DE19624295A1 - Vorrichtung zum Einsetzen eines Expanders in der Verbindung mit einem Marknagel - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Ein­ setzen eines Expanders in der Verbindung mit einem Mark­ nagel. Bezweckt ist dabei eine solche Vorrichtung, die das Einsetzen des Expanders in einen Marknagel in solcher Art und Weise vereinfachen soll, daß mit der finalen Vereinigung von Expander und Marknagel ein Expandernagel zur Verfügung gestellt ist, mit welchem Knochenfragmente wirksam zu einer Einheit zusammengefaßt werden können.

Aus der WO 94/12112 ist ein Marknagel bekannt, der über seine Gesamtlänge im Querschnitt selektiv expandierbar ist, sowie ein Expander, der nach seinem Einsetzen in den Mark­ nagel einen Nagel mit vollständigem Umfang ergibt.

Der in das Innere eines Knochens eingesetzte Marknagel ist so gestaltet, daß er das Einsetzen eines Expanders erlaubt, wobei der Nagel die Ausbildung eines länglichen Rohres hat, das mit einem Längsschlitz versehen ist. Der Marknagel wird anfänglich in die gewünschte Position entlang der Achse eines Knochens gebracht, wobei er nicht aufgeweitet ist und vielmehr dann in den Marknagel ein Expander eingesetzt wird, um den Nagel entlang seiner Gesamtlänge zu expandieren. Das Einsetzen des Expanders erfordert dabei einigen Kraftauf­ wand, um den Schlitz des Marknagels aufzubrechen.

Für das Einsetzen des Expanders sind bei dem bekannten Marknagel manuell betätigbare Kraftmittel angedacht, die ohne die Wirkung eines Schlagmechanismus auskommen. In der Praxis hat es sich jedoch als schwierig erwiesen, diese Möglichkeit für ein Einsetzen des Expanders zu realisieren, so daß der Erfindung die Aufgabe zugrunde liegt, eine Vor­ richtung zum Einsetzen eines Expanders in der Verbindung mit einem Marknagel bereitzustellen, die ein bequemeres und jedenfalls problemfreies Einsetzen eines Expanders in einen Marknagel zu dem angedachten Zweck erlaubt.

Eine Vorrichtung zum Einsetzen eines Expanders in der Verbindung mit einem Marknagel besteht daher gemäß der Erfindung aus einem Gehäuse oder Rahmen, einer Kraft- oder Energieversorgungseinrichtung zur Lieferung einer Drehbe­ wegung, einem axial beweglichen Körper, der für den Eingriff mit einem Expander zur Ausübung einer axialen Kraft angepaßt ist, einer Antriebseinrichtung zum Antrieb des Körpers für die Ausübung der axialen Kraft und einer Übertragungsein­ richtung zur Übertragung der Kraft von der Kraft- oder Energieversorgungseinrichtung auf die Antriebseinrichtung.

Die Kraft- oder Energieversorgungseinrichtung kann entweder mit einem Druckgas betrieben werden, wie bspw. Luft oder Sauerstoff oder einem anderen Gas. Die Einrichtung ist daher bevorzugt ein pneumatisches Bohrgerät, jedoch kann sie auch ein Elektromotor sein.

Die Übertragungseinrichtung ist bevorzugt derart ausge­ staltet, daß sie eine hohe Drehzahl bei niedriger Eingangs­ energie in eine niedrige Drehzahl bei einer hohen Ausgangs­ energie umwandelt, die als axiale Schubkraft auf den axial beweglichen Körper ausgeübt wird. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform besteht daher die Übertragungseinrichtung auch bspw. aus einer drehbaren Mutter mit einem Innengewinde, das mit einem Außengewinde an einem gegen Drehung gesicher­ ten Stab in Eingriff ist, so daß bei der Drehung der Mutter der Stab, mit welchem vorteilhaft eine Schubplatte verbunden ist, eine axiale Bewegung ausführt, die für eine Kraftein­ wirkung auf den Expander genutzt wird.

Die Vorrichtung besteht zweckmäßig aus einer ersten Führungs­ einrichtung zum Führen eines solchen bevorzugten Antriebes, wobei diese Führungseinrichtung aus einer Vielzahl von Zugstangen besteht, die mit dem Gehäuse oder Rahmen starr verbunden sind und durch die Schubplatte hindurchgehen. Die Führungseinrichtung kann mit einem zylindrischen Führungs­ rohr ausgebildet sein, das mit dem Gehäuse oder Rahmen starr verbunden ist, so daß der Stab innerhalb des Führungs­ rohres in axialer Richtung gleiten kann.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist die Übersetzungseinrichtung mit einem Untersetzungsgetriebe für den Antrieb der drehbaren Mutter ausgebildet und weist Kegelrollenlager auf, welche sowohl eine axiale wie auch eine radikale Bewegung der Mutter verhindern. Dabei kann noch eine zweite Führungseinrichtung für eine Führung des axial beweglichen Körpers vorgesehen sein, zweckmäßig in der Ausbildung einer Hülse, die mit dem Gehäuse oder Rahmen starr verbunden ist und mit einem Ende an einem Marknagel befestigt werden kann.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung schematisch dargestellt und wird nachfolgend näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine Querschnitt-Seitenansicht der gesamten Vor­ richtung zum Einsetzen eines Expanders in einen Marknagel,

Fig. 2 Querschnitt-Seitenansicht eines ersten, rückwartigen Teiles der Vorrichtung gemäß Fig. 1,

Fig. 3 eine rückwärtigen Endansicht der Vorrichtung der Fig. 2,

Fig. 4 eine Querschnitt-Seitenansicht eines zweiten vorde­ ren Teils der Vorrichtung gemäß Fig. 1,

Fig. 5 eine vordere Endansicht der Vorrichtung der Fig. 4,

Fig. 6 eine Querschnitt-Seitenansicht eines Einspannteils der Vorrichtung gemaß Fig. 1,

Fig. 7 eine rückwärtigen Endansicht des Einspannteils der Fig. 6,

Fig. 8 eine Querschnitt-Seitenansicht eines Gehäuses der Vorrichtung gemäß Fig. 1,

Fig. 9 eine Vorderansicht des Gehäuses der Vorrichtung gemaß Fig. 8,

Fig. 10 eine Querschnitt-Seitenansicht einer Befestigungs­ platte der Vorrichtung gemäß Fig. 1,

Fig. 11 eine Vorderansicht der Befestigungsplatte der Fig. 10,

Fig. 12 eine Querschnitt-Seitenansicht einer Antriebswelle der Vorrichtung gemäß Fig. 1,

Fig. 13 eine Querschnitt-Seitenansicht einer Scheibe der Vorrichtung gemäß Fig. 1,

Fig. 14 eine Querschnitt-Seitenansicht eines ersten Zahn­ rades der Vorrichtung gemäß Fig. 1,

Fig. 15 eine Querschnitt-Seitenansicht eines zweiten Zahnrades der Vorrichtung gemäß Fig. 1,

Fig. 16 eine Querschnitt-Seitenansicht einer Gewindemutter der Vorrichtung gemäß Fig. 1,

Fig. 17 eine Querschnitt-Seitenansicht eines Führungsrohres der Vorrichtung gemäß Fig. 1,

Fig. 18 eine rückwärtige Endansicht des Führungsrohres der Fig. 17 und

Fig. 19 eine Querschnitt-Seitenansicht eines Griffteils der Vorrichtung gemäß Fig. 1.

Gemäß der Darstellung insbesondere in den Fig. 1 und 2 der Zeichnung wird die gezeigte Vorrichtung zum Einsetzen eines Expanders 1 in einen hohlen Marknagel 2 benutzt, der bereits in das Mark eines Knochens eingesetzt wurde, so daß mit dem Expander in der Verbindung mit dem Marknagel ein zusammen­ gesetzter Nagel für den Zweck gebildet wird, Knochenfrag­ mente zu vereinigen.

Eine Druckgasquelle stellt die Kraft oder Energie für einen Rotor zur Verfügung, wie bspw. ein pneumatisches Bohrgerät 3, das eine hohe Drehzahl bei niedriger Energie erzeugt. Für den Antrieb des Bohrgerätes wird Druckgas, bswp. Druckluft oder -sauerstoff, benutzt, das üblicherweise in Operations­ sälen zur Verfügung steht oder dort relativ einfach zur Verfügung gestellt werden kann. Alternativ kann das Druck­ gas auch aus jeder beliebig anderen Quelle bereitgestellt werden, wobei es gemäß einer weiteren Alternative auch möglich ist, einen Elektromotor als Kraft- oder Energiever­ sorgungsquelle dann vorzusehen, wenn überhaupt keine Möglich­ keit für die Bereitstellung von Druckgas als Energiequelle besteht.

Das Bohrgerät 3 hat einen Bund 4, der durch eine Einspann- oder Klemmvorrichtung 5 befestigt ist. Der Zweck des Ein­ spannens oder Festklemmens des Bohrgerates 3 ist die Ver­ hinderung einer Drehung des Bohrgerätes relativ zu der Vorrichtung und daher eine Maximierung des Energieausgangs.

Die Einspann- oder Klemmvorrichtung 5 ist an einem Gehäuse 6 befestigt, das seinerseits an einer Befestigungsplatte 7 befestigt ist. Durch diese Anordnung wird das Bohrgerät 3 in einer gewünschten Position relativ zu der Vorrichtung gehalten und wird ein Gehäuse für den Antriebsmechanismus der Vorrichtung bereitgestellt. An dem Bohrgerät 3 ist eine Antriebswelle 10 befestigt, die innerhalb einer Scheibe 33 sitzt und zwischen zwei Lagern 8 abgestützt ist.

Die Antriebswelle 10 wird durch das Bohrgerät 3 angetrieben, um mit hoher Drehzahl zu drehen. Sie ist mittels eines Querstiftes 9 an einem ersten Zahnrad 11 befestigt, so daß durch die Welle 10 der Antrieb von dem Bohrgerät 3 auf das erste Zahnrad 11 übertragen wird.

Das erste Zahnrad 11 ist Teil eines Reduktionsgetriebes, bei welchem es mit einem zweiten größeren Zahnrad 12 im Eingriff ist. Das erste Zahnrad 11 hat 14 Zähne und das zweite Zahnrad 12 hat 35 Zähne.

Das zweite Zahnrad 12 ist an einer mit einem Innengewinde versehenen Mutter 13 befestigt, die konzentrisch zu dem zweiten Zahnrad 12 angeordnet ist. Die Mutter 13 verläuft parallel zu der Antriebswelle 10 und ist über zwei Kegel­ rollenlager 29 gelagert. Sie ist dabei durch diese Lager so verspannt, daß sie bei einer Drehung durch den Getriebe­ mechanismus nur in einer Ebene drehen kann und keine Vor­ wärtsbewegung ausübt und auch sich nicht nach oben oder nach unten bewegen kann.

Die Mutter 13 wird für den Antrieb einer Gewindespindel oder eines Stabes 14 benutzt, der sich andererseites nur axial bewegen kann. Die Gewindespindel 14 ist innerhalb eines Führungsrohres 15 angeordnet, durch welches sie eine axiale Fluchtung und Stabilisierung erhält. Das Führungs­ rohr 15 verhindert auch ein Flattern der Gewindespindel 14.

Die Gewindespindel 14 ist für eine Befestigung an dem Expander 1 mittels eines Stoßkörpers 21 und einer Verriege­ lungsvorrichtung 22 ausgebildet. Wenn das Bohrgerät 3 betrieben wird, dann dreht die Antriebswelle 10. Die Dreh­ bewegung wird an die Gewindemutter 13 übertragen, welche eine Vorwärtsbewegung der Gewindespindel 14 bewirkt, und diese Vorwärtsbewegung der Gewindespindel 14 übt eine Stoß­ kraft auf den Stoßkörper 21 aus, der dann den Expander 1 in das Mark eines Knochens vorschiebt, wie es nachfolgend näher erläutert wird.

Die Anordnung der Mutter 13 und der Gewindespindel 14 kann für eine Veränderung des mechanischen Vorteils benutzt werden, der mit der Vorrichtung erhalten wird. Der erhaltene Vorteil ist abhängig von der Gewindezahl je Einheitslänge der Spindel.

Die Gewindespindel 14 verläuft von der Befestigungsplatte 7 bis zu einer Endplatte 16, die durch Zugstangen 17, 18 mit der Befestigungsplatte 7 starr verbunden ist. Mit der vorderen Endplatte 16 ist auch ein Griffteil oder eine Griffschiene 30 verbunden, an welcher ein Griff befestigt sein kann. Im Gebrauch der Vorrichtung kann diese daher durch ein Halten des Griffes mit einer Hand geführt werden, der an der Schiene 30 befestigt ist, während mit der anderen Hand das Bohrgerät oder eine andere Kraft- oder Energiever­ sorgungseinrichtung gehalten wird. Die Griffschiene 30 ist vorzugsweise mit mehreren Löchern versehen, so daß der Handgriff für die auszuführende Arbeit in der am meisten passenden Position befestigt werden kann.

Eine Schubplatte 19 ist für eine Bewegung der entlang der Zugstangen 17, 18 in einer im wesentlichen geraden Linie zwischen der Befestigungsplatte 7 und der vorderen End­ platte 16 vorgesehen. Das vordere Ende der Gewindespindel 14 ist im Eingriff mit der Schubplatte 7, die sich bei der Bewegung der Spindel 14 nach vorne bewegt. Eine Drehung der Schubplatte 13 wird durch die Zugstangen 17, 18 verhindert, die durch Löcher in der Schubplatte hindurchgehen. Die Spindel 14 kann hohl oder voll sein und ist drehbar gekup­ pelt mit der Schubplatte 19, bspw. mittels eines Stiftes 25, so daß auch die Gewindespindel oder der Stab 14 gegen Drehung gesichert ist.

Auf der zu der Gewindespindel 14 gegenüberliegenden Seite der Schubplatte 19 ist ein Vorsprung 20 an einem Stoßkörper 21 befestigt, der für die Ausübung einer Stoßkraft auf den Expander vorgesehen ist, wobei die Befestigung durch eine Verriegelungsvorrichtung 22 verwirklicht ist, die aus einem ersten Stift 23 besteht, der durch den Vorsprung 20 hindurch­ geht, und aus einem zweiten Stift 24, der durch den Stoß­ körper 21 hindurchgeht. Die Gewindespindel 14 ist auf diese Weise sicher sowohl mit der Schubplatte 19 wie auch mit dem Stoßkörper 21 verbunden, während der Expander 1 eingesetzt wird. Der Stoßkörper kann an dem Expander 1 ebenfalls durch einen Stift (nicht gezeigt) befestigt sein.

Die Vorrichtung weist weiterhin zwei Stifte 26 auf, welche in Öffnungen eines hohlen Marknagels 2 einfassen, um die Vorrichtung an dem Nagel 2 zu sichern. Die Stifte 26 sind an einer Hülse 27 befestigt, die für eine Führung des Stoßkörpers 21 dient und an der vorderen Endplatte 16 sicher befestigt ist. Die Hülse 27 umgibt den Nagel 2 und wirkt mit diesem zusammen, um ein Einsetzen der Stifte 26 in die Öffnungen zu erleichtern, in welchen sie durch einen Spannring 28 befestigt sind. Der Spannring 28 kann über die Stifte gleiten, um ein Lösen der Stifte während des Ein­ setzens zu verhindern. Der Spannring 28 hält auch verschie­ dene Teile der Hülse 27 in dem Fall zusammen, wenn die Hülse 27 aus mehr als einem Teil besteht.

Sobald der Expander 1 in den Marknagel 2 einmal eingesetzt ist, kann die Vorrichtung von dem Expander 1 gelöst werden.

Der Expander 1 bildet dann einen Teil eines zusammengesetz­ ten Nagels und verbleibt solange am Ort, bis eine Kontrak­ tion des Marknagels für eine abweichende Positionierung oder seine Entfernung benötigt wird. Der vorbeschriebene Einsetzprozeß kann dann umgekehrt werden, um den Expander 1 wieder zu entfernen und den Marknagel in seinen nicht expandierten Zustand zu überführen.

Für diesen Zweck kann der Stoßkörper 21 durch einen so ausgebildeten Ziehkörper ersetzt werden, daß damit auf den Expander 1 eine Zugkraft ausgeübt werden kann.

Die früheren Vorrichtungen für das Einsetzen eines Expanders hatten den Nachteil, daß damit eine Reibung erhalten wurde. Das Vorsehen der Kegelrollenlager 29 vermeidet diesen Nachteil, da solche Lager zusätzlich zu einer radialen Last eine axiale Last aufnehmen und daher den Wirkungsgrad der Vorrichtung erhöhen und den Verschleiß verringern.

Durch eine Benutzung der vorbeschriebenen Vorrichtung für das Einsetzen eines Expanders 1 in einen Marknagel 2 kann die Verwendung solcher Marknägel als wertvolle medizinische Hilfsmittel gefordert werden. Die Vorrichtung erleichtert sowohl die anfängliche Einsetzung des Expanders 1 wie auch die Ausbildung des damit vervollständigten expandierten Nagels, und sie erlaubt auch die Entfernung oder das Um­ setzen des Nagels in eine neue Position mit relativ großer Einfachheit. Die Vorrichtung benötigt für das Einsetzen des Expanders nur wenig Energie, so daß auch eine entsprechend einfache Kraft- oder Energieversorgungseinrichtung benutzt werden kann, wie bspw. Druckgas, das in Operationssälen unmittelbar zur Verfügung steht. Das Führungsrohr 15, die geführte Schubplatte 19 und die Hülse 27 stellen dabei sicher, daß der Expander unter einem konstanten Winkel ohne Schwankungen beim Fluchten mit dem Marknagel geradlinig eingesetzt werden kann. Die Benutzung der drehbaren Mutter 13 und der Gewindespindel 14 bei der Übertragungseinrich­ tung stellt schließlich sicher, daß das Einsetzen des Expanders 1 mit einer konstanten Rate und kontrolliert erfolgen kann.

Claims (15)

1. Vorrichtung zum Einsetzen eines Expanders in der Ver­ bindung mit einem Marknagel, gekennzeichnet durch

• - ein Gehäuse oder einen Rahmen (6, 7),
• - ein Kraft- oder Energieversorgungseinrichtung (3), die eine Drehbewegung bereitstellt,
• - einen axial beweglichen Körper (21), der für einen Eingriff mit einem Expander (1) für dessen Beaufschla­ gung mit einer axialen Kraft angepaßt ist,
• - eine Antriebseinrichtung (14, 19) für den Antrieb des axial beweglichen Körpers (21) und
• - eine Übertragungseinrichtung (10, 11, 12, 13) für die Übertragung einer Kraft oder Energie von der Kraft- oder Energieversorgungseinrichtung (3) zu der Antriebs­ einrichtung (14, 19).

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kraft- oder Energieversorgungseinrichtung (3) mit Druckgas versorgt ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Druckgas Luft oder Sauerstoff ist.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kraft- oder Energieversorgungs­ einrichtung (3) ein pneumatisches Bohrgerät ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kraft- oder Energieversorgungseinrichtung (3) ein Elektromotor ist.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Übertragungseinrichtung (10, 11, 12, 13) eine hohe Drehzahl bei niedriger Kraft oder Energie der Kraft- oder Energieversorgungseinrichtung (3) in eine niedrige Drehzahl bei hoher Kraft- oder Energie des axialen Ausgangs bei dem axial beweglichen Körper (21) übersetzt.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Übertragungseinrichtung eine drehbare Mutter (13) mit einem Innengewinde und die Antriebseinrichtung einen Stab (14) mit einem Außenge­ winde aufweist, wobei der Stab (14) innerhalb der dreh­ baren Mutter (13) angeordnet und derart gegen Drehung gesichert ist, daß eine Drehung der drehbaren Mutter (13) eine Axialbewegung des Stabes (14) erzeugt.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebseinrichtung weiterhin eine Schubplatte (19) aufweist, die mit dem Stab (14) drehbar verbunden ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß eine erste Führungseinrichtung zum Führen der Antriebs­ einrichtung (14, 19) vorgesehen ist, die aus einer Vielzahl von Zugstangen (17, 18) besteht, welche mit dem Gehäuse oder Rahmen (7) starr verbunden sind und durch die Schubplatte (19) hindurchgehen.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Führungseinrichtung ein zylindrisches Führungs­ rohr (15) aufweist, das mit dem Gehäuse oder Rahmen (6) starr verbunden ist, so daß der Stab (14) in einer Axial­ richtung innerhalb des Führungsrohres (15) gleiten kann.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Übertragungseinrichtung ein Reduktionsgetriebe (11, 12) aufweist, welches die dreh­ bare Mutter (13) antreibt.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Übertragungseinrichtung Kegel­ rollenlager (29) aufweist, die axiale und radiale Bewe­ gungen der drehbaren Mutter (13) verhindern.

13. Vorrichtung flach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß eine zweite Führungseinrichtung (27) zum Führen des axial beweglichen Körpers (21) vorgesehen ist.

14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Führungseinrichtung eine Hülse (27) aufweist, die mit dem Gehäuse oder Rahmen starr verbunden und deren eines Ende für eine Befestigung an einem Marknagel (2) angepaßt ist.

15. Verwendung einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14 für das Einsetzen eines Expanders in einen Mark­ nagel.