DE3229313A1

DE3229313A1 - Vorrichtung zur aeusseren fixierung gebrochener knochen

Info

Publication number: DE3229313A1
Application number: DE19823229313
Authority: DE
Inventors: Mervyn Kidlington Oxfordshire Evans; John Derek Abingdon Oxfordshire Harris
Original assignee: National Research Development Corp UK; National Research Development Corp of India
Current assignee: BTG International Ltd
Priority date: 1981-08-06
Filing date: 1982-08-05
Publication date: 1983-02-24
Anticipated expiration: 2002-08-06
Also published as: US4502473A; IE53113B1; DE3229313C2; IE821880L; CH659577A5; US4570625A

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 zur äußeren Fixierung gebrochener Knochen während des Heilungsprozesses.

Bekanntermaßen ist es für das richtige Zusammenwachsen gebrochener Knochen notwendig, während des Heilungsprozesses die richtige Knochengeometrie an der Bruchstelle aufrechtzuerhalten. Zu diesem Zweck finden bei einfachen oder vergleichsweise kleinen Brüchen Gipsverbände Anwendung. Bei komplizierten oder schwerwiegenderen Brüchen worden starre oder flexible Haltevorrichtungen wie beispielsweise Knochenhalteplatten oder äußere Fixierungsvorrichtungen angewendet. Herkömmliche Knochenhalteplatten werden an den Bruchenden des gebrochenen Knochens angeschraubt und vorlaufen über die Bruchstelle. Äußere Befestigungsvorrichtungen bestehen aus einer oder mehreren Halterungen, die außerhalb des gebrochenen Gliedes angeordnet sind und mittels durch die Haut und die Weichteile hindurchverlaufenden Knochen .schraub en an den Bruchenden des betreffenden Knochens befestigt sind. Die

Die Knοchenschraub en dienen dabei der Halterung und Positionierung der gebrochenen Knochenteile an der Bruchstelle.

Bekanntermaßen geht der Knochenheilung die Kallusbildung über der Bruchstelle voran. Kallus bildet sich viel schneller als neue Knochensubstanz und stellt eine natürliche stabilisierende Schicht über dem Bruch her, unter welcher sich neue Knochensubstanz bilden kann. Während jedoch die Kallusbildung bei in Gipsverbänden ruhiggestellten Bruchverletzungen häufig problemlos stattfindet, hat sich gezeigt, daß die Verwendung von Knochenhalteplatten oder von starren äußeren Fixierungen die Kallusbildung nicht begünstigt. Demzufolge kann bei Verwendung einer Knochenhalteplatte oder einer starren äußeren Fixierung die Heilung eines Knochenbruches durch Bildung neuer Knoehensubstanz mehrere Monate in Anspruch nehmen. Dies ist natürlich sehr nachteilig, da sowohl Knochenhalteplatten als auch Knochenhaltestifte von äußeren Pixierungsvorrichtungen chirurgisch unter bzw. durch die Haut des gebrochenen Gliedes eingesetzt werden müssen, wobei also ein Infektionsrisiko in Kauf genommen werden muß. Je langer die für den Heilungsprozeß erforderliche Zeit ist, um so größer ist demzufolge das Risiko einer Infektion durch die Knochenhalteplatte oder die Haltestifte. Es gibt jedoch zahlreiche Bruchverletzungen, bei denen die Verwendung eines Gipsverbandes ungeeignet ist, und daher werden bisher die zeitlichen Nachteile von Knochenhalteplatten oder äußeren Fixlerungsvorrichtungen wohl oder Übel in Kauf genommen.

Es ist außerdem bekannt, zur Unterstützung der Knochenheilung flexible äußere Fixierungsvorrichtungen anzuwenden. Dabei hat sich jedoch gezeigt, daß herkömmliche flexible Fixierungsvorrichtungen dem gebrochenen Glied eine nur unzureichende mechanische Stabilität verleihen, woraus sich das Risiko eines erneuten Bruches oder einer Fehlausrichtung y> der bei rinr Heilung zusammenwachsenden Knochontejle ergibt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur äußeren Fixierung eines gebrochenen Knochens dahingehend zu verbessern, daß die Kallusbilding begünstigt wird.
5

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebene Anordnung gelöst.

Es hat sich gezeigt, daß durch Verwendung einer Fixierungs-Vorrichtung nach der Erfindung beherrschbare Relativbewegungen zwischen den Knochenbruchstücken möglich sind, welche die Kallusbildung begünstigen, wobei trotzdem die Knochenbruchstücke mit ausreichender Steifigkeit gehalten werden, um die richtige Ausrichtung der Bruchstücke sicherzustellen und, im Gegensatz zu herkömmlichen flexiblen Pixierungsvorrichtungen, das Wachstum von Knochensubstanz zu fördern. Dabei können die zur Unterstützung des Heilungsprozesses notwendigen geringen Relativbewegungen der Bruchstücke zueinander durch einfache BewegungsÜbungen des gebrochenen Gliedes herbeigeführt werden, beispielsweise durch Gebrauch dieses Gliedes, z.B. indem ein Patient auf einem gebrochenen Bein geht. Dies ist in hohem Maße vorteilhaft, da hierdurch die bis zu einer belastungsfähigen Bruchheilung erforderliche Zeit im Vergleich zu der bei bekannten starren Knochenfixierungen bzw. Knochenhalteplatten notwendigen Dauer des Knochenwachstums wesentlich verringert ist.

In der Praxis ist die Erfindung beispielsweise zur Ruhigstellung eines gebrochenen Gliedes anwendbar. Der Chirurg setzt die beiden Gruppen von Knochenhaltestiften in die beiden Bruchstücke des gebrochenen Knochens ein. Sodann verbindet er die beiden Stützteile miteinander mittels der Verbindungsmittel und stellt sie so ein, daß die Bruchstelle

im nicht durch Bewegungsübungen belasteten Zustand unter leichtem Druck steht. Die bei Bewegungs Übungen auftretenden Belastungszyklen der Bruchstelle umfassen normalerweise nur wechselnde Druckbeanspruchungen, wohingegen es wünschenswert erscheint, Dehnungen der Bruchstelle zu vermeiden.

Das Maß der Relativbewegungen zwischen den beiden Stützteilen der Vorrichtung kann bis zu 2 mm betragen. Die Relativbewegungen der Knochenbruchstücke an der Bruchstelle kann bis zu 0,5 mm betragen. Bei Schienbeinbrüchen kann die relative Bewegung zwischen den Knochenbruchstücken an der Bruchstelle bis zu 0,2 mm betragen.

Die Verbindungsmittel weisen vorzugsweise elastische Vorspannmittel auf, die so angeordnet sind, daß sie im Gebrauch bei unter Druckbelastung stehender Bruchstelle die beiden Stützteile in Längsrichtung des fixierten Knochens auseinanderdrängen, wobei die Elastizität der Vorspannmittel in geeigneter Weise so bemessen ist, daß während der Belastungszyklen des gebrochenen Gliedes das gewünschte Maß an relativen L/ingsbewegungen der beiden Knochenbruchstücke auftreten kann.

Bei einer Ausführungsform der Erfindung sind die Knochenhaltestifte beider Gruppen jeweils starr mit dem betreffenden Stützteil verbunden und zwar mittels Klemmvorrichtungen, die ein Einstellen der Orientierung des betreffenden Stiftes ermöglichen. Die Klemmvorrichtungen für die Stifte der zweiten Gruppe sind außerdem verschiebbar auf dem ersten Stützteil angeordnet, und das zweite Stützteil ist verschiebbar auf dem ersten Stützteil geführt, wobei die Anordnung so getroffen ist, daß das zweite Stützteil mit den daran befestigten Klemmvorrichtungen für die Stifte der zweiten Gruppe im Gebrauch auf dem ersten Stützteil verschiebbar und in Längsrichtung des fixierten Knochens bezüglich des ersten Stützteils

35 elastisch vorgespannt sind.

Zweckmäßigerweise handelt es sich bei don beiden Stützteilen jeweils um längliche Bauteile, die jeweiLs im wesentlichen in Längsrichtung des fixierten Knochens verlaufen.

Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind Betätigungsmittel vorgesehen, um wiederholt die gewünschten Relativbewegungen zwischen den beiden Knochenbruchstücken zu erzeugen und dadurch Bewegungsübungen des gebrochenen Gliedes zu simulieren. Dieser Aspekt der Erfindung erscheint besonders wertvoll, da er auch bei einem nicht bewegungsfähigen Patienten Knochenbewegungen bzw. eine passive Stimulation der Knochenheilung zuläßt. Dadurch wird eine schnelle Kallusbildung und Knochenhellung auch in denjenigen Fällen gefördert, in denen eine Bewegung des Patienten selbst unerwünscht oder unmöglich ist, beispielsweise bei schweren Verletzungen. Infolgedessen verbessert die Verwendung von Betätigungsmitteln nach der Erfindung die Heilung gerade in denjenigen Fällen, in welchen eine schnelle Heilung besonders wünschenswert ist, in denen jedoch sonst bei herkömmlichen Maßnahmen nur eine sehr schlechte Kallusbildung erfolgt.

Die Betätigungsvorrichtung ist zweckmäßigerweise so ausgebildet, daß sie sowohl auf das eine als auch auf das andere Stützteil wirkt und sich wiederholende schwingende Längsbewegungen zwischen ihnen erzeugt. Die Betätigungsvorrichtung ist vorzugsweise so ausgebildet, daß sie mit den elastischen Vorspannmitteln im Sinne einer schwingungsartigen Erzeugung von Vorwärts- und Rückwärtshüben zusammenwirkt. Zweckmäßigerweise weist die Betätigungsvorrichtung eine pneumatische oder hydraulische Kolben-Zylinder-Anordnung auf, welche die Relativbewegungen zwischen den beiden Stützteilen erzeugt.

Einige Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachstehend mit Bezug auf die anliegenden Zeichnungen mehr im einzelnen beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1

Fig. 2

die Fig. und 4

die Fig. und 6

-VIt-

15

in schematischer Seitenansicht eine herkömmliche starre äußere Fixierungsvorrichtung,

in schematischer Seitenansicht eine äußere Fixierungsvorrichtung nach der Erfindung,

eine Fixierungsvorrichtung nach der Erfindung in Seitenansicht und Draufsicht mehr im einzelnen,

jeweils in teilgeschnittener Darstellung eine feststehende bzw. eine verschiebbare Knochenhaltestift-Klemmvorrichtung,

Fig. 7

20

30

35

Fig. 8

Fig.

in schematischer Seitenansicht eine pneumatisch betätigbare Fixierungsvorrichtung nach der Erfindung,

eine nähere Einzelheiten zeigende Seitenansicht einer pneumatisch betätigbaren Fixierungsvorrichtung nach der Erfindung,

einen Schnitt längs der Linie X-X in Fig. 8,

eine Schrägansicht der Fixierungsvorrichtung nach Fig. 8,

eine Stirnansicht der Fixierungsvorrichtung nach den Fig. 8 bis 10,

in schematischer Seitenansicht eine alternative Ausführungsform einer pneumatisch betätigbaren Fixierungs-

·"·^:9229313

vorrichtung nach der Erfindung, und

die Fig. 13 die Anwendung von Fixierungsvor-

bis 15 richtungen nach der Erfindung bei

Patienten.

In Fig. 1 ist eine herkömmliche äußere Fixierungsvorrichtung schematisch dargestellt. Diese bekannte Vorrichtung weist eine Stützschiene 1 in Form eines Rohres mit quadratischem Querschnitt auf, das außen entlang des Schienbeins eines menschlichen Beines 2 verlaufend angeordnet ist. Der Schienbeinknochen 3 des Beines 2 ist an einer Bruchstelle 4 gebrochen. Zwei obere Knochenhalte stifte 5 verbinden die Stützschiene mit dem oberen Bruchstück und zwei untere Knochenhaltestifte verbinden die Stützschiene mit dem. unteren Bruchstück des Schienbeinknochens 3. Die Knochenhaltestifte 5 und 6 sind jeweils mittels Klemmhaltern 7 starr an der Stützschiene 1 befestigt, so daß die beiden Bruchstücke des Schienbeinknochens 3 während des HeilungsVorgangs starr zueinander fixiert gehalten werden.

Fig. 2 zeigt eine äußere Fixierungsvorrichtung nach der Erfindung, wobei diejenigen Bauteile, die mit der herkömmlichen Vorrichtung nach Fig. 1 äquivalent sind, mit entsprechenden Bezugsziffern jeweils mit dem Vorsatz "20" bezeichnet sind. Die oberen Knochenhaltestifte 25 sind mittels feststehender Klemmhalter 27 starr an einer Hauptschiene 21 befestigt, während die unteren Knochenhaltestifte 26 von Klemmhaltern gehalten werden, die zwar starr an einer Hilfsschiene 29, jedoch verschiebbar auf der Hauptschiene 21 montiert sind. An der Hauptschiene 21 ist weiter ein Klemmhalter 30 starr befestigt, der einen die Hilfsschiene 29 verschiebbar führenden Führungsteil 31 aufweist. Die Hilfsschiene 29 trägt Sperrmuttern 32, die zwischen sich den Führungsteil 31 und eine Druckfeder 33 aufnehmen, die zwischen den unteren Muttern

-VE-

und dem Führungsteil 31 angeordnet ist. Die Knochenhaltestifte 25 und 26 werden im Zuge einer chirurgischen Operation in den Schienbeinknochen 23 eingesetzt, und die Anordnung wird so eingestellt, daß die Bruchstelle 24 unter leichter Druckspannung steht.

Die in Fig. 2 dargestellte Vorrichtung wirkt folgendermaßen: Die von einem Chirurgen an einem menschlichen Bein 22 zur Heilung eines Schienbeinbruches 24 angebrachte Fixierungsvorrichtung ist, wie schon erwähnt, so eingestellt, daß die Bruchstelle 24 in dem von äußeren Belastungen freien Zustand unter leichter Druckspannung steht. Die Fixierungsvorrichtung ist ausreichend steif, daß der Patient ohne ungünstige Wirkungen auf die Heilung mit dem gebrochenen Bein gehen kann. Beim Gehen wird die Bruchstelle 24 jedoch durch das Gewicht des Patienten weiter zusammengedrückt, wodurch die oberen und unteren Knochenhaltestifte 25, 26 mit den daran befestigten Klemmhaltern 27 und 28 zueinander hin gedrängt werden. Die verschiebbaren Klemmhalter 28 gleiten demzufolge auf der Hauptschiene 21 etwas nach oben, wobei sich die Hilfsschiene 29 zusammen mit den Klemmhaltern 28 bezüglich des Klemmhalters 30 mit dem Führungsteil 31 nach oben verschiebt und die Druckfeder 33 zwischen dem Führungsteil 31 und den unteren Sperrmuttern 32 etwas zusammengedrückt wird. Beim Wegnehmen der Gewichtslast von der Bruchstelle 24 drückt die Feder 33 die oberen und unteren Knochenhaltestifte 25 und 26 wieder in Längsrjchtunß der Hauptschiene 21 auseinander. In Querrichtung zur Haupt;;chiene 21 iBt die Fixlerungevorrichtung starr, während in Längsrichtung der Hauptschiene 21 in vorgegebenem Maße eine relative Verschiebung zwischen der Hauptschiene 21 und der Hilfsschiene 29 bzw. zwischen den oberen und unteren Knochenhaltestiften 25 und 26 und somit auch zwischen den beiden Knochenbruchstücken möglich ist, und zwar in Abhängigkeit von der gegebenen Federkonstante der Druckfeder 33 und einer gegebenen Bruchbelastung durch das Gewicht des Patienten. Es hat sich

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gezeigt, daß ein geeignetes Maß dieser Verschiebbarkeit der beiden Knochenbruchstücke bis zu etwa 0,5 nun betragen kann. Es ist klar, daß die Verschiebung der Knochenbruchstücke selbst durch die dazwischenliegenden Weichteile hindurch nur schwierig zuverlässig zu messen ist. Bei einem Schienbeinbruch hat sich eine Bewegungsmöglichkeit von bis zu 0,2 mm in Längsrichtung des Schienbeinknochens zwischen den beiden Knochenbruchstücken als geeignet herausgestellt.

Nunmehr wird auf die Fig. 3 bis 6 Bezug genommen. Die Fig. 3 und 4 zeigen eine mehr ins einzelne gehende Seiten- bzw. Frontansicht (bei vertikaler Vorrichtung) der in Fig. 2 nur schematisch dargestellten Anordnung, wobei jedoch Fig. 3 die Seitenansicht von rechts zeigt, während Fig. 2 die Seitenansicht von links darstellt. Die Fig. 5 und 6 zeigen den Aufbau eines an der Hauptschiene fest angeordneten bzw. eines auf der Hauptschiene verschiebbaren Klemmhalters mehr im einzelnen. In den Fig. 3 bis 6 sind mit Bezug auf Fig. 2 gleiche bzw. entsprechende Bauteile mit gleichen Bezugszeichen, jedoch jeweils mit dem Vorsatz "100" bezeichnet. Die Hauptschiene ist als Rohr mit quadratischem Querschnitt ausgebildet und trägt feste Klemmhalter 127, und die Hilfsschiene 129 ist als massiver Stab ausgebildet, an welchem die auf der Hauptschiene 121 verschiebbaren Klemmhalter 128 starr befestigt sind. Als Druckfeder 133 dient ein Tellerfederpaar, deren beide Tellerfedern mit ihren Basisrändern aneinander anliegen. Die Verwendung von Tellerfedern ist vorteilhaft, da sich dadurch die Federkonstante auf einfache Weise durch Änderung von Anzahl und/oder relativer Orientierung der Einzelteller verändern läßt.

Die Feder 133 wird mittels unterer Sperrmuttern 132 in Anlage mit der Unterseite des Führungsteils 131 des Klexnmhalters 130 gehalten, der seinerseits mittels einer Mutter l40 an der Hauptschiene 121 befestigt ist.

Die feststehenden und die verschiebbaren Klemmhalter 127 und 12 8 für die Knochenhaltestifte weisen jeweils gleichartige

obere Klemmteile l4l für die Stifte auf. Diese oberen Klemtnteile 141 bestehen jeweils aus einem Rohrkörper 142 mit auf einem Rohrdurchmesser liegenden, miteinander fluchtenden Querbohrungen 143 und 144, durch welche der betreffende Knochenhaltestift 125 bzw. 126 hindurchverläuft. Der Rohrkörper 142 enthält Lagerkugeln 145, die durch eine mit Außengewinde versehene, in das obere Rohrkörperende eingeschraubte Kappe 146 in dem Rohrkörper gehalten und mittels einer Spannschraube an den Stift angedrückt werden. Bei. teilweise gelöster Kappe und Spannschraube 147 kann der Stift 125 bzw. 126 innerhalb der durch die Größe der Querbohrungen 143 und 144 gegebenen Beschränkungen in jede gewünschte Orientierung zwecks Befestigung in einem Knochenbruchstück gebracht werden, wonach der Stift in dieser Orientierung durch Pest ziehen von Kappe und Spann-

15 schraube festgespannt wird.

Der feststehende Klemmhalter 127 ist mittels einer Klemmbacke 148 und einer Klemmschraube 149 fest auf der Hauptschi erne 121 befestigt. Die mittels der Klemmschraube festgespannte Klemmbacke 148 spannt die Hauptschiene 121 in Anlage mit zwei Gegenflächen 150 und 151 des Tragkörpers 152 dieses Klemmhalters 127.

Der auf der Hauptschiene verschiebbare Klemmhalter 128 weist einen Tragkörper 153 mit drei ebenen Pührungsflächen auf, welche die Hauptschiene 121 mit Gleitsitz zwischen sich aufnehmen. Eine Führungsplatte 155 und eine Schraube 156 halten die Hauptschiene 121 in dem Tragkörper 153. Mittels einer Klemmschraube 157 und einer Klemmbacke 158 ist der Klemmhalter starr auf der Hilfsschiene 129 festgespannt. Die Klemmschraube und die Klemmbacke 158 spannen die Hilfsschiene 129 in einer Aussparung 159 des Tragkörpers 153 des Klemmhalters fest.

In Fig. 7 ist schematisch eine Abwandlung des in Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiels der Erfindung dargestellt, wobei entsprechende Teile wiederum mit gleichen Bezugszeichen,

jedoch mit dem Vorsatz "200" bezeichnet sind. Der Klerranhalter entspricht dem Klemmhalter 30 in Fig. 2, der einen Führungsteil 231 zur verschiebbaren Aufnahme der Hilfsschiene 229 aufweist und seinerseits auf der Hauptschiene 221 festgespannt ist.

Jedoch weist der Klemmhalter 230 hier zusätzlich einen Tragteil 26O zur starren Halterung eines Haltekörpers 261 auf. Dieser Haltekörper 261 weist seinerseits einen Plansch 263 auf, an welchem ein Pneumatikzylinder 262 starr befestigt ist und durch welchen die Kolbenstange 264 dieses Pneumatikzylinders hindurchragt. Am unteren Ende 267 des Haltekörpers 261 ist mittels eines Gelenks 266 ein Kipphebel 265 angelenkt, der mit seinem einen Hebelarm mit dem unteren Ende 268 der Hilfsschiene 229 und mit seinem anderen Hebelarm mit dem unteren Ende 269 der Kolbenstange 264 zusammenwirkt.

Die in Fig. 7 dargestellte Anordnung arbeitet folgendermaßen: Wenn die Kolben-Zylinder-Anordnung 262, 264 pneumatisch betätigt wird, drückt die Kolbenstange 264 den Hebelarm 265 nach unten und kippt dadurch den Kipphebel um sein Gelenk 266.

Demgemäß drückt der Kipphebel mit seinem anderen Hebelarm die Hilfsschiene 229 nach oben. Beim Nachlassen des pneumatischen Druckes bewirkt die Druckfeder 233 die Rückholung der Hilfsschiene 229 in ihre untere Stellung. Dadurch wird ein Kompressions-Lastzyklus an der Bruchstelle 224 durch die Fixierungsvorrichtung erzeugt. In der Praxis wird der Pneumatikzylinder 262 mit einer dem Verlauf normaler Bewegungsübungen des gebrochenen Gliedes entsprechenden Frequenz betätigt, also etwa einmal pro Sekunde. Bei einem Schienbeinbruch liegt der Kolbenhub im Bereich von 0,3 nun bis 2,0 mm wobei die feststehenden und die verschiebbaren Klemmhalter 27 und 28 entsprechend relativ zueinander verschoben werden. Ein Teil dieser relativen Längsverschiebung wird durch Biegung der Knochenhaltestifte aufgenommen, so daß die auftretende Relatiwerschiebung der beiden Knochenbruchstücke an der

35 Bruchstelle etwas geringer ist.

is

Nunmehr wird auf die Pig. 8 bis 11 Bezug genommen, die den unteren Teil der in Fig. 7 nur schematisch dargestellten Fixierungsvorrichtung mehr im einzelnen zeigt. Bauteile in den Fig. 8 bis 11, die bereits anhand der Fig. 3, 4, 6 und 7 beschriebenen Bauteile entsprechen, sind wiederum mit entsprechenden Bezugszeichen, jedoch jeweils mit dem Vorsatz "300" anstelle des Vorsatzes "100" bzw. "200" bezeichnet. Fig. 8 zeigt eine Seitenansicht entsprechend Fig. 4 und Fig. 9 zeigt einen Querschnitt in der Ebene X-X in Fig. 8. Fig. 10 zeigt eine schräge Seitenansicht und Fig. 11 eine Stirnansicht. Die gegenüber den zuvor beschriebenen Komponenten nicht äquivalenten Bauteile werden nachstehend erläutert. Der Klemmhalter 330 trägt den Halterkörper 361, der mittels einer Klemmschraube und einer Klemmbacke 382 in einer Aussparung 380 des Tragkörperteils 36O des Klemmhalters 330 festgespannt ist. Der Kipphebel 365 weist einen gegabelten Hebelarm 383 auf, durch welches ein mit dem unteren Ende 368 der Hilfsschiene 329 zusammenwirkender Stift 384 verläuft. Die Druckfeder 333 besteht aus einem Te11erfederpaar, die mit ihren Basisseiten aneinanderliegen. An seinem anderen Hebelarm trägt der Kipphebel 365 einen Noppen 385» der mit der Kolbenstange 364 zusammenwirkt.

Fig. 12 zeigt eine alternative Form der mechanischen Betätigung der Fixierungsvorrichtung. Mit zuvor beschriebenen Einzelheiten äquivalente Bauteile sind mit entsprechenden Bezugszeichen jeweils mit dem Vorsatz "400" bezeichnet. Die Anordnung nach Fig. 12 ist ähnlich derjenigen nach Fig. 7, mit der Ausnahme, daß nunmehr die pneumatische Kolben-Zylinder-Anordnung 490 anstatt über einen Kipphebel nunmehr unmittelbar auf die Hilfsschiene 429 wirkt. Der Pneumatikzylinder enthält auch eine eingebaute Rückholfeder 491 zur Rückholung des Kolbens 492 beim Nachlassen des pneumatischen Druckes. Die Druckbeaufschlagung des Pneumatikzylinders 490 löst einen Druckbelastungszyklus der Bruchstelle 424 in der oben schon

35 mit Bezug auf Fig. 7 beschriebenen Weise aus.

Eine mechanische Bewegung der Bruchstelle unter Verwendung einer Betätigungsvorrichtung in der beschriebenen Weise ist in Fällen vorteilhaft, in welchen eine Bewegung des gebrochenen Gliedes des Patienten unerwünscht oder unmöglich ist. Dies ist insbesondere dann von Bedeutung, wenn der Patient schwere Verletzungen erlitten hat und eine absolute Ruhigstellung des Patienten notwendig ist. Die mechanische Betätigung der Fixierungsvorrichtung ermöglicht trotzdem eine die Kallusbildung begünstigende Bewegung der Knochenbruchstücke und folglich eine schnelle Heilung, wenn ein herkömmlicher Gipsverband völlig ungeeignet wäre. Bei herkömmlichen Knochenhalteplatten oder starren Fixierungsvorrichtungen würde die Heilung demgegenüber mehrere Monate erfordern. Da jede Verringerung der Heilungsdauer das Infektionsrisiko verringert, ist hierin ein

15 bedeutender Vorteil der Erfindung zu sehen.

Während in den Fig. 7 bis 12 eine pneumatische Betätigungsvorrichtung beschrieben worden ist, kann natürlich ebensogut auch eine andere Betätigungsvorrichtung Anwendung finden, beispielsweise ein Hydraulikzylinder, ein Nockentrieb oder ein elektromechanischer Antrieb.

Die Fixierungsvorrichtung nach der Erfindung ist seit November 1981 an zehn Patienten angewendet worden. Bei der

2[j Mehrzahl dieser Anwendungsfälle handelte es sich um Schienbeinbrüche. Bei einem Patienten wurde außerdem eine Fixierungsvorrichtung am Oberschenkel des anderen Beines angebracht; eine Operation wurde bei einem nicht zusammengewachsenen Schienbeinbruch angewendet, eine Operation ersetzte eine Schienung, die zu einer Weichteilnekrose Anlaß gegeben hatte, und drei Operationen wurden zu Beinverlängerungsverfahren angewendet, von denen eine einen Poliopatienten betraf. Diese Zahl gibt natürlich noch keinen statistischen Nachweis einer besseren Knochenheilung, da alle Frakturen in Art und Schwere unterschiedlich waren und die nachfolgende Operation und Behandlung die Heilung des Bruches wesentlich beeinflußt. Die Ergebnisse

-I?

in der jüngsten Vergangenheit demonstrieren jedoch ein Maß an Verfestigung und Heilung der Bruchstelle, das im Vergleich mit herkömmlichen starren äußeren Fixierungen eine verbesserte Knochenproduktion und eine verringerte Osteoporose aufgrund fehlender Bewegung des gebrochenen Gliedes bedeutet. Durch Anwendung der Pixierungsvorrichtung nach der Erfindung, kombiniert mit früher Bewegung des Patienten, konnte bei schneller Bruchheilung die Krankenhausbettbelegung und die Belastung des Krankenhauspersonals reduziert werden. Die Pixierungsvorrichtung konnte innerhalb von 3 bis 6 Monaten wieder entfernt werden. Die ersten Ergebnisse zeigen eine schnelle Knochenheilung und es konnte keine übermäßige Bruchbewegung und kein Verlust an Knochenlänge beobachtet werden.

Bei den obigen Versuchen wurde bei Belastung eine Relativbewegung der Knochenbruchstücke an der Bruchstelle von bis zu den feststehenden und den verschiebbaren Klemmhaltern 227 und bei passiver Stimulation (siehe Fig. 7) innerhalb von drei Wochen nach der Operation betrug zwischen 0,2 mm und 0,5 mm. Ein Teil der späteren Bewegung wurde durch Biegung der Knochenhaltestifte und teilweise durch Streckung an der Bruchstelle aufgenommen. Infolge der Konstruktion der Fixierungsvorrichtung ist eine Querbewegung an der Bruchstelle gering und die Hauptkraftkomponente belastet das fixierte Glied axial, so daß sich Druckbelastungon ergeben. Es konnte kein Unterschied zwischen passiver Stimulation durch zyklische Belastung der Bruchstelle, beginnend eine Woche nach der Operation, und aktiver Stimulation bei Erholung des Patienten festgestellt werden, wenn der Patient

30 etwa zwei Wochen nach der Operation auf Krücken ging.

Bei einer der oben erwähnten Operationen mit einem Schieribeinbruch des einen Beines und einem Oberschenkelbruch des anderen Beines war der Patient sechs Wochen lang nicht in der Lage, zu gehen. Die Knochenheilungsstimulation durch passive bzw. mechanische Bewegung, die während dieser Zeit

durchgeführt wurde, ergab gute radiologische Ergebnisse. Während eines Teils der Zeit unterzog sich der Patient außerdem einer Physiotherapie.

Zum Vergleich einer herkömmlichen starren Fixierungsvorrichtung mit einer Fixierungsvorrichtung nach der Erfindung mit Anwendung passiver Stimulation sind parallele Tierversuche durchgeführt worden. Osteotomierte Schienbeinknochen von Schafen wurden unter Verwendung der Erfindung mit passiver bzw. mechanischer Betätigung zyklisch belastet. Die Ergebnisse wurden mit denjenigen von mit herkömmlichen starren Fixierungsvorrichtungen behandelten Schafen verglichen. Die Schafe konnten zu unterschiedlichen Zeiten laufen. Röntgen- und postmortale mechanische Daten zeigten klar, daß nach zwei bzw. vier postoperativen Wochen die Fixierungsvorrichtung nach der Erfindung bessere Ergebnisse brachte als die herkömmlichen Vorrichtungen.

Die nachstehende Tafel I gibt Einzelheiten von vier der oben erwähnten zehn Fälle an, in denen mittels Fixierungsvorrichtungen nach der Erfindung eine Fraktur behandelt wurde und die Fixierungsvorrichtungen bei allen vier Patienten nach erfolgreicher Behandlung wieder entfernt werden konnten.

Tafel I

> · » • * 9	Patient	■ Frakturtyp bzw.	F ixierungsvor-	Knochentrans	Fixierungsvor	Bemerkungen
• » » • 9		Operation	richtung	plantations	richtung
* · J» » » » ft 3			angebracht	operation	abgenommen
• I * •	1	Schwere, offene	4. 11. 81	30. 11. 81	15. 3 82	21. 4. 82 volle
» * *		Fraktur von		und 1 Woche		Belastung. Keine Längen
» Ii • β* ·		Schienbein und		passive		verkürzung,
• ·		Wadenbein,		Stimulation		3 Monate, 15 Tage post-
• » · » •		Knochenverlust				operative Fixierung
* * »		unfalltag:
*** * *** * · » ·		1. 11. 81
• · · t * ·	2	Schwere, offene	10. 11.81	1. 12. 81	22. 3. 82	21. 4. 82 vollständig
		Fraktur von		und 1 Woche		fest ausgeheilt.
		Schienbein und		passive		3 Monate, 21 Tage post
		Wadenbein,		Stimulation		operative Fixierung
		Kno chenverIu st
		Zuganwendung
		unfalltag:
		20. 10. 81
	3	Polio	2. 11. 81	18. 1. 82	22. 3. 82	Befriedigend.
		Beinver				2 Monate, 4 Tage post-
		längerung				operative Fixierung
		linkes Schien
		bein
	4	Beinver	10. 8. 81	16. 11. 81	8. 2. 82	Befriedigend.
		längerung				2 Monate, 23 Tage post-
		rechtes Schien				operative Fixierung
		bein

CO NJ NJ CD OJ

Während der Beinverlängerung wurde jedes Bein über eine Periode von mehreren Wochen hinweg fortschreitend verlängert, wonach die Verfestigung stattfand.

Zur Illustration der Anwendung der Fixierungsvorrichtung nach der Erfindung zeigt Fig. 13 eine Fixierungsvorrichtung nach Fig. 4 an einem Patienten. Die Fig. 14 und 15 zeigen in ähnlicher Weise die Anwendung der in Fig. 2 dargestellten Vorrichtung mit lediglich umgekehrter Orientierung.

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Claims

Patentansprüche

(D Vorrichtung zur äußeren Fixierung gebrochener Knochen, mit einer äußeren Stützschiene und zwei Gruppen von Knochenhaltestiften, von denen die eine Gruppe zur Verbindung der Stützschiene mit dem einen Knochenbruchstück und die andere Gruppe zur Verbindung der Stützschiene mit dem anderen Knochenbruchstück dient, dadurch gekennzeichnet, daß die Stützschiene aus zwei starren, in gewissem Maße relativ zueinander längsbeweglich miteinander verbundenen Stützteilen (21, 29) zusammengesetzt ist, von denen das eine Stützteil (21) die eine Gruppe (25) von Knochenhaltestiften und das andere Stützteil (29) die andere Gruppe (26) von Knochenhaltestiften trägt, und daß die Relativbeweglichkeit zwischen den beiden Stützteilen so bemessen ist, daß sie bei den bei normalen BewegungsÜbungen des gebrochenen Gliedes auftretenden Lastzyklen zwar eine die Kallusbildung zwischen den Knochenbruchstücken fördernde, jedoch keine eine bleibende Fehlausrichtung der Knochenbruchstücke verursachende oder eine die Knochengewebebildung hindernde Relativbewegung ermöglicht.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den beiden Stützteilen (21, 29) ein elastisches Vorspannorgan (33) angeordnet ist, welche die beiden Stützteile im Sinne einer Auseinanderbewegung der beiden Knochenbruchstücke vorspannt, und deren Elastizität so bemessen ist, daß während der bei Bewegungsübungen auftretenden Lastzyklen m dem RiHrtlnr.chten Maße relative Längs bewegungen zwischen den beiden Stützte 11en auftreten können.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die relative Beweglichkeit zwischen den beiden Stützteilen (21, 29) für einen Bewegungshub entsprechend einer Relativbewegung von bis zu 0,5 mm der beiden Knochenbruchstücke

5 an der Bruchstelle ausgelegt ist.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zur jeweils starren, jedoch bezüglich ihrer Orientierung einstellbaren Befestigung der Knochenhaltestifte (25,

26) an dem betreffenden Stützteil jeweils einstellbare Klemmhalter (27, 28) vorgesehen sind.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das eine Stützteil (21) als Hauptschjene ausgebildet und das andere Stützteils als entlang dieser Hauptschiene verschiebbar geführte Hilfsschiene ausgebildet ist und die an dieser Hilfsschiene befestigten Klemmhalter (28) auf der Hauptschiene verschiebbar geführt sind.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß Hauptschiene (21) und Hilfsschiene (29) jeweils als in Längsrichtung des fixierten Knochens anzuordnende längliche Bauteile ausgebildet sind.
7· Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Hauptschiene (21) ein Rohr mit quadratischem Querschnitt und die Hilfsschiene (?9) ein Stab konstanten Querschnitts ist.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die der Hilfsschiene zugeordneten Klemmhalter (128) jeweils einen Tragkörper (153) und Führungsbacken (155, 156) mit an der Hauptschiene (21) geführter; FührUngsflächen aufweisen.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß ein Betätigungsorgan (261 bis 269) vor-

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gesehen ist, das zur Erzeugung relativer Längsbewegungen zwischen den beiden Stützteilen dient, die den bei Bewegungsübungen auftretenden natürlichen Relativbewegungen entsprechen.
10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Betätigungsorgan (261 bis 269) auf das eine (21) oder das andere (29) Stützteil wirkt und oszillierende Relativbewegungen zwischen den beiden Stützteilen erzeugt.
11. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Betütip.uniisorgan (490) ein federelastisches Rückstellorgan (491) zur Rückstellung zwischen aufeinanderfolgenden Betätigunge-n aufweist.
12. Vorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Betätigungsorgan (261 bis 269) mit dem elastischen Vorspannorgan (233) im Sinne der Erzeugung einer oszillierenden Relativbewegung zwischen den beiden Stützteilen zus ammenwirkt.
13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Betätigungsorgan als pneumatische oder hydraulische Kolben-Zylinder-Anordnung oder als Nockentrieb ausgebildet ist.
14. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Betätigungsvorrichtung (261 bis 269) auf das als Hilfsschiene ausgebildete andere Stützteil wirkt.