Die Erfindung bezieht sich auf ein Befestigungsmittel nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Osteosynthesen dienen der Wiederherstellung der Funktion und Gestalt eines Knochens.
Operative Verfahren verwenden Stützkonstruktionen, die mit Hilfe von Befestigungsmitteln,
wie Schrauben, Nägel oder Drähte, im folgenden unter dem Begriff Pin zusammengefaßt,
den Knochen und ggf. vorhandene Knochenfragmente fixieren. Intra- und postoperative Be
lastungen der Stützkonstruktion führen zu einer hohen Beanspruchung des Knochens an den
Verankerungspunkten der Befestigungsmittel. Die mechanische Schädigung des Knochens
durch eine Überbeanspruchung kann direkt oder indirekt im Zusammenspiel mit weiteren
Faktoren, wie Infektionen, zu einer Lockerung der Verankerung der Befestigungsmittel und
damit zu einem Funktionsverlust des Osteosyntheseverfahrens führen.The invention relates to a fastening means according to the preamble of claim 1.
Osteosynthesis is used to restore the function and shape of a bone.
Operative procedures use support structures that are attached using fasteners,
such as screws, nails or wires, summarized below under the term pin,
fix the bone and any existing bone fragments. Intra- and postoperative loading
Loads on the support structure lead to high stress on the bone on the
Anchoring points of the fasteners. The mechanical damage to the bone
Overuse can directly or indirectly interact with others
Factors such as infections, loosening of the fasteners and
thus lead to a loss of function of the osteosynthesis process.
Fixateur externe sind Osteosyntheseverfahren mit einer außerhalb des Körpers befindlichen
Stützkonstruktion. Durch den im Vergleich zu internen Verfahren größeren Abstand zwischen
dem Verankerungspunkt im Knochen und der Befestigung am äußeren Rahmen, treten bei
transkortikalen Pins neben Quer- und Axialkräften auch Biegemomente auf, die zu einer
ungleichmäßigen Spannungsverteilung und damit höheren Spannungskonzentration in der
Kortikalis führen (R. HUISKES, Y.S. CHAO UND TE. CRIPPEN (1985): Parametric Analyses
of Pin-Bone Stresses in External Fracture Fixation Devices, Journal of Orthopaedic Research,
3,341-349).External fixators are osteosynthesis procedures with an external one
Support structure. Due to the larger distance between
the anchoring point in the bone and the attachment to the outer frame
transcortical pins not only have transverse and axial forces but also bending moments that lead to a
uneven stress distribution and thus higher stress concentration in the
Guide cortex (R. HUISKES, Y.S. CHAO AND TE. CRIPPEN (1985): Parametric Analyzes
of Pin-Bone Stresses in External Fracture Fixation Devices, Journal of Orthopedic Research,
3,341-349).
In der DE 38 05 303 C1 wird die schädigende Wirkung der Verformung des Befestigungsmit
tels auf die Randbereiche des Knochens auf die unterschiedlichen Elastizitätseigenschaften
von Knochen und Befestigungsmittel zurückgeführt. Zur Behebung dieses Nachteils wird
vorgeschlagen, daß das Befestigungsmittel einen Elastizitätsmodul aufweisen soll, der dem
des Knochens angepaßt ist, so daß im Kontaktbereich zwischen Knochen und Befestigungs
mittel im wesentlichen gleiche Elastizitätsmodule vorliegen. Mit dieser Ausbildung
kann die zugrundeliegende Aufgabe nicht gelöst werden. Die Belastung des Kno
chens im Kontaktbereich zwischen Knochen und Befestigungsmittel ist abhängig von der
Verformung des Befestigungsmittels und damit auch abhängig von den Steifigkeiten, den
Randbedingungen und der Belastung. Eine Verringerung des Elastizitätsmoduls des Befe
stigungsmittels bewirkt eine Zunahme der Verformungen des Befestigungsmittels und der
Belastung des Knochens. Das EP 313556 B1 beschreibt einen Mechanismus aus gekoppelten
Viergelenkrahmen an den äußeren Verbindungsstäben. Sie sollen durch die eingeschränkte
Bewegung der Pin-Befestigung am Verbindungsstab eine momentenfreie Belastung der Pin-
Verankerung im Knochen gewährleisten. Zum einen kann die vorgeschlagene Kinematik die
momentenfreie Einleitung grundsätzlich nicht gewährleisten und zum anderen ist durch die
eingeschränkte Bewegung die Fixation des Knochens nicht mehr gegeben.DE 38 05 303 C1 describes the damaging effect of the deformation of the fastening
on the edge areas of the bone on the different elastic properties
returned from bones and fasteners. To remedy this disadvantage
proposed that the fastener should have a modulus of elasticity that the
of the bone is adjusted so that in the contact area between the bone and the attachment
there are essentially the same moduli of elasticity. With this training
the underlying task cannot be solved. The load on the kno
chens in the contact area between bone and fastener depends on the
Deformation of the fastener and thus also depending on the stiffness
Boundary conditions and the load. A reduction in the modulus of elasticity of the befe
Stigungsmittel causes an increase in the deformation of the fastener and
Bone stress. EP 313556 B1 describes a mechanism consisting of coupled
Four-bar frame on the outer connecting rods. They are said to be restricted by the
Movement of the pin attachment on the connecting rod a moment-free loading of the pin
Ensure anchoring in the bone. On the one hand, the proposed kinematics can
In principle, it does not guarantee a moment-free introduction and, on the other hand,
limited movement no longer provided the fixation of the bone.
Die Aufgabe dieser Erfindung ist es, die mechanische Belastung des Knochens an der Ver
ankerung des Befestigungsmittels der Osteosynthesevorrichtung zu reduzieren.The object of this invention is to reduce the mechanical stress on the bone at the ver
To reduce anchorage of the fastener of the osteosynthesis device.
Diese Aufgabe wird durch das im Anspruch 1 beschriebene Befestigungsmittel gelöst. Durch
die Ausbildung eines Bereiches des Befestigungsmittels mit geringerer Biegesteifigkeit nahe
der Verankerungsstelle am Knochen wird das Biegemoment dort zwangsläufig verringert.
Hierdurch und durch die damit einhergehende geringere Krümmung des Pins wird der Kno
chen im Vergleich zu einem herkömmlichen Befestigungsmittel mit nahezu konstanter Ver
teilung der Biegesteifigkeit erheblich entlastet. Die Verringerung der Belastung ist umso
ausgeprägter, je näher der Bereich geringerer Biegesteifigkeit an der Verankerungsstelle des
Knochens liegt und je geringer das von diesem Bereich übertragene Biegemoment ist. Sehr
wirkungsvoll ist daher die Ausbildung eines Gelenkes gemäß dem Anspruch 2.This object is achieved by the fastener described in claim 1. By
the formation of an area of the fastener with lower bending stiffness close
the anchoring point on the bone inevitably reduces the bending moment there.
This and the associated lower curvature of the pin becomes the kno
Chen compared to a conventional fastener with almost constant Ver
division of the bending stiffness considerably relieved. The reduction in the burden is all the more
more pronounced, the closer the area of lower bending stiffness to the anchoring point of the
Bone and the lower the bending moment transmitted from this area. Very
the formation of a joint according to claim 2 is therefore effective.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert. Fig. 1 zeigt exem
plarisch die Ausführung eines Pins 1 mit einem Gabelgelenk 3. Der Pin 1 ist im Knochen 2
verankert und mit der Stützkonstruktion 4 verbunden. Muß der Bereich niedrigerer Biege
steifigkeit subkutan liegen, sind die Ausführungen vorteilhaft, bei denen das Material des
Bereiches mit veringerter Biegesteifigkeit einen im Vergleich zum übrigen Befestigungs
mittel geringeren Elastizitätsmodul aufweist oder bei denen das Flächenmoment zweiten
Grades des Bereiches mit verringerter Biegesteifigkeit im Vergleich zu dem des übrigen Be
festigungsmittels deutlich verringert ist, da hier Probleme mit einem möglichen Verschleiß des
Gelenkes vermieden werden. Fig. 2 zeigt exemplarisch die Ausführung eines Pins 5 mit ei
nem Bereich 6 verringerter Biegesteifigkeit, dessen Material einen im Vergleich zum übrigen
Befestigungsmittel geringeren Elastizitätsmodul besitzt.The invention is explained below with reference to the drawing. Fig. 1 shows Exem plarisch the execution of a pin 1 having a fork joint 3. The pin 1 is anchored in the bone 2 and connected to the support structure 4 . If the area of lower bending stiffness has to be subcutaneous, the versions are advantageous in which the material of the area with reduced bending stiffness has a lower modulus of elasticity compared to the other fastening means or in which the area torque of the second degree of the area with reduced bending stiffness compared to that of the Be other fasteners is significantly reduced because problems with possible wear of the joint are avoided here. Fig. 2 shows an example of the design of a pin 5 with egg nem area 6 reduced bending stiffness, the material of which has a lower modulus of elasticity compared to the other fastening means.
Strukturmechanische Betrachtungen legen nahe, daß die erfindungsgemäße Modifikation des
Pins nicht zu einer wesentlichen Veränderung der Steifigkeit des Osteosyntheseverfahrens
führt, wenn der Pin mit zunehmendem Abstand vom modifizierten Bereich ausreichend
dimensioniert wird. Eine ausreichende Dimensionierung des Pins ist auch durch die Ver
lagerung der maximalen Belastung des Pins in den Bereich der Einspannung, an der Stütz
konstruktion des Osteosyntheseverfahrens erforderlich und stellt aufgrund der externen Lage
kein Problem dar. Bei der Wahl der Gelenke und ihrer Achsen ist zu beachten, daß der
Grad der statischen Überbestimmtheit der Stützkonstruktion des Osteosyntheseverfahrens
hierdurch reduziert wird. Dieses stellt jedoch in der klinischen Praxis keine Einschränkung
dar.Structural mechanics considerations suggest that the modification of the
Pins do not significantly change the stiffness of the osteosynthesis process
leads if the pin is sufficient with increasing distance from the modified area
is dimensioned. Adequate dimensioning of the pin is also ensured by the ver
Storage of the maximum load of the pin in the area of the clamping, on the support
Construction of the osteosynthesis process required and due to the external location
no problem. When choosing the joints and their axes it should be noted that the
Degree of static indeterminacy of the support structure of the osteosynthesis process
this is reduced. However, this is not a limitation in clinical practice
represents.