DE10335281A1

DE10335281A1 - Gitteranordnung für die Osteosynthese

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Publication number: DE10335281A1
Application number: DE10335281A
Authority: DE
Original assignee: FISCHER BARBER ANDREA MARIA; Fischer-Barber Andrea Maria Dr
Current assignee: FISCHER BARBER ANDREA MARIA; Fischer-Barber Andrea Maria Dr
Priority date: 2003-01-08
Filing date: 2003-08-01
Publication date: 2004-07-22
Also published as: DE20300181U1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Gitteranordnung für die Osteosynthese mit einer Mehrzahl von netzartig angeordneten Stegen (4), wobei an Berührungspunkten der Stege (4) Löcher (2) für Befestigungsmittel vorgesehen und die Stege (4) triangulär miteinander verbunden sind. Insbesondere sind die Stege (4) durch nebeneinander angeordnete Dreiecke gebildet, derart, dass sich jeweils zwei nebeneinander angeordnete Dreiecke jeweils eine einem Steg (4) entsprechende Seite und die zwei Enden dieser Seite teilen, die Eckpunkten der Dreiecke entsprechen, wobei in jedem Eckpunkt ein Loch (2) angeordnet ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Gitteranordnung für die Osteosynthese nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Bei einem Knochenbruch handelt es sich um eine traumatische Unterbrechung der Kontinuität des Knochens. Bei einer relativen Bewegung der Knochenfragmente an der Bruchstelle können sich Irritationen der umliegenden Gewebe sowie starke Schmerzen ergeben, wobei sich die Heildauer des Bruches dadurch normalerweise verlängert. Eine zweckmäßige Wiederzusammenführung von Knochenfragmenten ist somit von der Immobilisation der Bruchstelle abhängig.

Üblicher Weise wird die Immobilisation für Gliedmaßenknochen durch externe Gipsverbände verwirklicht. Diese Gipsverbände müssen über längere Zeiträume getragen werden. Sie sind schwer und beeinträchtigen die Skelettstruktur des Körpers sowie die Muskulatur, behindern die Blutversorgung des Knochens (die eine schnelle und effektive Knochenheilung fördert) und können zu einer Knochenresorption führen, da durch die fraktionierte Knochenstruktur die funktionelle Zug- und Druckbelastung vollständig fehlen. Die Immobilisation von Knochen, bei denen es sich nicht um Knochen der Arme und Beine handelt, ist deutlich schwieriger. Externe Gipsverbände können dabei unter Umständen nicht eingesetzt werden, speziell nicht im Gesichtsbereich.

Bei Frakturen (Brüchen) und Osteotomien (operative Durchtrennung eines Knochens) sowie bei der Einlagerung von Knochentransplantaten, insbesondere im Bereich des menschlichen Schädels, ist eine sogenannte Fixation, d.h. eine feste Positionierung der Fragmente zueinander unbedingt erforderlich.

In den vergangenen zwanzig Jahren wurde daher der Einsatz von Stabilisierungs- und Druckplattentechniken für die innere Fixierung von Brüchen erprobt. Diese Techniken erfuhren eine weitverbreitete Anwendung. Bei einer inneren Fixierung durch Knochenschrauben und Platten (speziell durch Platten aus biokompatiblen Metallen und Metalllegierungen, wie Titan, Edelstahl und Kobaltchrom) wird eine sofortige Immobilisation durch interfragmentarische Stabilisation und Kompression erreicht.

Andere Techniken, bei denen Werkstoffe und Vorrichtungen, wie etwa Drähte und Drahtnähte, verwendet werden, bewirken lediglich eine Verringerung der Knochenbruchmobilität und verbessern die Position des Bruchsegmentes; sie bieten jedoch keine ausreichende Funktionsstabilität.

Ziel der inneren Knochenbruchfixierung ist es, dass eine frühe, schmerzfreie Bewegung sowie ein früher schmerzfreier Einsatz des verletzten Glieds, Unterkieferknochens oder dergleichen ermöglicht wird, wodurch die Folgen einer lange dauernden Immobilisation vermieden werden können, wobei es sich bei diesen Folgen um Knochenbrucherkrankungen wie Knochenresorption oder Infektionen handeln kann.

Bei der inneren Knochenfixierung ist es von Bedeutung, dass die Anwendung der Stabilisierungs- bzw. Druckplatten zu einer relativen Immobilität der Knochenfragmente führt sowie zu einem festen Verschluss der Bruchberührungsflächen. Ohne diese Immobilität und den festen Verschluss neigen veränderliche Spannungs- und Druckbelastungen dazu, eine relative Bewegung zwischen den Bruchfragmenten zu bewirken, wodurch sich aufgrund der Knochenresorption unerwünschte Fragmentverkürzungen oder unzulängliche Verknöcherungen des Bruchspaltes mit einer sogenannten Pseudoarthrosenbildung („falsches Gelenk") ergeben.

Durch den zweckmäßigen Einsatz einer Brucheinrichtungsvorrichtung aus einem biokompatiblen Metall, d.h. eines chirurgisch eingesetzten Implantates, verhindern die durch die Vorrichtung als interfragmentarischer Druck ausgeübten Statikkräfte eine relative Bewegung zwischen den Berührungsflächen des Bruchs. Folglich verhindert die Druckvorbelastung der Knochenfragmente (durch die Stabilisations- bzw. Kompressionsvorrichtung) eine relative Bewegung an der Bruchstelle trotz des funktionellen Einsatzes des Glieds, z.B. des Unterkiefers, und zwar ohne externe Immobilisation oder Schienen. Durch mechanische Stimulationen (Kräfte und Bewegungen), die über die inneren Knochenfixierungstechniken ermöglicht werden, wird eine schnelle und gesunde Heilung des Bruchs gefördert, die Knochendurchblutung wird aufrechterhalten und wiederhergestellt.

Die Knochendurchblutung wird durch ein Bruchtrauma und durch einen chirurgischen Eingriff (Anbringung einer Knochenfixierungsvorrichtung) gestört, wobei das Abheben des Periostes (Knochenhaut) dabei das Hauptproblem darstellt. Dieses Periost ist in erster Linie für die Durchblutung und Ernährung des Knochens notwendig, sodass eine großflächige Entfernung der Knochenhaut Heilungsstörungen nach sich zieht. Aus diesem Grund sollte die ideale Kompressionsvorrichtung auch möglichst klein und grazil gestaltet sein, um eine Wiederanlagerung der Knochenhaut an den Knochen möglichst wenig zu behindern.

In den vergangenen zehn bis zwanzig Jahren wurden Maschenbahnen und mit Bohrlöchern versehene Streifen aus Titan häufig für die wiederherstellende, orthognate und traumatische Chirurgie eingesetzt, wobei ausgezeichnete klinische Ergebnisse erzielt wurden. Die Verformbarkeit bzw. Anpassungsfähigkeit dieser Bahnen und Streifen ermöglicht ein schnelleres und einfaches Biegen zur Angleichung an die Knochenkonturen. In den letzten Jahren wurden auch kleine Knochenplatten mit den verschiedenen Konfigurationen häufig in der Kiefer- und Gesichtsknochen betreffenden, wiederherstellenden Chirurgie eingesetzt.

Die Größe dieser Knochenplatten wurde im Verlauf ihrer Entwicklung durch Material- und Formverbesserungen immer weiter reduziert um den Anspruch, so wenig Fremdmaterial wie möglich in den Körper einzubringen, zu genügen.

Eine möglichst zierliche Gestaltung der Knochenplatten ist außerdem nötig, da die Platten zur Osteosynthese direkt auf den Knochen aufgeschraubt werden müssen. Dabei muss das den Knochen ernährende Periost (Knochenhaut) abgehoben werden. Wird nun eine sehr große Knochenplatte angebracht, so ist eine Anlagerung des Periostes an den Knochen nicht mehr gewährleistet und es kann zu Ernährungs- und damit Heilungsstörungen des Knochens kommen.

Eine immer grazilere Gestaltung der Knochenplatten stößt jedoch irgendwann an die Grenzen der mechanischen Stabilität. Insbesondere im Bereich des Unterkiefers, der sehr hohen mechanischen Belastungen durch den Kauakt ausgesetzt ist, werden mangelhafte Knochenheilung oder Plattenbrüche beobachtet. Dies tritt vor allem bei Brüchen des zahnlosen Kiefers, bei Trümmerfrakturen oder nach Rekonstruktion eines Unterkieferdefektes mit einem Knochentransplantat auf.

Gerade in diesen Fällen kollidiert der Anspruch der guten Ernährung des Knochens durch die Knochenhaut mit der möglichst großen Stabilität der Osteosynthese.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Gitteranordnung für die Osteosynthese zu schaffen, die einerseits einen günstigen Verlauf der Knochenheilung durch geringe Beeinträchtigung der Knochenhaut. und andererseits eine hohe dreidimensionale Stabilität des Systems aus Gitter, Knochen und Schrauben ermöglicht.

Diese Aufgabe wird durch eine Gitteranordnung mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst.

Der wesentliche Vorteil der erfindungsgemäßen Gitteranordnung besteht darin, dass sie so ausgestaltet ist, dass die auf ein Schraubenloch treffenden Stege der Gitteranordnung untereinander keinen 90°-Winkel, sondern einen spitzen Winkel von z.B. ungefähr 60° einschließen. Dies führt beispielsweise bei einer aus der Gitteranordnung hergestellten Knochenplatte mit zwei Reihen von Schraubenlöchern zu einer triangulären Verstrebung, wobei jedes Schraubenloch von vier Stegen gestützt wird, was Vorteilhafterweise insgesamt zu einer deutlichen Erhöhung der Gesamtstabilität des Systems führt.

Vorteilhafterweise kann bei einer gleichbleibenden Materialdicke eine höhere mechanische Stabilität oder bei einer gleichbleibenden Stabilität eine Einsparung von Material erzielt werden.

Die Form der Verstrebung der erfindungsgemäßen Gitteranordnung lässt sich auch zu einem flächigen Gitter ausbauen, das vom Chirurgen vor Ort präpariert wird, um es an die Erfordernisse des Einzelfalles anzupassen. Eine besonders umfangreiche Gestaltungsfreiheit wird dem Chirurgen dann an die Hand gegeben, wenn die erfindungsgemäßen Gitteranordnung mit unterschiedlichen Steg-Strukturen, d.h. unterschiedlichen Längen der Stege und ihrer geometrischen Anordnungen bereitgestellt wird, sodass die Gitteranordnung vor Ort wahlweise durch Entfernen bestimmter Partien dem gegebenen Problem optimal angepasst werden können.

Die erfindungsgemäße Gitteranordnung für die Osteosynthese hat gegenüber herkömmlichen Plattensystemen auch den Vorteil, dass die Stabilität der Fixation im wesentlichen durch die Form der Gitteranordnung bedingt ist, nicht aber durch die Stärke oder Länge der daraus hergestellten Knochenplatte. Im Vergleich zu herkömmlichen gitterförmigen Knochenplatten ist jedoch noch eine grazilere Gestaltung der Stege aufgrund der triangulären Verstrebung möglich. Dadurch ist die herzustellende Knochenplatte beispielsweise einfach an die geforderte Geometrie der Osteosynthese anpassbar.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen hervor.

Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
1 eine Draufsicht auf eine erfindungsgemäße Gitteranordnung gemäß einer ersten Ausführungsform;
2 eine Draufsicht auf eine zweite Ausführungsform der erfindungsgemäßen Gitteranordnung, beispielsweise zum Einsatz im Kieferwinkelbereich;
3 eine dritte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Gitteranordnung mit veränderter Winkelgeometrie;
4 eine vierte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Gitteranordnung in größerer flächiger Ausdehnung; und
5 und 6 weitere Ausführungsformen der Erfindung.
Zu der Erfindung führten die folgenden Überlegungen. Um möglichst stabile und daher für die medizinische Anwendung vorteilhafte Gitteranordnungen für die Orteosynthese zu schaffen, wurde erstmals der Gedanke gefasst, die Gitteranordnungen triangulär aufzubauen bzw. zu strukturieren. Dies bedeutet, dass sie aus einer Fläche von aneinandergesetzten Dreiecken bestehen, wobei sich nebeneinanderliegende Dreiecke jeweils eine Seite und zwei Eckpunkte teilen. Auf diese Weise wird eine große Stabilität der aus den vorliegenden Gitteranordnungen herausgearbeiteten (z.B. durch Durchschneiden von Stegen) bzw. durch diese gebildeten Knochenplatten erreicht.
Die Figuren zeigen die vorliegenden Gitteranordnungen gegenüber den realen Maßstäben vergrößert. Je nach Anwendungsgebiet und gewünschter Rigidität können die aus den vorliegenden Gitteranordnungen herausgearbeiteten Knochenplatten mit der triangulären Struktur so dimensioniert werden, dass sie mit Schrauben der gängigen Fazialplattensysteme kombiniert werden können. Gängige Systeme basieren auf Schrauben verschiedener Längen und Durchmessern von 0,9 mm, 1,5 mm und 2 mm. entsprechend wird der Durchmesser der Schraubenlöcher gewählt und die Gitteranordnung in der Dimension angepasst. Es bieten sich daher Seitenlängen der Dreiecke von 10 mm bis 3 mm an.
Die Gitteranordnung der 1 weist eine Doppelreihe von Schraubenlöchern 2 auf, die jeweils in einer geraden Linie angeordnet sind und über dazwischenlaufende Stege 4 zu der flächigen Gitteranordnung verbunden sind.
Bevorzugt weisen sämtliche Stege 4 dieselbe Länge auf. Die Stege 4 sind so angeordnet, dass sie an den Mittelpunkten der Schraubenlöcher 2 in ihrer Verlängerung einen 60°-Winkel einschließen. Bei den einzelnen Dreiecken handelt es sich somit um gleichseitige Dreiecke. Die Gitteranordnung bzw. Knochenplatte lässt sich daher als eine Aneinanderreihung gleichseitiger Dreiecke verstehen.
Die einzelnen Stege 4 sind in den Eckpunkten der Dreiecke jeweils über Ringe miteinander verbunden, die gerade so groß sind, dass sie die Schraubenlöcher 2 einschließen können.
Vorzugsweise sind die Schraubenlöcher 4 jeweils mit Absenkungen versehen, sodass die Köpfe der eingesetzten Schrauben jeweils koplanar mit der Oberfläche der Gitteranordnung versenkt werden können.
Die Gitteranordnung der 1 kann, wie auch die Gitteranordnungen der anderen Figuren, in beliebigen Längen angefertigt und nach Bedarf zugeschnitten werden. Dies ist entweder noch bei der Fabrikation oder intraoperativ durch den Chirurgen nach den Erfordernissen des Operationsgebietes möglich.
Die 2 zeigt eine Abwandlung der Ausführungsform der Gitteranordnung der 1. Hier wird nach einer Aneinanderreihung von gleichseitigen Dreiecken gemäß 1 die Gitteranordnung über eine Seite 4' des letzten Dreiecks fortgesetzt, sodass eine gewinkelte Gesamtform entsteht, die sich z.B. besonders zum Einsatz im Kieferwinkelbereich eignet. Hierbei können durch Verwendung verschieden großer Winkel unterschiedliche Neigungen und damit eine möglichst optimale Anpassung an die anatomischen Gegebenheiten erzielt werden, im Gegensatz zu bisher üblichen Konstruktionen, die auf einer rechtwinkligen Gitterstruktur aufbauen.
Die 3 zeigt eine Ausführungsform, bei der die Dreiecke im Gegensatz zu 1 nicht gleichseitig, sondern gleich schenklig sind. Dadurch sind die horizontalen Stege 4'' verkürzt und es können mehr Schraubenlöcher 2 pro Fläche der Gitteranordnung vorgesehen werden. Es ist ebenso denkbar, für bestimmte Anordnungsfälle die horizontalen Stege länger zu gestalten, sodass sich die Anzahl der pro Fläche der Gitteranordnung vorhandenen Schraubenlöcher 2 verringert.
Die Gitteranordnung der 4 zeigt eine flächenhafte Abwandlung der triangulären Struktur. Hier ist das Prinzip der aneinandergereihten Dreiecke in die Vertikale bzw. senkrecht zu der Reihe der 1 ausgedehnt. Es werden also mehrere Reihen von Dreiecken übereinandergesetzt. Die Schraubenlöcher 2 am Rande der Struktur werden von zwei, drei oder vier Stegen 4 gestützt, während die Schraubenlöcher 2''' im Inneren der Struktur von jeweils sechs Stegen 4 gestützt werden. Auch hier sind Winkelveränderungen zur Vergrößerung oder Verkleinerung der Schraubenlochdichte denkbar. Diese Struktur eignet sich besonders zur intraoperativen Anpassung an ein unregelmäßig gestaltetes Operationsgebiet.
5 und 6 zeigen mögliche Ausschnitte aus der Gitteranordnung der 4.
Zusammenfassend wird ausgeführt, dass sich die vorstehend beschriebenen Gitteranordnungen gegenüber den bekannten Techniken dadurch auszeichnen, dass sie aufgrund ihrer triangulären Verstrebung eine höhere mechanische Stabilität für die Knochenbruchstelle bewirken. In Regionen geringerer mechanischer Belastung können aufgrund der besseren mechanischen Eigenschaften der aus den vorliegenden Gitteranordnungen herausgetrennten Knochenplatten grazilere Stegformen eingesetzt werden, sodass hier der Vorteil einer geringeren Trennung von Knochen und ernährender Knochenhaut ausgenutzt wird. Eine grazilere Knochenplatte führt darüber hinaus auch zu einer Materialersparnis und damit zu einem wirtschaftlichen Vorteil.

Claims

Gitteranordnung für die Osteosynthese mit einer Mehrzahl von netzartig angeordneten Stegen (4), wobei an Berührungspunkten der Stege (4) Löcher (2) für Befestigungsmittel vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Stege (4) triangulär miteinander verbunden sind.
Gitteranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Stege (4) durch nebeneinander angeordnete Dreiecke gebildet sind, derart, dass sich jeweils zwei nebeneinander angeordnete Dreiecke jeweils eine einem Steg (4) entsprechende Seite und die zwei Enden dieser Seite teilen, die Eckpunkten der Dreiecke entsprechen, wobei in jedem Eckpunkt ein Loch (2) angeordnet ist.
Gitteranordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Löcher (2) durch an den Eckpunkten angeordnete Ringe gebildet sind.
Gitteranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Löcher (2) zum Hindurchführen von Schrauben ausgebildet sind.
Gitteranordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Löcher (2) Absenkungen zur Aufnahme der komplementär ausgebildeten Köpfe der Schrauben besitzen.
Gitteranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Dreiecke gleichseitige Dreiecke sind.
Gitteranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Dreiecke gleichschenkelige Dreiecke sind.
Gitteranordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Grundlinien der gleichschenkeligen Dreiecke kleiner oder größer als die Schenkel der Dreiecke sind.
Gitteranordnung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass sie Bereiche mit gleichschenkeligen Dreiecken und Bereiche mit gleichseitigen Dreiecken umfasst.
Gitteranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass sie aus einem Material besteht, das durch Schneiden durchtrennbar ist.
Gitteranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass eine aus ihr erzeugte Knochenplatte in einer Reihe nebeneinander gegensinnig angeordnete Dreiecke aufweist, derart, dass zwei zueinander parallele, gerade Reihen von Löchern (2) entstehen.
Gitteranordnung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass zur Bildung einer Knochenplatte wenigstens zwei Reihen winkelig aneinander gesetzt sind.
Gitteranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Dreiecke in verschiedenen Richtungen nebeneinander angeordnet sind.