2 entsteht, und die Vorrichtung 1 so versteift wird, dass sie nicht mehr zerstörungsfrei verformt werden kann.
  • Es ist möglich, die Orientierung der Kugelgelenkelemente umgekehrt zu wählen, so dass die Kugelkalotten gegen die Spannungsvorrichtung gerichtet sind. Ebenfalls ist auch eine Gestaltungsform möglich, bei der zwei verschiedene Typen Gelenkelemente abwechselnd aneinander gereiht sind, wobei ein erster Typ zwei Kugelkalotten aufweist, und ein zweiter Typ zwei Gelenkpfannen aufweist.
  • Die Spannungsvorrichtung 5 dient dem Anspannen des Zugkraftelements 3. Eine Spannungsvorrichtung 5 kann verschieden realisiert werden, wobei zum Erreichen der relativ hohen Zugkraft beim Versteifen nur ein geringer Kraftaufwand notwendig sein soll und keine größeren Hebelkräfte aufgewendet werden müssen, welche auf die Fraktur übertragen werden könnten. Im gezeigten Beispiel wird ein Gewindebolzen 51 mittels eines geeigneten Drehwerkzeugs wie z.B. Sechskant-Schlüssel, Akkuschrauber, Handkurbel, Drehmomentschlüssel gedreht, wodurch über eine Platte 54 mit einem Gegengewinde eine in einem Gehäuse 53 angeordnete Feder 52 komprimiert wird. Um die Scherkraft des Drehwerkzeugs aufzufangen, muss die Spannungsvorrichtung 5, insbesondere das direkt mit dem ersten Gelenkelement 2 in Kontakt stehende Widerlager 55 fixiert werden, beispielsweise von Hand oder mit einer Zange.
  • Die gegenwirkende Federkraft der Feder 52 führt zu einer Kraftbeaufschlagung des Gewindebolzens 51. Der Gewindebolzen 51 ist über eine frei drehende Kopplung mit dem Zugkraftelement 3 verbunden, und überträgt damit die Federkraft auf das Zugkraftelement, und damit auf die Gelenkelemente 2. Dabei bewegen sich jedoch die einzelnen Gelenkelemente 2 nicht, so dass die Position der Pins bei der definitiven Stabilisation nicht verändert wird. Die Feder 52 spannt unter Kraftbeaufschlagung die Gelenkelemente gegeneinander vor. Bei weiterem Anziehen des Gewindebolzens 51 wird die Feder 52 vollständig komprimiert und das Gehäuse 53 kommt mit einer Stirnfläche an einer gegenüberliegenden Stufe des Widerlagers 55 zu liegen. Der Federweg ist nun gleich Null und beim weiteren Anspannen des zentralen Zugkraftelements 3 werden die jeweils benachbarten Gelenkelemente entsprechend zunehmend stärker gegeneinander gepresst.
  • Im gezeigten Beispiel ist die Spannungsvorrichtung 5 ein integraler Bestandteil der Vorrichtung 1. Alternativ ist es jedoch auch möglich, die Spannungsvorrichtung 5 zweiteilig zu gestalten, mit einem am hinteren Ende der Vorrichtung angeordneten Widerlager, welches der Aufrechterhaltung der Zugkraft dient, und einer Aktuatorvorrichtung, welche zum Erzeugen der Zugkraft dient, und zu diesem Zweck vorübergehend an der erfindungsgemäßen Vorrichtung montiert wird. Aus dem Maschinenbau ist eine Vielzahl von Vorrichtungen zur Erzeugung einer Zugkraft bekannt. Fest montierte, einteilige Spannungsvorrichtungen sollten jedoch Platz sparend und leicht ausgestaltet sein, um nicht aufgrund ihres Volumens oder Gewichts zu stören. Dies schränkt die technischen Gestaltungsmöglichkeiten ein, wobei aber andererseits eine Montage der Vorrichtung ohne aufwändige Hilfsmittel möglich ist. Bei zweiteiligen Ausgestaltungen der Spannungsvorrichtung 5 ist dagegen die Erzeugung höherer Zugkräfte möglich, ohne dass beim Erzeugen dieser Zugkräfte ein menschlicher Operateur einen großen Krafteinsatz leisten muss oder die Vorrichtung beim Bedienen großen Scherkräften ausgesetzt ist.
  • Alternativ kann beispielsweise ein Federelement mit einer geeigneten pneumatischen, hydraulischen oder elektrischen Aktuatorvorrichtung gespannt und anschließend mit dem Zugkraftelement verriegelt werden, zum Beispiel mit einer Kontermutter, so dass anschließend die Aktuatorvorrichtung wieder entfernt werden kann. Eine Aktuatorvorrichtung kann im einfachsten Fall beispielsweise auch ein pneumatisch oder elektrisch betriebener Drehschlüssel sein.
  • Alternativ kann die Feder bei einem am vorderen Ende der Vorrichtung angeordneten Widerlager angebracht werden. Anstatt separaten Federelementen kann auch die elastische Dehnung eines Stahlbolzens oder des Zugkraftelements selbst als Federkraftelement verwendet werden. So kann beispielsweise ein mit dem Zugkraftelement verbundener Gewindebolzen mit einer definierten Zugkraft hydraulisch vorgespannt, danach der Bolzen mit einer Kontermutter ohne Kraftaufwand fixiert und anschließend die hydraulische Zugkraft wieder abgelassen werden. Ebenfalls möglich ist eine Spannungsvorrichtung, bei der nach erfolgter Montage der Vorrichtung ein Auslöser betätigt wird, der dazu führt, dass das Zugkraftelement und das Federelement augenblicklich mit der Zugkraft beaufschlagt werden und damit die erfindungsgemäße Vorrichtung sofort versteift wird.
  • 2 zeigt in einem Längsschnitt ebenfalls einen Abschnitt der aus der WO 2009/152633 A1 bekannten Fixateur-Vorrichtung 1 mit zwei im Querschnitt dargestellten Pins 4, die jeweils zwischen zwei Gelenkelementen klemmend gehalten sind. Die zwei im Knochenwebe verankerten Pins 4 sind mit der Stütze 11 der Vorrichtung 1 kraftschlüssig verbunden, indem sie zwischen der Kugelkalotte 21 eines ersten Gelenkelements 2 und einer Aufnahmenut 23 eines daran anschließenden zweiten Gelenkelements 2' klemmend fixiert sind. Zur Montage der Pins 4 an der Vorrichtung 1 werden diese in die Lücke zwischen Aufnahmenut 23 und Kugelkalotte 21 eingeklinkt, wobei das zweite Gelenkelement 2' vorübergehend leicht vom ersten Gelenkelement 2 abgehoben wird. Es ist auch möglich, dass diese provisorische Befestigung über eine Art Schnappverschluss erfolgt, der den Pin provisorisch an Ort und Stelle hält.
  • Die Lage der Aufnahmenut in Bezug auf die beiden Gelenkelemente kann auch vertauscht vorliegen. Dabei ist die Aufnahmenut an einer Kugelkalotte eines ersten Gelenkelements angeordnet und das benachbarte, zweite Gelenkelement weist eine Gelenkpfanne ohne Aufnahmenut auf. Kugelkalotte und Gelenkpfanne bilden wiederum zusammen ein Kugelgelenk und bei der Zugkraftbeaufschlagung des zentralen Zugkraftelements ist ein Pin zwischen Aufnahmenut und Gelenkpfanne form- und kraftschlüssig fixierbar.
  • Die Geometrie der Aufnahmenut ist an die Außenkontur der Pins angepasst. Soll eine zusätzliche Verdrehsicherung der Pins in der fixierten Stellung erreicht werden, so können entweder die zusammenwirkenden Oberflächen entsprechend aufgeraut, strukturiert oder zum Beispiel im Querschnitt mehrkantig ausgebildet werden. Die Gelenkelemente 2 verfügen alle über einen Längsdurchgang 24, welcher unabhängig von der Formgebung der Stütze 11 der Vorrichtung 1 einen von der Spannungsvorrichtung am hinteren Ende bis zum Widerlager am vorderen Ende der Vorrichtung verlaufenden, durchgehenden Kanal bildet, in dem das Zugkraftelement 3 verläuft. Im gezeigten Beispiel besteht der Längsdurchgang 24 aus einem gegen die Kugelkalotte 21 offenen zylindrischen Hohlraum 244, in dessen Boden eine kleinere untere Öffnung 242 zur Gelenkpfanne 22 führt.
  • Der Längsdurchgang kann auch kegelförmig gestaltet werden, wobei jedoch eine zylinderförmige Ausgestaltung bei spanabhebenden Herstellungsverfahren vorteilhaft ist. Prinzipiell ist bei der Gestaltung des Längsdurchgangs zu beachten, dass die Auflagefläche zwischen Kugelkalotte und Gelenkpfanne des Kugelgelenks in allen Orientierungen des Kugelgelenks und auf alle Seiten hin ausreichend ist, um eine stabile Abstützung des Gelenks unter Zug sicherzustellen, und ein Abknicken der Stütze zu verhindern.
  • Der maximale Verschwenkwinkel zweier Gelenkelemente 2, 2' zueinander wird durch den Rand 243 der oberen Öffnung 241 des Längsdurchgangs 24 bestimmt, an dem bei maximaler Schwenkung das Zugkraftelement 3 anschlägt. Das Anschlagen des Zugkraftelements 3 kann jedoch dazu führen, dass am Rand 243 auf das Zugkraftelement 3 Scherkräfte wirken, was zu Verschleißerscheinungen führen kann. Zudem sind die für das Zugkraftelement 3 besonders vorteilhaften Kohlefasermaterialien trotz extrem hoher Zugfestigkeit sehr empfindlich gegenüber solchen Scherkräften. Deshalb ist an der unteren Öffnung 242 des Längsdurchgangs 24 ein Umlenkelement 25 angeordnet, welches das Zugkraftelement 3 vor der Kante der unteren Öffnung 242 schützt, und den minimalen Biegeradius des zentralen Zugkraftelements 3 nach unten begrenzt. Das Umlenkelement 25 verfügt über einen Zapfen 251, welcher durch die untere Öffnung 242 hindurch verläuft, und über die Gelenkpfanne 22 hinaus ragt.
  • Der Zapfen 251 bildet so einerseits einen Anschlag, der die maximale Verschwenkung der Gelenkelemente 2, 2' zueinander begrenzt, und andererseits schützt der genannte Zapfen 251 das Zugkraftelement vor der Kante 243 der oberen Öffnung 241 des anschließenden Gelenkelements 2. Das Material des Umlenkelementes ist so gewählt, dass das Zugelement nicht einschneidet und dass es sich nicht deformiert, wenn das Zugelement anliegt und angezogen wird. Gelenkelement 2 und Umlenkelement 25 können auch einstückig geformt sein.
  • Diese aus dem Stand der Technik bekannte Vorrichtung zum Fixieren von Knochenbrüchen besteht somit aus einer versteifbaren Stütze aus einzelnen Gelenkelementen, welche auf einem zentralen, flexiblen Zugkraftelement aufgereiht sind. Jeweils zwei benachbarte Gelenkelemente bilden ein Kugelgelenk. Herkömmliche Pins, welche vorab in den einzelnen zu fixierenden Knochenfragmenten verankert sind, werden durch die Gelenkelemente klemmend gehalten, und so die Knochenfragmente zueinander räumlich stabilisiert. Das Festklemmen der Pins und das Versteifen der Vorrichtung erfolgt gleichzeitig durch das Beaufschlagen des zentralen Zugkraftelements mit einer ausreichend hohen Zugkraft. Beim Beaufschlagen des zentralen Zugkraftelements mit einer Zugkraft werden die Auflageflächen der Kugelgelenke aufeinander gedrückt, wodurch eine kraftschlüssige Verbindung zwischen den einzelnen Gelenkelementen der Vorrichtung entsteht, und die Vorrichtung vollständig versteift wird. Dabei tritt das Problem auf, dass die miteinander in Kontakt gebrachten und aneinander fixierten Oberflächen schon nach wenigen Nutzungszyklen Beschädigungen in Form von Rillen und Graten zeigen. Die Lebensdauer der Vorrichtung wird dadurch deutlich vermindert.
  • Zur Lösung dieses Problems ist ausgehend von der aus dem Stand der Technik bekannten Vorrichtung bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur externen Fixierung von Knochenbrüchen zumindest zwischen zwei benachbarten, zusammen ein Kugelgelenk bildenden Gelenkelementen zumindest ein Federelement angeordnet, wobei die einzelnen Kugelgelenke und damit die Stütze durch die Zugkraftbeaufschlagung des zentralen Zugkraftelements entgegen der Federkraft des zumindest einen Federelements reversibel kraftschlüssig fixierbar sind.
  • Bei einer Kugelscheibe (auch Kugelschicht genannt) handelt es sich um den Teil einer Vollkugel, der von zwei parallelen Ebenen ausgeschnitten wird. Die Ausbildung eines Kugelgelenks kann durch Zusammenwirken von Kugelscheibe und Gelenkpfanne ebenso erfolgen wie durch Zusammenwirken von Kugelkalotte und Gelenkpfanne. Bei Ausbildung der oberen Kugelgelenkfläche als Kugelscheibe verringert sich lediglich die Kontaktfläche mit der Gelenkpfanne, was aber der Funktionsfähigkeit des Gelenks keinen Abbruch tut. Für den Fachmann ist es klar, dass die Höhe der Kugelscheibe zwar über weite Bereiche variiert werden kann, dass diese aber nicht beliebig gering gewählt werden kann, da dann die Kontaktfläche mit der Gelenkpfanne unter ein erforderliches Mindestmaß sinken würde. Die Tatsache, dass die obere Kugelgelenkfläche als Kugelscheibe ausgebildet sein kann, ist dadurch bedingt, dass die Gelenkelemente einen Längsdurchgang aufweisen, durch den das Zugkraftelement geführt ist.
  • Der Vollständigkeit halber soll explizit klar gestellt werden, was unter den Begriffen „äußere Kugelscheibenoberfläche“ und „innere Kugelscheibenoberfläche“ verstanden wird. Wie bereits erläutert, handelt es sich bei einer Kugelscheibe um den Teil einer Vollkugel, der von zwei parallelen Ebenen ausgeschnitten wird. Der konvex gekrümmte Flächenteil einer Kugelscheibe heißt im allgemeinen „Kugelzone“ und wird im Rahmen des vorliegenden Textes als „äußere Kugelscheibenoberfläche“ bezeichnet. Unter einer „inneren Kugelscheibenoberfläche“ wird im Rahmen des vorliegenden Textes der konkav gekrümmte Flächenteil einer Kugelscheibe verstanden, wobei es sich in diesem Fall bei der Kugelscheibe nicht um den von zwei parallelen Ebenen ausgeschnittenen Teil einer Vollkugel handelt, sondern um den von zwei parallelen Ebenen ausgeschnittenen Teil einer Hohlkugel.
  • Eine Kugelscheibe ist charakterisiert durch zwei Begrenzungskreisen mit unterschiedlichen Radien und durch die Höhe der Kugelscheibe. Als „oberer Begrenzungskreis“ wird im Rahmen der vorliegenden Anmeldung der Deckkreis bezeichnet, also der Begrenzungskreis mit geringerem Durchmesser. Als „unterer Begrenzungskreis“ wird im Rahmen der vorliegenden Anmeldung der Basiskreis bezeichnet, also der Begrenzungskreis mit größerem Durchmesser.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist jeweils die untere Kugelgelenkfläche der Gelenkelemente in Form einer inneren Kugelscheibenoberfläche mit einem oberen Begrenzungskreis und einem unteren Begrenzungskreis ausgebildet, wobei der Radius des unteren Begrenzungskreises im Wesentlichen der Hälfte eines Durchmessers der Stütze senkrecht zu dem zentralen Zugkraftelement entspricht und der Radius des oberen Begrenzungskreises mindestens 50% des Radius des unteren Begrenzungskreises, bevorzugt mindestens 60%, besonders bevorzugt mindestens 70%, insbesondere bevorzugt mindestens 80% des Radius des unteren Begrenzungskreises beträgt.
  • Gemäß dieser bevorzugten Ausführungsform ist die untere Kugelgelenkfläche in Form einer inneren Kugelscheibenoberfläche ausgebildet, welche sich möglichst weit nach außen erstreckt, also einen möglichst großen Radius aufweist (Radius des unteren Begrenzungskreises entspricht im Wesentlichen der Hälfte eines Durchmessers der Stütze senkrecht zu dem zentralen Zugkraftelement). Dadurch wird ein möglichst großer Abstand zu dem zentralen Zugkraftelement erreicht, wodurch der Hebelarm bei Biegebelastung entsprechend groß ausfällt.
  • Gemäß besonders bevorzugten Ausführungsformen beträgt der Radius des oberen Begrenzungskreises mindestens 50% des Radius des unteren Begrenzungskreises, insbesondere bevorzugt mindestens 60%, ganz besonders bevorzugt mindestens 70% und schließlich insbesondere bevorzugt mindestens 80% des Radius des unteren Begrenzungskreises. Dadurch kommt zum Ausdruck, dass die Höhe der Kugelscheibe und damit auch die Höhe der inneren Kugelscheibenoberfläche relativ gering sein kann. Dadurch wird insbesondere die Herstellung stark vereinfacht, da keine exakte Kugelform gebildet werden muss, sondern vielmehr größere Fertigungstoleranzen möglich sind und trotzdem noch eine gute Kontaktausbildung zur äußeren Kugelscheibenoberfläche des benachbarten Gelenkelements erreicht wird. Diese Tatsache kommt auch dadurch zum Ausdruck, dass es sich bei der inneren Kugelscheibenoberfläche, insbesondere im Falle einer sehr geringen Höhe der Kugelscheibe, nicht um eine Kugelscheibenoberfläche im exakten Sinn handeln muss, sondern dass die Oberfläche im Extremfall praktisch keine Krümmung aufweisen kann und in diesem Fall zu einer Kegelstumpfoberfläche wird. In der Regel wird es sich um eine „innere Kugelscheibenoberfläche“, es soll aber klar gestellt werden, dass unter diesem Begriff auch „innere Kegelstumpfoberflächen“ mit geringer Höhe des Kegelstumpfes verstanden werden.
  • Es soll ausdrücklich darauf hingewiesen sein, dass die einzelnen Merkmale und Eigenschaften der im Zusammenhang mit den 1A, 1B und 2 beschriebenen bekannten Vorrichtung auch in der erfindungsgemäßen Vorrichtung verwirklicht sind, soweit sie deren grundsätzliche Funktionsfähigkeit betreffen, bzw. optional verwirklicht sein können. So sind beispielsweise alle Ausführungen zu dem Längsdurchgang, zum Umlenkelement, zu dem zentralen Zugkraftelement wie auch zu der Spannungsvorrichtung als bevorzugte Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Vorrichtung zu sehen. Lediglich zur Vermeidung von Wiederholungen wird nachfolgend bei der Beschreibung der erfindungsgemäßen Vorrichtung auf diejenigen Merkmale nicht näher eingegangen, die bereits im Zusammenhang mit der aus der WO 2009/152633 A1 bekannten Vorrichtung oben explizit diskutiert wurden. Diese Merkmale können aber optional und bevorzugt auch in der erfindungsgemäßen Vorrichtung verwirklicht sein.
  • Erfindungsgemäß ist zumindest zwischen zwei benachbarten, zusammen ein Kugelgelenk bildenden Gelenkelementen zumindest ein Federelement angeordnet, wobei die einzelnen Kugelgelenke und damit die Stütze durch die Zugkraftbeaufschlagung des zentralen Zugkraftelements entgegen der Federkraft des zumindest einen Federelements reversibel kraftschlüssig fixierbar sind. Dadurch wird erreicht, dass die beiden Kugelgelenkflächen benachbarter Gelenkelemente im entspannten Zustand der Vorrichtung leicht voneinander beabstandet sind. Dabei ist eine Beabstandung von 0,2 bis 0,5 mm vollkommen ausreichend.
  • Die gesamte Vorrichtung weist dadurch eine Grundspannung auf, die einerseits eine gewisse Formstabilität der Vorrichtung bewirkt, andererseits aber die Pins immer noch problemlos in die Aufnahmenuten der Gelenkelemente eingeklinkt werden können. Die Gelenkelemente lassen sich gegen den Widerstand des zumindest einen Federelements leicht auseinanderschieben, wobei lediglich zwei bis drei der benachbarten Gelenkelemente bewegt werden müssen um den für das Einklinken eines Pins erforderlichen Freiraum zu schaffen. Außerdem lassen sich die einzelnen Gelenkelemente immer noch ohne großen Kraftaufwand gegeneinander verschieben um die Fraktur zu reponieren.
  • Beim Beaufschlagen des zentralen Zugkraftelements mit einer Zugkraft wird dann zunächst das zumindest eine bzw. die mehreren Federelemente zusammengedrückt. Erst bei weiterer Beaufschlagung mit Zugkraft kommen die beiden Kugelgelenkflächen benachbarter Gelenkelemente in kraftschlüssigen Kontakt miteinander und realisieren die Kraftübertragung von Gelenkelement zu Gelenkelement. Insgesamt werden dadurch die aus dem Stand der Technik bekannten abrasiven Vorgänge beim Einklinken der Pins und beim Verschieben der Gelenkelemente zur Reposition des Bruchs, welche zu Beschädigungen bis zum Funktionsverlust der Kugelgelenkoberflächen führen, deutlich reduziert, was in einer erhöhten Lebensdauer der gesamten Vorrichtung resultiert.
  • Beim Lösen der Vorrichtung ergeben sich die gleichen Vorteile. Durch die von dem zumindest einen Federelement ausgeübte Druckkraft werden die beiden Kugelgelenkflächen benachbarter Gelenkelemente voneinander gelöst und leicht voneinander beabstandet noch bevor eine laterale Bewegung stattfindet. Dadurch wird jede Art von die Oberflächen zerstörender Reibung vermieden.
  • Gemäß bevorzugten Ausführungsformen handelt es sich bei dem zumindest einen Federelement um eine das zentrale Zugkraftelement umschließende Druckfeder oder um mehrere, außerhalb des zentralen Zugkraftelements angeordnete Druckfedern oder um eine das zentrale Zugkraftelement umschließende Kunststoffscheibe. Grundsätzlich kann als Federelement eine weite Bandbreite an Bauteilen verwendet werden. Die zu Grund liegende Idee kann durch jedes Bauteil verwirklicht werden, welches die beiden Kugelgelenkflächen benachbarter Gelenkelemente gegen eine Rückstellkraft voneinander beabstandet. Dabei ist es für den Fachmann selbstverständlich, dass die benachbarten Gelenkelemente nicht beliebig weit auseinandergedrückt werden dürfen. Grenzen sind hier durch die maximale Dehnung des Federelements und durch die die Länge der Stütze begrenzende Länge des Zugkraftelements vorgegeben.
  • Gemäß einer ganz besonders bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist in einem der Gelenkpfanne benachbarten Randbereich des Gelenkelements eine um das zentrale Zugkraftelement umlaufende, durch einen Nutboden und durch zwei Nutwände begrenzte Ringnut vorgesehen. In der Ringnut sind ein mit dem Nutboden in Kontakt stehendes Federelement und eine mit dem Federelement und den Nutwänden in Kontakt stehende Kunststoffhülse angeordnet. Die Kunststoffhülse ragt teilweise aus der Ringnut heraus und steht in ihrem dem Federelement abgewandten Randbereich mit der Kugelscheibe des benachbarten Gelenkelements in Kontakt.
  • Durch die im Randbereich der Gelenkpfanne des Gelenkelements vorgesehene, um das zentrale Zugkraftelement umlaufende Ringnut, durch das in dieser Ringnut angeordnete Federelement sowie die teilweise aus der Ringnut herausragende, mit der Kugelscheibe des benachbarten Gelenkelements in Kontakt stehende Kunststoffhülse wird erreicht, dass die beiden Kugelgelenkflächen benachbarter Gelenkelemente im entspannten Zustand der Vorrichtung leicht voneinander beabstandet sind. Dabei ist eine Beabstandung von 0,2 bis 0,5 mm vollkommen ausreichend.
  • Diese Ausführungsform hat sich in verschiedensten Tests als hervorragend geeignet für die Vorrichtung zur externen Fixierung von Knochenfragmenten eines Patienten gemäß der vorliegenden Erfindung. Das Federelement ist sicher und unverrückbar in die umlaufende Nut aufgenommen. Durch die mit der Kugelscheibe des benachbarten Gelenkelements in Kontakt stehende Kunststoffhülse wird erreicht, dass die beiden ein Kugelgelenk bildenden Gelenkelemente trotz der in der Vorrichtung vorhandenen Grundspannung mit geringem Kraftaufwand gegeneinander verdrehen lassen. Trotz der bereits ausgebildeten Formstabilität der Vorrichtung können die Pins immer noch problemlos in die Aufnahmenuten der Gelenkelemente eingeklinkt werden.
  • Beim Beaufschlagen des zentralen Zugkraftelements mit einer Zugkraft wird dann zunächst das zumindest eine in der umlaufenden Nut vorgesehene Federelement zusammengedrückt. Die Kunststoffhülse steht zu diesem Zeitpunkt bereits in Kontakt mit der Kugelscheibe des benachbarten Gelenkelements. Bei weiterer Beaufschlagung mit Zugkraft kommen dann die beiden Kugelgelenkflächen benachbarter Gelenkelemente in kraftschlüssigen Kontakt miteinander und realisieren die Kraftübertragung von Gelenkelement zu Gelenkelement. Abrasive Vorgänge beim Einklinken der Pins und beim Verschieben der Gelenkelemente zur Reposition des Bruchs, welche zu Beschädigungen bis zum Funktionsverlust der Kugelgelenkoberflächen führen, werden deutlich reduziert, was in einer erhöhten Lebensdauer der gesamten Vorrichtung resultiert.
  • Beim Lösen der Vorrichtung ergeben sich die gleichen Vorteile. Durch die von dem zumindest einen Federelement ausgeübte Druckkraft werden die beiden Kugelgelenkflächen benachbarter Gelenkelemente voneinander gelöst und leicht voneinander beabstandet noch bevor eine laterale Bewegung stattfindet. Dadurch wird jede Art von die Oberflächen zerstörender Reibung vermieden.
  • Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung besteht die Kunststoffhülse aus Polyoxymethylen (POM), aus mit Polyethylen (PE) modifiziertem Polyoxymethylen, aus Polyphenylsulfon (PPSU), aus Polybutylenterephthalat (PBT), aus Polyethylenterephthalat (PET) oder aus einem derer Gemische. Bei diesen bevorzugten Materialien handelt es sich um Kunststoffe mit hoher Festigkeit und Formstabilität. Gleichzeitig besitzen diese Materialien geringe Adhäsionskräfte und weisen daher gute Gleiteigenschaften auf. Weitere hervorzuhebende Eigenschaften sind die hohe Zugfestigkeit, die hohe Schlagzähigkeit, die hohe Reißdehnung sowie die geringe Wasseraufnahme.
  • Besonders bevorzugt wird als Federelement eine Wellenfeder verwendet, wobei es sich um eine einlagige Wellenfeder oder um eine mehrlagige Wellenfeder, insbesondere um eine zweilagige Wellenfeder, handeln kann. Wellenfedern werden auch als axiale Wellenfedern oder Wellfedern bezeichnet. Es handelt sich um gewundene oder gestanzte, federnde Teile, die aus Flachmaterial oder Flachdraht gefertigt werden. Ihre Federwirkung erhalten sie durch die eingearbeitete Welle. Bei Belastung werden die Wellen herausgebogen. Mit einer - bei gleichbleibender Federkraft und gleichbleibendem Federweg - um bis zu 50 Prozent gegenüber herkömmlichen Druckfedern reduzierten Federhöhe ist eine Wellenfeder ideal für sehr kompakte Einbausituationen geeignet. Trotz dieser reduzierten Bauhöhe erzeugen Wellenfedern die gleiche Kraft wie Druckfedern. Die geforderte Federkonstante lässt sich durch die Anzahl der Windungen, die Anzahl der Wellen sowie der Wellengrößen bestimmen und herstellen. Wellenfedern können als Pakete übereinander geschichtet werden.
  • Besonders bevorzugt ist das Federelement aus Metall, insbesondere aus Edelstahl, aus Kunststoff, aus Schaumstoff oder aus einem Elastomer gefertigt. Im Falle der Verwendung einer Wellenfeder ist diese besonders bevorzugt aus Edelstahl gefertigt. Dem Fachmann ist klar, dass Material und Federgeometrie aufeinander abgestimmt sein sollten. Bei Wahl einer bestimmten Federgeometrie kann sich ein bestimmtes Material als besonders günstig herausstellen, während bei einer alternativen Federgeometrie ein anderes Material besondere Vorteile mit sich bringen kann.
  • Bevorzugt bestehen die Gelenkelemente aus einem Metall, insbesondere Aluminium, einem faserverstärkten Polymermaterial oder einem geeigneten hochfesten Kunststoffmaterial. Da die Gelenkelemente an den Kontaktflächen über längere Zeit höheren Druckkräften ausgesetzt sind, sollte das Material über eine hohe Kriechfestigkeit verfügen. Speziell geeignet sind beispielsweise faserverstärkte Kunststoffe.
  • Das erfindungsgemäß vorgesehene Federelement und insbesondere die bevorzugt vorgesehene Ringnut mit Federelement ermöglicht den Einsatz von Werkstoffen, die von den abrasiven Beschichtungen besonders schnell und unmittelbar zerstört werden würden. Damit können andere, besonders vorteilhafte Eigenschaften dieser Materialien, wie beispielsweise geringes spezifisches Gewicht, hohe mechanische Stabilität oder leichte Bearbeitbarkeit, genutzt werden. Mit faserverstärktem Polymermaterial und Kunststoffen ist zudem der Vorteil verbunden, dass die erfindungsgemäße Vorrichtung röntgendurchlässig ausgebildet ist, und auch keine metallischen Teile aufweist, welche in einem Kernspintomografen Artefakte verursachen oder deren Anwendung im Magnetfeld des Kernspintomografen verbieten würden.
  • Für das Zugkraftelement können sämtliche geeigneten Werkstoffe, insbesondere Metalle und faserverstärkte Kunststoffe, verwendet werden. Für die Zugkraftelemente werden bevorzugt Drähte, Bänder, Seile oder besonders bevorzugt Faserbündel aus Metall, Kohlefaser oder aus anderen geeigneten Kunststoffen oder Kombinationen der vorgenannten verwendet, welche bei geringem Gewicht sehr hohe Zugkräfte aufnehmen können, ohne sich auch über einen Zeitraum von Monaten zu verformen. Wie bereits erläutert besteht die zentrale Aufgabe der erfindungsgemäßen Vorrichtung in dem Festklemmen herkömmlicher Pins, die vorab in den einzelnen zu fixierenden Knochenfragmenten verankert wurden. Diese Pins werden durch die Gelenkelemente klemmend gehalten und so die Knochenfragmente zueinander räumlich stabilisiert. Das einklemmende Fixieren der Pins an der Stütze der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann bei Beaufschlagung des zentralen Zugkraftelements mit einer ausreichend hohen Zugkraft grundsätzlich unabhängig von der Geometrie der Gelenkelemente erfolgen. Besondere Vorteile und ein besonders guter Sitz der Pins ergeben sich dann, wenn entsprechende Aufnahmenuten in den Gelenkelementen vorgesehen sind. Besonders vorteilhaft sind diese Aufnahmenuten an die Dimensionierung der Pins angepasst. Eine solche Aufnahmenut kann grundsätzlich nur in der Kugelscheibe oder nur in der Gelenkpfanne vorgesehen sein.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist ein Gelenkelement eine Gelenkpfannenaufnahmenut auf, wobei bei der Zugkraftbeaufschlagung des zentralen Zugkraftelements ein Pin zwischen Gelenkpfannenaufnahmenut und äußerer Kugelscheibenoberfläche kraftschlüssig fixierbar ist.
  • Ebenfalls bevorzugt weist ein Gelenkelement eine Kugelaufnahmenut auf, wobei bei der Zugkraftbeaufschlagung des zentralen Zugkraftelements ein Pin zwischen Kugelaufnahmenut und innerer Kugelscheibenoberfläche kraftschlüssig fixierbar ist.
  • Ganz besonders bevorzugt sind Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung, bei denen zumindest ein Gelenkelement aus zwei schwenkbeweglich verbundenen Teilen besteht. Dabei weist ein erster Teil eine mit einer unteren Kugelgelenkfläche eines ersten benachbarten Gelenkelements zusammenwirkende obere Kugelgelenkfläche auf, und ein zweiter Teil eine mit einer oberen Kugelgelenkfläche eines zweiten benachbarten Gelenkelements zusammenwirkende untere Kugelgelenkfläche. Bei der Zugkraftbeaufschlagung des zentralen Zugkraftelements ist ein Pin zwischen den beiden Teilen form- und kraftschlüssig fixierbar. Durch die schwenkbewegliche Verbindung der beiden Teile des Gelenkelements ist eine besonders einfache, schnelle und sichere Fixierung eines Pins an dem Gelenkelement und damit an der Stütze möglich.
  • Insbesondere bevorzugt weist der erste Teil eine unterseitige Aufnahmenut auf und der zweite Teil weist eine oberseitige Aufnahmenut auf, wobei bei der Zugkraftbeaufschlagung des zentralen Zugkraftelements ein Pin zwischen der unterseitigen Aufnahmenut des ersten Teils und der oberseitigen Aufnahmenut des zweiten Teils form- und kraftschlüssig fixierbar ist. Durch diese Ausgestaltung ist der Pin sowohl von oben wie auch von unten von einer Führungsschiene eingeschlossen, wodurch ein versehentliches Lösen des Pins von der Stütze praktisch ausgeschlossen wird.
  • Bevorzugt ist eine mit dem zentralen Zugkraftelement verbundene Feder vorgesehen mittels der das zentrale Zugkraftelement mit einer Zugkraft beaufschlagbar ist.
  • Außerdem ist bevorzugt eine Spannungsvorrichtung vorgesehen mittels derer eine auf das zentrale Zugkraftelement wirkende Zugkraft erzeugbar ist, wobei die Spannungsvorrichtung an einem Ende der Stütze der Vorrichtung angeordnet und/oder demontierbar ist.
  • Insbesondere die Kontaktflächen der Gelenkelemente, welche kraftschlüssig aufeinander haften sollen, können geeignet behandelt werden, um den Reibungskoeffizienten zu erhöhen. So können die Kontaktflächen beispielsweise aufgeraut oder beschichtet werden. Die Auflageflächen können auch mit einer Zahnung versehen werden.
  • Gemäß einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform ist die Oberfläche der Gelenkpfanne und/oder die Oberfläche der Gelenkpfannenaufnahmenut und/oder die Oberfläche der Kugelaufnahmenut mit einer reibwerterhöhenden Beschichtung ausgestattet. Insbesondere umfasst diese reibwerterhöhende Beschichtung auf die Oberfläche der Gelenkpfanne und/oder auf die Oberfläche der Gelenkpfannenaufnahmenut und/oder auf die Oberfläche der Kugelaufnahmenut abgeschiedene Hartpartikel, wobei die Hartpartikel besonders bevorzugt aus Diamant, aus einem diamantähnlichen amorphen Kohlenstoff (DLC) oder aus einem Carbid, insbesondere Wolframcarbid, Chromcarbid, Molybdäncarbid, Borcarbid, Siliziumcarbid, oder deren Mischungen, bestehen.
  • Durch eine reibwerterhöhende Beschichtung und insbesondere durch eine Beschichtung mit den genannten Arten von Hartpartikeln kann eine extrem beständige und unverrückbare Verbindung der beiden Kugelgelenkflächen benachbarter Gelenkelemente erreicht werden. Da die erfindungsgemäße Vorrichtung bei ihrem Einsatz am Patienten über Monate hinweg auch im Falle externer Krafteinwirkung exakt ihre Form beibehalten soll, ist der Einsatz der genannten Beschichtungen in diesem Zusammenhang mit besonderen Vorteilen verbunden. Die erfindungsgemäß vorgesehene Ringnut mit Federelement macht den Einsatz extrem abrasiver Beschichtungen möglich. Bei der aus dem Stand der Technik bekannten Vorrichtung würden solche Beschichtungen schon nach geringsten Bewegungen die mit der Beschichtung in Kontakt stehende Kugelgelenkfläche zerstören. Dies wird durch die Beabstandung der Kugelgelenkoberflächen vor Zugkraftbeaufschlagung gemäß der vorliegenden Erfindung verhindert.
  • Der Durchmesser eines Gelenkelements einer erfindungsgemäßen Vorrichtung beträgt bevorzugt zwischen 30 und 40 mm, wobei hier ein Kompromiss zwischen mechanischer Stabilität und Platzverbrauch gewählt werden muss. So kann der Durchmesser der Gelenkelemente 40 mm betragen, die Höhe 23 mm, und der Kugelradius der Kugelscheibe 20 mm. In gestreckten Zustand resultiert so ein Abstand von 20 mm zwischen zwei einzelnen Gelenkelementen. Die Formgebung und Position der Aufnahmenuten ist auf den Durchmesser der zu klemmenden Pins angepasst, welcher standardmäßig 5 mm beträgt, aber auch die ebenfalls gebräuchlichen Pins mit einem Durchmesser von 4 mm oder 6 mm aufnehmen kann. Machbar sind auch Gelenkelemente mit verschiedenen Nuten für verschiedene Pin-Durchmesser.
  • Grundsätzlich ist die erfindungsgemäße Fixateur-Vorrichtung zur temporären Versorgung bis zur definitiven Fraktur-Versorgung mit Nägeln oder Platten vorgesehen, aufgrund ihrer Vorteile bezüglich Handling und Geschwindigkeit vor allem in Notfallsituationen. Ein weiteres Anwendungsgebiet sind Kriseneinsätze, wie beispielsweise Erdbeben oder Kriegssituationen, bei denen schwer verletzte Patienten mit notdürftigen Mitteln in kürzester Zeit transportfähig gemacht werden müssen. Eine erfindungsgemäße Fixateur-Vorrichtung ist jedoch auch für eine definitive Behandlung einer Fraktur geeignet.
  • Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann zusätzlich Kopplungsmittel aufweisen, um die Vorrichtung mit anderen Fixateur-Vorrichtungen oder Zusatzvorrichtungen zu koppeln. Beispielsweise kann an einem vorderen Ende der erfindungsgemäßen Vorrichtung eine Schraubkopplung angebracht sein, mit der diese mit einem vorderen Ende einer anderen erfindungsgemäßen Vorrichtung oder einem Kopplungselement verbindbar ist. Ebenfalls denkbar ist ein Kopplungselement beispielsweise in der Form einer Platte mit mehreren geeignet angeordneten Pins, welche in zwei zu verbindenden erfindungsgemäßen Vorrichtungen eingeklinkt werden können und diese so verbinden. Auf diese Art und Weise können auch Zwischensegmente eingebracht werden, beispielsweise zur Überbrückung größerer Distanzen. Längere Fixateur externe, beispielsweise von der Hüfte bis zum Sprunggelenk, werden vorzugsweise aus zwei oder mehr einzelnen erfindungsgemäßen Vorrichtungen zusammengesetzt, da die notwendigen Zugkräfte proportional zur Länge der Fixateur-Vorrichtung wachsen. Bei Bedarf können weitere Bestandteile in die erfindungsgemäße Fixateur-Vorrichtung integriert werden, die beispielsweise eine Distraktion, Achskorrektur oder Verlängerung zulassen, und über die so Einfluss auf die Frakturheilung genommen werden kann. Beispiele sind Distraktionselemente und dämpfende Federelemente. Es ist auch möglich, einzelne oder alle Gelenkelemente verlängerbar auszuführen.
  • Zur leichteren Reponierung kann auch ein Zwischenelement über der Bruchstelle des Knochens von Vorteil sein. Bei dem Zwischenelement kann es sich beispielsweise um ein Teleskopelement mit Schraubenflächen handeln.
  • Eine erfindungsgemäße Vorrichtung kann auch über ein geeignetes Kopplungselement sternförmig mit zwei oder mehr zusätzlichen erfindungsgemäßen Vorrichtungen verbunden werden. Auf diese Weise ist beispielsweise ein Hybridfixateur realisierbar, der eine erfindungsgemäße Vorrichtung aufweist, die an Pins befestigt wird, und die an einem Kopplungselement in zwei bis vier Arme übergeht, die ebenfalls als erfindungsgemäße Vorrichtung ausgestaltet sind, und die mit einem Ringfixateur verbunden sind.
  • Bei der Anwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Fixieren von Knochenbrüchen werden zur Reposition der Fraktur in das Knochengewebe der einzelnen Knochenfragmente eines Patienten mit den bekannten Methoden eine Mehrzahl von Pins verankert. In der Regel werden zwei Pins je großes Knochenfragment, insgesamt vier bis sechs Pins gesetzt. Die Pins können zur Anwendung mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung ohne große Rücksichtnahme auf den noch anzubringenden Fixateur externe positioniert werden. Aus mechanischen Überlegungen wird der Abstand der Pins am gleichen Fragment möglichst groß gewählt werden.
  • Bei der Einstellung von offenen Frakturen in einer Notfallsituation, wo später noch eine definitive Osteosynthese mittels Platte oder Nagel erfolgt, wird in aller Regel nicht auf den Millimeter genau korrigiert, hier sind die Fragmente gelegentlich noch bis zu 5 bis 10 mm disloziert. Im Anbetracht der Begleitverletzungen ist eine schnelle Versorgung wichtig, und nicht die perfekte Reposition des Bruchs. Wichtig ist primär, dass keine Fragmente gegen die Haut, die Nerven, die Muskeln oder die Blutgefäße drücken. Bei definitiven Osteosynthesen hingegen wird versucht, bei der Reposition weniger als 5 mm Dislokation und 5° Achsabweichung zu erreichen.
  • Nach dem Setzen der Pins und einer ersten, provisorischen Reposition der Fragmente werden die Pins an die erfindungsgemäße Fixateur-Vorrichtung angeklinkt. Durch die Verschwenkbarkeit von ca. 15° zwischen benachbarten Gelenkelementen und deren freie Drehbarkeit können auch schräg zueinander stehende Pins problemlos fixiert werden. Auch die Abstände zwischen den Pins können im Wesentlichen ohne Abmessen gewählt werden. Die flexibel formbare Stütze der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann diese Unregelmäßigkeiten problemlos nachvollziehen. Die einzelnen Elemente der Vorrichtung sind ohne Zugkraftbeaufschlagung gegeneinander schwenkbar beweglich und folgen den Bewegungen der Pins bei der Reposition des Knochens durch den Operateur.
  • Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird durch das durch die in der Ringnut angeordneten Federelemente verursachte leichte Auseinanderdrücken der Gelenkelemente eine gewisse Grundspannung in der Vorrichtung erreicht. Trotzdem können die Gelenkelemente beim manuellen Richten der Fraktur problemlos verschoben werden. Außerdem ist genügend Spiel vorhanden um die Pins in die Aufnahmenuten der Gelenkelemente einklinken zu können, wobei der Kraft- und Reibschluss zwischen Pins und Gelenkelementen ein spontanes Verrutschen der Pins verhindert. Ein weiterer vorteilhafter Effekt dieser Grundspannung besteht darin, dass die gliederkettenartige Stütze eine gewisse Formstabilität aufweist und beim Reponieren nicht durchhängt. Die Grundspannung ist aber so gering, dass die Gelenkelemente problemlos gegeneinander bewegt werden können um die Fraktur zu reponieren. Allerdings genügt die vorhandene Grundspannung nicht um die Fraktur reponiert zu halten.
  • Nach Zugkraftbeaufschlagung ist die erfindungsgemäße Fixateur-Vorrichtung versteift. Die Position der Pins wird bei diesem Vorgang des Versteifens nicht verändert. Um die Fraktur reponiert zu halten muss eine Zugkraft von 500 bis 2000 N angelegt werden. Dies ist vorzugsweise durch manuelle Bedienung möglich. Die Vorrichtung ist nun provisorisch gesichert. Anschließend wird vorzugsweise mit einer Aktuatorvorrichtung die Zugkraft auf einen definitiven Wert von 5000 bis 15000 N erhöht.
  • Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist derart ausgelegt, dass die Spannung über mehrere Monate gar nicht oder nur unwesentlich nachlässt. Es ist auch möglich, eine erfindungsgemäße Vorrichtung mit einem optischen Indikator auszustatten, der beispielsweise je nach Zugkraft und/oder Modus (Montagemodus, Spannmodus erste und zweite Stufe, etc.) verschiedene Farben, Zahlen und/oder Buchstaben zeigt. Ebenfalls können Drucksensoren verschiedener Art zur Bestimmung und Überwachung der tatsächlich anliegenden Zugkraft verwendet werden.
  • Weiterbildungen, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung ergeben sich auch aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen und aus den Figuren. Dabei sind alle beschriebenen und/oder bildlich dargestellten Merkmale für sich oder in beliebiger Kombination grundsätzlich Gegenstand der Erfindung, unabhängig von ihrer Zusammenfassung in den Ansprüchen oder deren Rückbeziehung.
  • Figurenliste
  • Die Erfindung soll nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen im Zusammenhang mit den Zeichnungen näher erläutert werden. Es zeigen
    • 1A, 1B das hintere Ende einer aus dem Stand der Technik bekannten Vorrichtung, (A) in Seitenansicht und (B) in einem Längsschnitt;
    • 2 einen Längsschnitt durch einen Abschnitt einer aus dem Stand der Technik bekannten Vorrichtung;
    • 3A einen Längsschnitt parallel zu den Pin-Achsen durch einen Abschnitt einer erfindungsgemäßen Vorrichtung;
    • 3B einen Längsschnitt quer zu den Pin-Achsen durch einen Abschnitt einer erfindungsgemäßen Vorrichtung;
    • 4 im Detail der 3A den Bereich der umlaufenden Nut mit Federelement und Kunststoffhülse;
    • 5A, 5B eine zweiteilige Ausführungsform eines Gelenkelements, (A) in Seitenansicht und (B) perspektivisch;
    • 6 schematisch einen mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung stabilisierten Knochenbruch.
  • Wege zur Ausführung der Erfindung
  • Die 3A und 3B zeigt Längsschnitte durch einen Abschnitt einer erfindungsgemäßen Vorrichtung, wobei 3A einen Längsschnitt parallel zu den Achsen der Pins 4 zeigt und 3B einen Längsschnitt quer zu den Achsen der Pins 4.
  • Gezeigt ist ein Abschnitt der Stütze 11 einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit einer Mehrzahl an Gelenkelementen 2. Die Gelenkelemente 2 bestehen jeweils aus einem oberen Teil 2a mit einer als Kugelscheibe 21 ausgebildeten Kugelgelenkfläche und einem mit diesem oberen Teil 2a über ein Gelenk 27 schwenkbeweglich verbundenen unteren Teil 2b mit einer Gelenkpfanne 22.
  • Das über die gesamte Länge der Stütze 11 laufende Zugkraftelement 3 verläuft von der Spannungsvorrichtung (nicht gezeigt) durch die Längsdurchgänge 24 der Gelenkelemente 2, und endet an einem nicht dargestellten vorderen Ende der Stütze in einem Widerlager, welches eine anliegende Zugkraft aufnimmt und auf die Gelenkelemente 2 überträgt.
  • Das Zugkraftelement 3 ist als Kunststofffaserbündel ausgestaltet, das bei möglichst geringer Dicke über eine möglichst hohe Zugfestigkeit verfügt sowie Röntgentransparenz aufweist und unempfindlich gegenüber Magnetfeldern ist.
  • Die einzelnen Gelenkelemente 2 verfügen über eine obere Kugelgelenkfläche, die im Wesentlichen die Form einer Kugelscheibe 21 aufweist, und eine untere Kugelgelenkfläche in Form einer Gelenkpfanne 22, wobei die Kugelscheibe 21 eines Gelenkelements 2 jeweils in der Gelenkpfanne 22 des nächsten Gelenkelements 2 aufliegt, so dass eine Abfolge von Kugelgelenken entsteht.
  • Die Gelenkpfannen 22 der Gelenkelemente 2 sind mit einer reibwerterhöhenden Beschichtung aus auf die Oberfläche der Gelenkpfanne 22 abgeschiedenen Diamant-Hartpartikeln ausgestattet. Im Randbereich der Gelenkpfanne 22 des unteren Teils 2b eines Gelenkelements 2 ist eine um das zentrale Zugkraftelement 3 umlaufende, durch einen Nutboden 80 und durch zwei Nutwände 81, 81' begrenzte Ringnut vorgesehen (siehe auch 4). In der Ringnut sind eine mit dem Nutboden 80 in Kontakt stehende einlagige Wellenfeder 85 und eine mit der aus Edelstahl gefertigten Wellenfeder 85 und den Nutwänden 81, 81' in Kontakt stehende Kunststoffhülse 88 angeordnet. Die Kunststoffhülse 88 ist aus Polyphenylsulfon (PPSU) gefertigt, ragt teilweise aus der Ringnut heraus und steht in ihrem der Wellenfeder 85 abgewandten Randbereich mit der Kugelscheibe 21 des benachbarten Gelenkelements 2 in Kontakt.
  • Durch die im Randbereich der Gelenkpfanne 22 des unteren Teils 2b eines Gelenkelements 2 vorgesehene Ringnut, durch die in dieser Ringnut angeordnete Wellenfeder 85 sowie durch die teilweise aus der Ringnut herausragende, mit der Kugelscheibe 21 des benachbarten Gelenkelements 2 in Kontakt stehende Kunststoffhülse 88 wird erreicht, dass die beiden Kugelgelenkflächen 21, 22 benachbarter Gelenkelemente im entspannten Zustand der Vorrichtung leicht voneinander beabstandet sind. In den 3A und 3B ist der Zustand nach Beaufschlagung des zentralen Zugkraftelements 3 mit einer Zugkraft gezeigt. Die Wellenfeder 85 ist zusammengedrückt und die beiden Kugelgelenkflächen 21, 22 benachbarter Gelenkelemente befinden sich in kraftschlüssigen Kontakt miteinander. Dadurch wird eine Kraftübertragung von Gelenkelement zu Gelenkelement ermöglicht.
  • In 3B sind zwei Pins 4 gezeigt, die in den im Zusammenhang mit den 5A und 5B näher beschriebenen Aufnahmenuten kraft- und formschlüssig fixiert sind. Diese Pins 4 können im lediglich durch die Wellenfeder 85 leicht vorgespannten Zustand der Vorrichtung problemlos in die Aufnahmenuten der Gelenkelemente eingeklinkt werden. Dazu können der obere 2a und der untere Teil 2b des entsprechenden Gelenkelements mit geringem Kraftaufwand durch Schwenken um die Schwenkachse 27 voneinander beabstandet werden und so der Pin 4 in die Aufnahmenuten eingelegt werden.
  • 4 zeigt im Detail die im Randbereich der Gelenkpfanne des unteren Teils eines Gelenkelements vorgesehene, um das zentrale Zugkraftelement umlaufende, durch einen Nutboden 80 und durch zwei Nutwände 81, 81' begrenzte Ringnut. In der Ringnut sind eine mit dem Nutboden 80 in Kontakt stehende einlagige Wellenfeder 85 und eine mit der aus Edelstahl gefertigten Wellenfeder 85 und den Nutwänden 81, 81' in Kontakt stehende Kunststoffhülse 88 angeordnet. Die Kunststoffhülse 88 ist aus Polyphenylsulfon (PPSU) gefertigt, ragt teilweise aus der Ringnut heraus und steht in ihrem der Wellenfeder 85 abgewandten Randbereich mit der Kugelscheibe 21 des benachbarten Gelenkelements in Kontakt.
  • Die 5A und 5B zeigen eine zweiteilige Ausführungsform eines Gelenkelements 2 einer erfindungsgemäßen Vorrichtung, wobei der Übersichtlichkeit halber die Ringnut, das Federelement und die Kunststoffhülse nicht gezeigt sind. Das Gelenkelement 2 besteht aus einem oberen Teil 2a mit einer Kugelscheibe 21 und einem mit diesem oberen Teil 2a über ein Scharniergelenk 27 schwenkbeweglich verbundenen unteren Teil 2b mit einer Gelenkpfanne 22. 5A zeigt das Gelenkelement in Seitenansicht mit Blick auf die Scharnierachse, 5B das selbe Gelenkelement perspektivisch von unten mit Blick in die Gelenkpfanne. Auf den einander gegenüberliegenden inneren Seiten der beiden Teile 2a, 2b sind zwei parallele Aufnahmenuten 28, 28' angeordnet, zwischen denen ein Pin 4 festgeklemmt ist. Da die Zugkraft des Zugkraftelements im Wesentlichen senkrecht zur Achse des Scharniergelenks 27 verläuft, kann das Scharniergelenk 27 vergleichsweise leicht gebaut sein. Die genannte Ausführungsform ist besonders robust, und erlaubt eine größere Nähe der Aufnahmenuten 28, 28' zum Zugkraftelement, und damit ein höheres Klemm-Drehmoment.
  • Es soll darauf hingewiesen werden, dass in den aus dem Stand der Technik bekannten Ausführungsformen das obere Teil 2a mit dem unteren Teil 2b ausschließlich in dem zentralen Abschnitt zwischen den Aufnahmenuten 28, 28' und den Aufnahmenuten 29, 29' in Kontakt steht. Die beiden randseitigen, außerhalb der Aufnahmenuten 28, 28' bzw. der Aufnahmenuten 29, 29' angeordneten Abschnitte waren in diesen Ausführungsformen voneinander beabstandet. In der in den 5A und 5B gezeigten Ausführungsform stehen das obere Teil 2a und das untere Teil 2b auch außerhalb der Aufnahmenuten 28, 28' bzw. der Aufnahmenuten 29, 29' miteinander in Kontakt und bilden dort Scharniergelenke, von denen eines mit dem Bezugszeichen 27 gekennzeichnet ist. Diese Variante kann ganz allgemein in Kombination mit sämtlichen, oben beschriebenen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung verwirklicht werden. Der Vorteil dieser Ausführungsformen liegt darin, dass bei dem Einclipsen eines Pins beispielsweise in die Aufnahmenuten 28, 28' aufgrund des längeren Hebelarms deutlich größere Kräfte übertragen werden können. Bei außerhalb der Aufnahmenuten 29, 29' beabstandeten Teilen 2a, 2b endet der Hebelarm an der Innenseite der Aufnahmenuten 29, 29', während der Hebelarm bei außerhalb der Aufnahmenuten 29, 29' in Kontakt stehenden Teilen 2a, 2b am äußeren Rand der Teile 2a, 2b endet, also an der mit dem Bezugszeichen 27 als Scharniergelenk bezeichneten Stelle.
  • Bei der Anwendung der Vorrichtung 1 zur externen Fixierung von gebrochenen Knochen 62, 62' eines Patienten (siehe 6), insbesondere der Extremitäten, werden eine Mehrzahl von Pins 4 mit ihrem proximalen Ende 41 im Knochengewebe 61 des Patienten verankert und die distalen Enden 42 der Pins 4 werden provisorisch an der Stütze 11 einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 befestigt. Anschließend werden die Fragmente 62, 62' in ihre im wesentlichen anatomische Ursprungslage repositioniert, und ein zentrales Zugkraftelement der Vorrichtung 1 wird mit einer Zugkraft beaufschlagt, so dass die aus einer Mehrzahl von Gelenkelementen 2 bestehende Stütze 11 der Vorrichtung 1 versteift und die Pins 4 an der Stütze 11 klemmend und reibschlüssig fixiert. Die auf das Zugkraftelement wirkende Zugkraft kann gelöst werden, um die Reposition der Knochenfragmente zu korrigieren. Anschließend wird das Zugkraftelement der Vorrichtung 1 erneut mit einer Zugkraft beaufschlagt, so dass die Stütze 11 der Vorrichtung wieder versteift wird und die Pins 4 an der Stütze 11 klemmend und/oder reibschlüssig fixiert werden.
  • Bezugszeichenliste
  • 1
    Vorrichtung zur externen Fixierung von Knochenbrüchen
    11
    Stütze
    2, 2'
    Gelenkelement
    2a, 2b
    Teil eines Gelenkelements
    21
    Kugelscheibe
    22
    Gelenkpfanne
    23, 23a
    Nut zur Aufnahme des Pins
    24
    Längsdurchgang
    241
    obere Öffnung
    242
    untere Öffnung
    243
    Rand
    244
    Hohlraum
    25
    Umlenkelement
    251
    Zapfen
    27
    Scharniergelenk
    28, 28'
    Aufnahmenuten
    29, 29'
    Aufnahmenuten
    3
    Zugkraftelement
    4
    Pin
    41
    proximales Ende des Pins
    42
    distales Ende des Pins
    5
    Spannungsvorrichtung
    51
    Gewindebolzen
    52
    Feder
    53
    Gehäuse
    54
    Platte
    55
    Widerlager
    61
    Knochengewebe
    62, 62'
    Knochenfragment
    80
    Nutboden
    81, 81'
    Nutwände
    85
    Federelement
    88
    Kunststoffhülse
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 10125742 C1 [0007]
    • US 5944719 [0008]
    • WO 9920194 A1 [0009]
    • WO 03/068085 A1 [0010]
    • US 2003187432 A1 [0011]
    • JP 2004298253 A [0012]
    • EP 807419 A2 [0013]
    • WO 2009/152633 A1 [0014, 0019, 0020, 0030, 0044]

Claims (17)

  1. Vorrichtung (1) zur externen Fixierung von Knochenfragmenten (62, 62') eines Patienten mit einer außerhalb des Körpers des Patienten anordenbaren Stütze (11) aus einer Mehrzahl von aneinander gereihten Gelenkelementen (2, 2'), wobei an der Stütze (11) mindestens zwei mit ihrem proximalen Ende (41) im Knochengewebe (61) des Patienten verankerbare, perkutan anordenbare Pins (4) befestigbar und in ihrer räumlichen Lage zueinander fixierbar sind, wobei die Gelenkelemente (2, 2') auf einem zentralen Zugkraftelement (3) aufgereiht sind und die Gelenkelemente (2, 2') eine obere Kugelgelenkfläche in Form einer äußeren Kugelscheibenoberfläche (21) und eine als Gelenkpfanne ausgebildete untere Kugelgelenkfläche in Form einer inneren Kugelscheibenoberfläche (22) aufweisen, wobei jeweils zwei benachbarte Gelenkelemente (2, 2') zusammen ein Kugelgelenk bilden, wobei die einzelnen Kugelgelenke und damit die Stütze (11) durch eine Zugkraftbeaufschlagung des zentralen Zugkraftelements (3) reversibel kraftschlüssig fixierbar sind, wobei die Gelenkelemente (2, 2') derart ausgestaltet sind, dass ein Pin (4) durch die Zugkraftbeaufschlagung des zentralen Zugkraftelements (3) kraftschlüssig an der Stütze (11) befestigbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest zwischen zwei benachbarten, zusammen ein Kugelgelenk bildenden Gelenkelementen (2, 2') zumindest ein Federelement (85) angeordnet ist, wobei die einzelnen Kugelgelenke und damit die Stütze (11) durch die Zugkraftbeaufschlagung des zentralen Zugkraftelements (3) entgegen der Federkraft des zumindest einen Federelements (85) reversibel kraftschlüssig fixierbar sind.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem zumindest einen Federelement (85) um eine das zentrale Zugkraftelement (3) umschließende Druckfeder handelt oder dass es sich um mehrere, außerhalb des zentralen Zugkraftelements (3) angeordnete Druckfedern handelt oder dass es sich um eine das zentrale Zugkraftelement (3) umschließende Kunststoffscheibe handelt.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in einem der Gelenkpfanne (22) benachbarten Randbereich des Gelenkelements (2, 2') eine um das zentrale Zugkraftelement (3) umlaufende, durch einen Nutboden (80) und durch zwei Nutwände (81, 81') begrenzte Ringnut vorgesehen ist, wobei in der Ringnut das mit dem Nutboden (80) in Kontakt stehende Federelement (85) und eine mit dem Federelement (85) und den Nutwänden (81, 81') in Kontakt stehende Kunststoffhülse (88) angeordnet sind, wobei die Kunststoffhülse (88) teilweise aus der Ringnut herausragt und die Kunststoffhülse (88) in ihrem dem Federelement (85) abgewandten Randbereich mit der oberen Kugelgelenkfläche (21) des benachbarten Gelenkelements (2, 2') in Kontakt steht.
  4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Kunststoffhülse (88) aus Polyoxymethylen (POM), aus mit Polyethylen (PE) modifiziertem Polyoxymethylen, aus Polyphenylsulfon (PPSU), aus Polybutylenterephthalat (PBT), aus Polyethylenterephthalat (PET) oder aus einem derer Gemische besteht.
  5. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Federelement (85) um eine einlagige Wellenfeder oder um eine mehrlagige Wellenfeder, insbesondere um eine zweilagige Wellenfeder, handelt.
  6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Federelement (85) aus Metall, insbesondere aus Edelstahl, aus Kunststoff, aus Schaumstoff oder aus einem Elastomer besteht.
  7. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Gelenkelemente (2, 2') aus Metall, insbesondere Aluminium, einem faserverstärkten Polymermaterial oder einem Kunststoffmaterial bestehen.
  8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Gelenkelement (2') eine Gelenkpfannenaufnahmenut (23) aufweist, wobei bei der Zugkraftbeaufschlagung des zentralen Zugkraftelements (3) ein Pin (4) zwischen Gelenkpfannenaufnahmenut (23) und äußerer Kugelscheibenoberfläche (21) kraftschlüssig fixierbar ist.
  9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass ein Gelenkelement (2) eine Kugelaufnahmenut aufweist, wobei bei der Zugkraftbeaufschlagung des zentralen Zugkraftelements (3) ein Pin (4) zwischen Kugelaufnahmenut und innerer Kugelscheibenoberfläche (22) kraftschlüssig fixierbar ist.
  10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Gelenkelement (2) aus zwei schwenkbeweglich verbundenen Teilen (2a, 2b) besteht, wobei ein erster Teil (2a) eine mit einer unteren Kugelgelenkfläche (22) eines ersten benachbarten Gelenkelements (2) zusammenwirkende obere Kugelgelenkfläche (21) aufweist, und ein zweiter Teil (2b) eine mit einer oberen Kugelgelenkfläche (21) eines zweiten benachbarten Gelenkelements (2) zusammenwirkende untere Kugelgelenkfläche (22) aufweist, und wobei bei der Zugkraftbeaufschlagung des zentralen Zugkraftelements (3) ein Pin (4) zwischen den beiden Teilen (2a, 2b) form- und kraftschlüssig fixierbar ist.
  11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Teil (2a) eine unterseitige Aufnahmenut (28) aufweist, und der zweite Teil (2b) eine oberseitige Aufnahmenut (28') aufweist, wobei bei der Zugkraftbeaufschlagung des zentralen Zugkraftelements (3) ein Pin (4) zwischen der unterseitigen Aufnahmenut (28) des ersten Teils (2a) und der oberseitigen Aufnahmenut (28') des zweiten Teils (2b) form- und kraftschlüssig fixierbar ist.
  12. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine mit dem zentralen Zugkraftelement (3) verbundene Feder (52) vorgesehen ist, mittels der das zentrale Zugkraftelement (3) mit einer Zugkraft beaufschlagbar ist.
  13. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Spannungsvorrichtung (5) vorgesehen ist, mittels derer eine auf das zentrale Zugkraftelement (3) wirkende Zugkraft erzeugbar ist, wobei die Spannungsvorrichtung (5) an einem Ende der Stütze (11) der Vorrichtung (1) angeordnet und/oder demontierbar ist.
  14. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jeweils die untere Kugelgelenkfläche der Gelenkelemente (2, 2') in Form einer inneren Kugelscheibenoberfläche (21) mit einem oberen Begrenzungskreis und einem unteren Begrenzungskreis ausgebildet ist, wobei der Radius des unteren Begrenzungskreises im Wesentlichen der Hälfte eines Durchmessers der Stütze (11) senkrecht zu dem zentralen Zugkraftelement (3) entspricht und der Radius des oberen Begrenzungskreises mindestens 50% des Radius des unteren Begrenzungskreises, bevorzugt mindestens 60%, besonders bevorzugt mindestens 70%, insbesondere bevorzugt mindestens 80% des Radius des unteren Begrenzungskreises beträgt.
  15. Vorrichtung nach einem vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfläche der Gelenkpfanne (22) und/oder die Oberfläche der Gelenkpfannenaufnahmenut (23) und/oder die Oberfläche der Kugelaufnahmenut mit einer reibwerterhöhenden Beschichtung ausgestattet ist.
  16. Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die reibwerterhöhende Beschichtung auf die Oberfläche der Gelenkpfanne (22) und/oder auf die Oberfläche der Gelenkpfannenaufnahmenut (23) und/oder auf die Oberfläche der Kugelaufnahmenut abgeschiedene Hartpartikel umfasst.
  17. Vorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Hartpartikel aus Diamant, aus einem diamantähnlichen amorphen Kohlenstoff (DLC) oder aus einem Carbid, insbesondere Wolframcarbid, Chromcarbid, Molybdäncarbid, Borcarbid, Siliziumcarbid, oder deren Mischungen bestehen.
DE102018105223.5A 2018-03-07 2018-03-07 Vorrichtung zur externen Fixierung von Knochenbrüchen Ceased DE102018105223A1 (de)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102018105223.5A DE102018105223A1 (de) 2018-03-07 2018-03-07 Vorrichtung zur externen Fixierung von Knochenbrüchen
PCT/EP2019/053564 WO2019170377A1 (de) 2018-03-07 2019-02-13 Vorrichtung zur externen fixierung von knochenbrüchen

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102018105223.5A DE102018105223A1 (de) 2018-03-07 2018-03-07 Vorrichtung zur externen Fixierung von Knochenbrüchen

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102018105223A1 true DE102018105223A1 (de) 2019-09-12

Family

ID=65516495

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102018105223.5A Ceased DE102018105223A1 (de) 2018-03-07 2018-03-07 Vorrichtung zur externen Fixierung von Knochenbrüchen

Country Status (2)

Country Link
DE (1) DE102018105223A1 (de)
WO (1) WO2019170377A1 (de)

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0807419A2 (de) 1996-05-15 1997-11-19 ORTHOFIX S.r.l. Kompakter Fixateur externe
WO1999020194A1 (de) 1997-10-22 1999-04-29 Gerd Werding Vorrichtung zur externen fixierung von gebrochenen knochen, insbesondere der extremitäten
US5944719A (en) 1998-11-10 1999-08-31 Millennium Devices, L.L.C. External fixator
DE10125742C1 (de) 2001-05-21 2002-07-25 Aap Implantate Ag Vorrichtung zur internen oder externen Fixierung von gebrochenen Knochen oder der Wirbelsäule
WO2003068085A1 (de) 2002-02-11 2003-08-21 Gerd Werding Vorrichtung zur externen fixierung von gebrochenen knochen
US20030187432A1 (en) 2002-03-28 2003-10-02 Johnson Tab C. External fixation system
JP2004298253A (ja) 2003-03-28 2004-10-28 Me System:Kk 創外固定器
WO2009152633A1 (de) 2008-06-17 2009-12-23 Grasshoff, Jens Vorrichtung zur externen fixierung von knochenbrüchen
US20130199327A1 (en) * 2012-02-06 2013-08-08 Samsung Electronics Co., Ltd. Link unit, arm module, and surgical apparatus including the same

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0807419A2 (de) 1996-05-15 1997-11-19 ORTHOFIX S.r.l. Kompakter Fixateur externe
WO1999020194A1 (de) 1997-10-22 1999-04-29 Gerd Werding Vorrichtung zur externen fixierung von gebrochenen knochen, insbesondere der extremitäten
US5944719A (en) 1998-11-10 1999-08-31 Millennium Devices, L.L.C. External fixator
DE10125742C1 (de) 2001-05-21 2002-07-25 Aap Implantate Ag Vorrichtung zur internen oder externen Fixierung von gebrochenen Knochen oder der Wirbelsäule
WO2003068085A1 (de) 2002-02-11 2003-08-21 Gerd Werding Vorrichtung zur externen fixierung von gebrochenen knochen
US20030187432A1 (en) 2002-03-28 2003-10-02 Johnson Tab C. External fixation system
JP2004298253A (ja) 2003-03-28 2004-10-28 Me System:Kk 創外固定器
WO2009152633A1 (de) 2008-06-17 2009-12-23 Grasshoff, Jens Vorrichtung zur externen fixierung von knochenbrüchen
US20130199327A1 (en) * 2012-02-06 2013-08-08 Samsung Electronics Co., Ltd. Link unit, arm module, and surgical apparatus including the same

Also Published As

Publication number Publication date
WO2019170377A1 (de) 2019-09-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2323572B1 (de) Vorrichtung zur externen fixierung von knochenbrüchen
DE69633302T2 (de) Regelbare positionierungsanlage für knochen
AT389992B (de) Vorrichtung zur externen fixierung von knochenfragmenten
EP0553782B1 (de) Wirbelsäulenimplantat und Repositionsinstrument
DE3000432C2 (de)
EP2299920B1 (de) Vorrichtung zur osteosynthese sowie zur fixierung und stabilisierung von röhrenknochen
EP0570929B1 (de) Implantat für die Wirbeläule
DE69023405T2 (de) Drahthalter und spannvorrichtung.
DE69011363T2 (de) Vorrichtung zum externen Festlegen von Knochenfragmenten mit kontrollierbarer Dämpfung.
EP0452451A1 (de) Pedikelschraube und korrektur- und haltevorrichtung mit einer solchen pedikelschraube.
DE3916198A1 (de) Verankerungselement
EP2618755B1 (de) Wirbelsäulenstabilisierungssystem und chirurgische vorrichtung zum temporären versteifen eines flexiblen zwischenabschnitts eines verbindungselements des wirbelsäulenstabilisierungssystems
EP1827267B1 (de) Orthopädische fixationsvorrichtung und orthopädisches fixationssystem
DE102004063396B4 (de) Marknagel
EP0779795B1 (de) Vorrichtung zur externen fixierung von frakturen
EP1679044B1 (de) Set zur Erstellung eines Osteosyntheseimplantates
DE102011111403A1 (de) Tulpenkopfschraube zur Repositionierung von Wirbelkörpern
DE102018105223A1 (de) Vorrichtung zur externen Fixierung von Knochenbrüchen
WO2016095978A1 (de) Knochenplatte, chirurgische sets und rekonstruktionssets
DE9310668U1 (de) Schraubendreher
DE102018105227A1 (de) Sicherungsanordnung zur Positionssicherung eines lösbaren Verbindungsmittels
DE3515678A1 (de) Vorrichtung zum befestigen und spannen von fixateur externe-bauteilen
DE102018007224B4 (de) Vorrichtung zum Verbinden von Objekten, insbesondere zum vorzugsweise extrakorporalen Verbinden von Knochenfragmenten am Körper während eines Heilungsprozesses
DE102018103660B3 (de) Vorrichtung zum lösbaren Klemmen an einem insbesondere stab- oder rohrförmigen chirurgischen Gegenstand
DE102006050244B3 (de) Chirurgischer Wundhaken und chirurgische Wundspreizvorrichtung

Legal Events

Date Code Title Description
R012 Request for examination validly filed
R002 Refusal decision in examination/registration proceedings
R003 Refusal decision now final