DE19743048A1 - Vorrichtung zur Behandlung von Knochenfrakturen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Behandlung von Kno­ chenfrakturen, insbesondere zur Repositionierung und bewegungssta­ bilen Fixierung des gebrochenen Knochens. Noch spezieller betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Behandlung von proximalen Ober­ armfrakturen oder distalen Oberschenkelfrakturen, insbesondere capitale und subcapitale Humerusfrakturen mit oder ohne Humeru­ skopfzerstörung (Humerus = Oberarm).

Der anatomische Aufbau und die Struktur des Humeruskopfes oder Oberarmkopfes gleicht einer halbkugelförmigen Schalenkonstruktion. Eine sehr dünne, nur wenige Millimeter starke (2 mm) Schale bildet die Gelenkfläche des Oberarmkopfes. Sie ist von innen durch weiche Spongiosa (Schwammstrukturen) mit einem Elastizitätsmodul von etwa 5.000 bis 10.000 ausgesteift.

Die Ränder des schalenförmigen Oberarmkopfes werden von einer wei­ chen Gewebehülle (der Gelenkkapsel) umschlossen. Zugleich überzie­ hen Sehnen und Bänder mit Muskeln vom Brustkorb, vom Schlüsselbein und dem Schulterblatt den Oberarmkopf mit seiner Kapsel. Die ana­ tomische Form des Oberarmkopfes bildet für den Sehnen-Muskelmantel der Schulter das notwendige Widerlager (Hypermochlion). Die außer­ ordentliche Beweglichkeit des Schulter-Kugelgelenkes ist von der Integrität des Oberarmkopfes abhängig. Jede Zerstörung oder Ber­ stung des Oberarmkopfes oder anteiliger Schalenfragmente, z. B. durch eine Fraktur, führt zwangsläufig zu einer Einschränkung der Bewegungsfreiheit. Gelingt es nicht den Kopf in seiner Form und Lage zur Gelenkpfanne wiederherzustellen, resultiert immer eine Arbeitsbehinderung.

Nur eine ausreichend zuverlässige, anatomisch stabile Einrichtung (Repositionierung) der Kopffragmente sowie die Stabilisierung der subcapitalen Schaftfraktur (Knochenfraktur im Bereich unterhalb des Kopfes) kann die Gebrauchsfähigkeit des Gelenkes und damit die gesamte Biomechanik des Schultergürtels oder entsprechender Kör­ perpartien funktionsgerecht wiederherstellen.

Diese Betrachtung gilt auch analog bei Verletzungen des distalen Fermurcondylus am Kniegelenk.

Die subcapitale Humerusfraktur kommt bei älteren Menschen vor. Sie führt zu einer Verletzung der Gelenkkapsel mit Einblutungen; um eine Versteifung der Schulter infolge einer Schrumpfung der Kapsel zu vermeiden, ist die frühe Mobilisierung der Schulter schon ab dem fünften Tag erforderlich. Entgegen der üblichen Frakturbehand­ lung, muß die Oberarmfraktur durch frühzeitige Bewegung des Ober­ arms und der Schulter behandelt werden. Dadurch ergeben sich zwangsläufig Verschiebungen in der Frakturebene und Heilungsstö­ rungen. Die Bewegung der nichtstabilen Fraktur ist mit erheblichen Schmerzen verbunden. Eine anhaltende Verschiebung der Knochenteile ist unausweichlich und verhindert ein gutes Heilungsergebnis. Ne­ ben aufwendiger krankengymnastischer Therapie sind häufige Rönt­ genuntersuchungen zur Kontrolle der Stellung des Knochens erfor­ derlich.

Ähnliche Überlegungen gelten für die distale Oberschenkelfraktur, die Fraktur des Oberschenkelhalses und dergleichen.

Im Stand der Technik wurden zur Behandlung von Knochenbrüchen in der Regel Winkelplatten in Verbindung mit einer Zugschraube, ein­ fache Verschraubungen oder Zuggurtplatten verwendet. Ferner findet man Nagelungen, insbesondere auch Knochenmarknagelungen. Eine Art der Fixierung von Knochenbrüchen, wie der oben beschriebenen Humerusfraktur, ist die Fixierung mittels sogenannter Kirschner-Dräh­ te, bei der ein Stahldraht durch den Knochen gebohrt und mittels Bügeln gespannt wird. Dieses Verfahren dient insbesondere zur Ein­ richtung verschobener Bruchenden.

Ein Nachteil der Fixierung des Knochenbruches mittels Schrauben und Nägeln am Oberarm ist, daß diese raumverdrängend sind und den ohnehin zerstörten spongiösen Oberarmkopf zusätzlich spalten. Fer­ ner sind diese Fixierungsmittel starr und behindern eine frühzei­ tige Bewegung des gebrochenen und behandelten Knochens in seinem Gelenk. Die Spickung mit Kirschner-Drähten wird andererseits als nicht ausreichend bewegungsstabil angesehen, und sie erlaubt keine anatomisch gerechte Repositionierung des Knochens.

Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vor­ richtung zur Behandlung von Knochenfrakturen, insbesondere zur Re­ positionierung und bewegungsstabilen Fixierung des Knochens, und noch spezieller zur Behandlung von proximalen Oberarmfrakturen oder distalen Oberschenkelfrakturen vorzusehen, die eine frühzei­ tige Bewegung des behandelten Knochens erlaubt und gleichzeitig eine maximale bewegungsstabile Fixierung des Knochens ermöglicht.

Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen von Anspruch 1 gelöst.

Die Erfindung sieht eine Spirale vor, welche in den Knochen ein­ schraubbar ist, insbesondere um spongiös unterfütterte Gelenkflä­ chen am Röhrenknochen, speziell am proximalen Oberarmknochen, zu stabilisieren.

Die Spirale ist so dimensioniert, daß sie die spongiösen Fraktur­ fragmente im wesentlichen umschließt und den gebrochenen oder ge­ borstenen Knochen oder Knochenkopf in einem Teil des unversehrten Knochenschaftes fixiert.

Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird ein vollständig neues Fixierungsprinzip für spongiöse, unterfütterte Knochenfrakturen geschaffen, welches insbesondere für proximale Oberarmfrakturen geeignet ist.

Die mit der Spirale stabilisierte Oberarmfraktur ermöglicht die frühe, relativ schmerzarme Behandlung, eine anatomisch bessere Rekonstruktion und somit eine bessere Beweglichkeit. Damit kann frühzeitig mit der funktionellen Behandlung der Schulter begonnen werden, und Einschränkungen in der Bewegungsfreiheit lassen sich vermeiden. Die Kontrolle des Heilungsergebnisses anhand häufiger Röntgenuntersuchungen kann nach der Implantation der Spirale aus­ gesetzt werden.

Die Spirale ist vorzugsweise nur im Bereich ihrer Einschraubspitze selbstschneidend, was für ein Eindrehen der Spirale ausreichend ist und eine weitere Spaltung oder Schädigung des zerstörten Hume­ ruskopfes vermeidet.

Je nach Einsatz, d. h. zu behandelnde Knochenfraktur und Größe des Patienten, hat die Spirale eine Länge von 5 bis 12 cm, insbeson­ dere 6,5 bis 10 cm. Für die Behandlung des Humeruskopfes wird ihr Durchmesser im Kopfbereich (proximales Ende) zwischen 25 und 35 mm variieren, während sie in ihrem distalen unteren Abschnitt vor­ zugsweise schlanker ist und einen Durchmesser von etwa 7 bis 12 mm hat.

Die Spirale kann jedoch auch über ihre gesamte Länge den gleichen Durchmesser haben.

Es ist vorgesehen, daß die Spirale einen Steigungswinkel von etwa 30° hat, andere optimale Steigungswinkel können sich jedoch aus der praktischen klinischen Anwendung und der Art der zu behandeln­ den Knochenfraktur ergeben. Die Stärke des Spiraldrahtes beträgt vorzugsweise etwa 2 mm.

Mit dem beschriebenen Aufbau ist die Spirale nicht raumverdrän­ gend, wie z. B. die aus dem Stand der Technik bekannte Fixierungs­ schraube oder der Nagel. Somit werden weitere Spaltungen des ohne­ hin schon zerstörten spongiösen Kopfbereiches und der Schale ver­ mieden. Ihre Elastizität läßt geringe naturgemäß im überbrückten Frakturspalt auftretende Bewegungen zu. Dadurch werden die beim Stand der Technik auftretenden unverträglichen Biegebeanspruchun­ gen starrer intramedullärer Implantate im Bereich der kortikalen Frakturzone vermieden.

Die Konstruktion der Spirale sichert somit, bei ihrer bevorzugten Anwendung für proximale Oberarmfrakturen, die Stabilisierung der zersprengten Knochenschale im spongiösen Kopfbereich des Oberarms sowie die intramedulläre Verankerung und Schienung im angrenzenden Oberarmschaft. Sie ist auch zur Osteosynthese von Frakturen am distalen Oberschenkelknochen geeignet, weil hier ähnliche spongi­ öse Schalenformen vorkommen wie am Oberarmknochen.

Die Spirale kann auch als massive Ausführungsform, d. h. mit ge­ schlossenen Windungen vorgesehen werden. In diesem Fall kann sie insbesondere sehr viel länger ausfallen als die bisher gebräuchli­ chen Schrauben und Kirschner-Drähte und diese ersetzen, wobei sich der Vorteil einer minimal invasiven Applikation ergibt. Ein Auf­ bohren des Knochens ist nicht mehr nötig. Gleichwohl gleicht sie nicht dem bekannten unaufgebohrten Nagel, dessen Steifigkeit bei der frühen Mobilisierung des Kopfes häufig zu Ausbrüchen führt. Die oben beschriebene vorteilhafte Wirkung der Flexibilität der Spirale bleibt auch bei dieser geschlossenen Ausführungsform er­ halten.

Die erfindungsgemäße Spirale wird vorzugsweise mit Hilfe eines Führungsdrahtes und eines kanülierten Schraubendrehers in den Kno­ chen implantiert. In einem ersten Schritt wird der Führungsdraht bei der Zielposition der Mittelachse der Spirale am Rande der oder zentral durch die Kopfschale eingebohrt. In einem zweiten Schritt wird die Spirale über den implantierten Führungsdraht nach dem Prinzip der kanülierten (durchbohrten) Schraube zielgenau pla­ ziert, indem sie mit dem kanülierten Schraubendreher eingedreht wird. Die Spirale ist dabei lösbar mit diesem Schraubendreher ver­ bunden, der es ermöglicht, die Spirale ohne Verformungen einzudre­ hen. Bei einer anderen Ausführungsform der Erfindung wird die Spi­ rale mit einem Drehschlüssel eingeschraubt, der an einem verstärk­ ten Kopfstück der Spirale angesetzt wird.

Aufgrund ihrer speziellen Konstruktion und der Implantationstech­ nik kann die Spirale minimal invasiv eingebracht werden. Damit entfällt der im Stand der Technik übliche operative Schnitt, ohne den die stabile Fixierung der Fraktur bisher häufig nicht gelang. Bisher galt als minimal invasive Methode zur Fixierung von Kno­ chenbrüchen die Spickung mit Kirschner-Drähten. Diese Methode er­ laubt jedoch keine anatomisch gerechte Repositionierung des Schaf­ tes und des Humeruskopfes.

Nach der Heilung des Knochens kann die implantierte Spirale im Knochen bleiben oder entfernt werden.

Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind im folgenden unter Bezug auf die Figuren anhand einer Spirale für eine Oberarmfraktur näher erläutert.

Fig. 1a und 1b zeigen zwei unterschiedliche Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Spirale;

Fig. 2A und 2B zeigen die Lage der erfindungsgemäßen Humeruskopfspi­ rale in dorsaler und lateraler Ansicht;

Fig. 3 zeigt die erfindungsgemäße Spirale in Verbindung mit einem Führungsdraht und einem kanülierten Schrauben­ dreher; und

Fig. 4 zeigt eine andere Ausführungsform der erfindungsgemä­ ßen Schraube mit einem lösbaren Drehschlüssel.

In den Fig. 1a und 1b sind zwei unterschiedliche Formen der er­ findungsgemäßen Spirale gezeigt, welche vorzugsweise aus Titan hergestellt wird. Die beiden Spiralen unterscheiden sich in Länge, Steigung und Kegelform.

Fig. 1a zeigt eine im wesentlichen konische Spirale 10. Die Spi­ rale 12 der Fig. 1b zeigt eine mögliche Variante auf. Sie besteht aus einem distalen zylindrischen Abschnitt 14 und einem proximalen konischen Abschnitt 18.

Die Spitze 16 der Spirale ist selbstschneidend. Am Kopfstück 20 der Spirale bei Fig. 1a sowie Fig. 1b befindet sich ein ver­ stärkter Abschnitt zum Greifen und Einschrauben der Spirale mit­ hilfe eines Drehschlüssels (Adapter), der in Fig. 4 gezeigt ist. Alternativ kann die Spirale mit einem kanülierten Schraubendreher (s. Fig. 3) eingedreht werden.

Die dargestellten Spiralen 10, 12 haben beide einen Steigungswin­ kel ϕ von etwa 30°, der jedoch in klinischen Versuchen noch opti­ miert werden kann. Die Spirale hat vorzugsweise eine Länge von 6,5 bis 10 cm und einen Durchmesser von 7 bis 12 mm im Bereich der Einschraubspitze sowie 25 bis 35 mm im Bereich des Kopfstückes 20.

Die Fig. 2a und 2b zeigen die Lage einer erfindungsgemäßen Spi­ rale 22 im Oberarmkopf 24 in Rückansicht (dorsal) bzw. Seitenan­ sicht (lateral). Wie man in den Fig. 2a und 2b erkennt, kann die Spirale eine Knochenfraktur und/oder -Kopfberstung im Kopfbe­ reich innerhalb der Schale elastisch umfassen, und den Oberarmkopf im Oberarmknochenschaft 26 verankern. Die Spirale durchdringt die schalenartige Gelenkfläche 28. Intramedullär (im Knochenmark) kommt es zu einer punktförmigen elastischen Verklemmung der Spira­ le 22 und dadurch zu einer Fixierung und Stabilisierung des gebro­ chenen oder geborstenen Oberarmknochens. Wie man ebenfalls leicht in den Fig. 2a und 2b erkennen kann, ist es zweckmäßig, die je­ weilige Länge, Durchmesser, Steigung und Kegelform der Spirale an die zu behandelnde Knochenfraktur anzupassen.

Fig. 3 zeigt die erfindungsgemäße Spirale 22 in Verbindung mit einem zentralen Führungsdraht 30 und einem kanülierten (durchbohr­ ten) Schraubendreher 32. Der Führungsdraht wird, ähnlich wie ein Kirschner-Draht zur Positionierung der Spirale unter Röntgendurch­ leuchtung des Knochens in den Knochen eingebohrt; über den Füh­ rungsdraht 30 wird die Spirale mit dem Schraubendreher 32 ange­ setzt und in den Knochen geschraubt, wobei dieser die Spirale 22 mitnimmt, so daß sie genau in die gewünschte Lage kommt. Die Ver­ bindung der Spiralenspitze mit dem Schraubendreher ermöglicht eine Verlagerung des Ansatzpunktes des Drehmomentes an die Spira­ lenspitze. Durch die Führung der Spirale an ihrer Spitze mit Hilfe des Schraubendrehers wird ihre mögliche Verformung bei Eintreiben vermieden.

Nach dem Einschrauben der Spirale 22 kann der Schraubendreher 32 herausgezogen werden. Die Entfernung der implantierten Spirale 22 nach Heilung des Bruches ist grundsätzlich möglich, jedoch nicht zwingend erforderlich.

Fig. 4 zeigt ein alternatives Mittel zum Eindrehen der Spirale 22. Ein Drehschlüssel 34 ist mit einer Art Bajonettverschluß 36 an das verstärkte Kopfstück 20 der Spirale 22 adaptierbar. Mit diesem Drehschlüssel 34 kann die Spirale 22 ein- und ausgedreht werden. Insbesondere das Ausdrehen der Spirale kann in der Praxis mit dem Drehschlüssel einfacher sein als mit dem oben beschriebenen kanü­ lierten Schraubendreher, weil es nicht immer gelingen wird, den sehr schlanken Schraubendreher in die Spitze einzusetzen und rück­ wärts auszudrehen. Über den bajonettähnlichen Anschluß 36 ist die Ankoppelung des Drehschlüssels 34 mühelos, die Spirale kann auch unter Zug und mit dem nötigen Drehmoment entfernt werden.

Spezielle Ausgestaltungen der Erfindung, insbesondere in Bezug auf Größe, Gestalt und Material der Spirale sowie Mittel zu Ein- und Ausdrehen der Spirale ergeben sich dem Fachmann in der praktischen klinischen Anwendung. Die in der vorstehenden Beschreibung, den Ansprüchen und den Figuren offenbarten Merkmale können sowohl ein­ zeln als auch in beliebiger Kombination für die Verwirklichung der Erfindung in ihren verschiedenen Ausgestaltungen von Bedeutung sein.

Claims (17)

1. Vorrichtung zur Behandlung von Knochenfrakturen, insbeson­ dere zur Repositionierung und bewegungsstabilen Fixierung des Knochens, gekennzeichnet durch eine in den Knochen einschraubbare Spirale (10; 12; 22).

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Länge und der Durchmesser der Spi­ rale (10; 12; 22) so dimensioniert sind, daß die Spirale die Fraktur im wesentlichen umschließt.

3. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Spirale (10; 12; 22) eine selbstschneidende Einschraubspitze (16) hat.

4. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Spirale (10; 12; 22) 5 bis 12 cm lang ist, insbesondere 6,5 bis 10 cm.

5. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Spirale (10; 12; 22) einen Steigungswinkel (ϕ) von etwa 30 Grad hat.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Spirale (10; 12; 22) ge­ schlossen ist.

7. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Spirale (10; 12; 22) einen über ihre Länge gleichbleibenden Durchmesser zwischen 5 und 50 mm hat, inbesondere zwischen 7 und 35 mm.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Spirale (10; 12; 22) einen sich vom Kopfbereich (20) zur Einschraubspitze (16) verjün­ genden Durchmesser hat.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeich­ net, daß der Durchmesser bei der Einschraubspitze (16) etwa 7 bis 12 mm und im Kopfbereich (20) etwa 25 bis 35 mm beträgt.

10. Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Spirale (12) im wesentlichen aus einem zylindrischen Abschnitt an ihrer Einschraubspitze (16) und einem angrenzenden, konisch erweiterten Abschnitt an ihrem Kopfbereich (20) besteht.

11. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Spirale (10; 12; 22) eine Stärke von 1 bis 3 mm hat, insbesondere etwa 2 mm.

12. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Spirale (10; 12; 22) aus Titan besteht.

13. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, ge­ kennzeichnet durch einen Führungsdraht (30), der bei der Zielposition der Mittelachse der Spirale (22) in den Knochen einbringbar ist, und einen kanülierten Schrau­ bendreher (32), der im Zentrum der Spirale angeordnet ist, um die Spirale mit Hilfe des Schraubendrehers zielgenau über den Führungsdraht einzudrehen.

14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Schraubendreher (32) lösbar mit der Spirale (22) ver­ bunden ist.

15. Vorrichtung nach Anspruch 13 und 14, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Spirale (22) mit einem Drehschlüs­ sel (34) vom Spiralenkopf (20) her eindrehbar und ausdreh­ bar ist.

16. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Drehschlüssel (34) lösbar mit der Spirale (22) verbunden ist.

17. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche zur Behandlung von proximalen Oberarmfrakturen oder distalen Oberschenkelfrakturen.