DE3912080C1 - Healing process monitor for broken bones - uses force measurer, distance measurer for fixture screws and evaluator - Google Patents
Healing process monitor for broken bones - uses force measurer, distance measurer for fixture screws and evaluatorInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Verfolgung des Heilungsverlaufs von Knochenbrüchen, bei der die Bruchstelle mit einem externen Fixateur stabilisiert ist.The invention relates to a device for tracking the Healing course of broken bones at which the fracture is stabilized with an external fixator.
Ein externer Fixateur besteht aus mindestens zwei Schanz'schen Schrauben, die oberhalb und unterhalb der Bruchstelle im Knochen verankert werden und meist senkrecht aus dem betroffenen Knochen herausragen (DE 35 27 342 A 1).An external fixator consists of at least two Schanzs Screws above and below the breaking point in the bone be anchored and mostly perpendicular from the affected Protruding bones (DE 35 27 342 A 1).
Die Schanz'schen Schrauben werden an ihren freien Enden mittels Klemmen durch mindestens zwei Verbindungsstäbe miteinander verbunden. Über die Verbindungsstäbe wird auf die Bruchstelle ein Druck ausgeübt, der den Heilungsprozeß begünstigt.The Schanz screws are used at their free ends Clamp together using at least two connecting rods connected. About the connecting rods is on the break point pressure is exerted that favors the healing process.
Bei derart stabilisierten Brüchen ist es schwierig, den Heilungsverlauf zu verfolgen. Die Kallusbildung in der Bruchstelle ist in Röntgenbildern schlecht sichtbar. Zu häufiges Röntgen soll überdies vermieden werden.With fractures stabilized in this way, the healing process is difficult to pursue. The callus formation in the breaking point is poorly visible in x-rays. X-ray too frequent should also be avoided.
Häufig werden externe Fixateure deshalb nach bestimmten Zeiträumen nachgestellt oder entfernt, die nach Erfahrungswerten des Chirurgen bemessen sind.External fixators are therefore often classified according to certain Periods re-enacted or removed, based on experience of the surgeon.
Der Heilungsverlauf ist jedoch stark von vielen nicht genau bekannten Parametern abhängig. Einen wesentlichen Einfluß auf den Heilungsverlauf haben das Alter und die individuelle Konstitution des Patienten sowie die Art des Bruchs, so daß erfahrungsgemäße Voraussagen des Heilungsverlaufs schwierig sind.However, the healing process is not very accurate by many known parameters. A significant impact on the course of healing has age and individual constitution of the patient as well as the type of break, so that It is difficult to predict healing progress based on experience are.
Es besteht dabei immer die Gefahr, den Fixateur entweder zu früh (Refraktur) oder zu spät (Pseudoarthrose) zu entfernen.There is always a risk of either closing the fixator to be removed early (refracture) or too late (pseudoarthrosis).
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung anzugeben, mit deren Hilfe der Heilungsverlauf von komplizierten Knochenbrüchen besser als bisher verfolgt werden kann. Die Verfolgung des Heilungsverlaufs soll ohne zusätzliche Belastung des Patienten ermöglicht werden.The object of the invention is to provide a device with whose help the healing process of complicated bone fractures can be tracked better than before. Tracking the healing process should be without additional stress on the patient be made possible.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Vorrichtung der eingangs genannten Art gelöst, die gekennzeichnet ist durchThe object is achieved according to the invention by a device of the type mentioned at the outset, which is characterized by
- a) eine Kraftmeßeinrichtung, über die der Fixateur und die Bruchstelle einer Druckkraft ausgesetzt werden,a) a force measuring device via which the fixator and Breaking point are subjected to a compressive force,
- b) einer Abstandsmeßeinrichtung zwischen mindestens zwei der Schanz'schen Schrauben des externen Fixateurs,b) a distance measuring device between at least two of the Schanz screws of the external fixator,
- c) einer Auswerteeinrichtung, mit der der Abstand zwischen zwei der Schanz'schen Schrauben in Abhängigkeit von der auf Fixateur und Bruchstelle aufgebrachten Druckkraft gemessen und/oder registriert wird.c) an evaluation device with which the distance between two of the Schanz screws depending on the Fixator and breaking point applied pressure force measured and / or is registered.
Die Erfindung geht von der Überlegung aus, den ohnehin vorhandenen Fixateur zur Lösung der Aufgabe mitzuverwenden und auf andere Hilfsvorrichtungen zu verzichten.The invention is based on the consideration that already exists Fixator to use to solve the task and on to dispense with other auxiliary devices.
Vorteilhafterweise wird die Abstandsmeßeinrichtung zwischen den Verbindungsstücken des Fixateurs und dem Knochen angeordnet. Günstig ist eine möglichst nahe Anordnung am betroffenen Körperteil.The distance measuring device is advantageously between the connectors of the fixator and the bone. An arrangement as close as possible to the affected person is beneficial Body part.
Als Abstandsmeßeinrichtungen sind alle Einrichtungen geeignet, mit denen die Abstandsänderung der Schanz'schen Schrauben ausreichend genau gemessen werden kann. Die Abstandsänderung bei üblicher Belastung des betroffenen Körperteils liegt im Bereich von einigen µm. Zur Messung dieser kleinen Wegänderungen bieten sich Dehnungsmeßstreifen, induktive bzw. kapazitive Wegemeßsysteme an.All devices are suitable as distance measuring devices, with which the change in distance of the Schanz screws is sufficient can be measured accurately. The change in distance at The usual stress on the affected part of the body is in the range of a few µm. To measure these small path changes strain gauges are available, inductive or capacitive Measuring systems.
Fig. 1 zeigt die erfindungsgemäße Vorrichtung für den Fall eines Unterschenkelbruchs, der mit einem externen Fixateur 2 stabilisiert wurde. Der externe Fixateur 2 ist mit einer Wegmeßeinrichtung 3 zwischen zwei Schanz'schen Schrauben 4 versehen. Als Kraftmeßeinrichtung wird in diesem Fall eine Waage 1 verwendet. Der Patient stellt das betroffene Bein auf die Waage und verlagert einen Teil seines Körpergewichts darauf. Die Auswerteeinrichtung 5 registriert die Belastung der Waage und gleichzeitig die Abstandsänderung der Schanz'schen Schrauben. Fig. 1 shows the device according to the invention for the case of lower leg fracture, which was stabilized with an external fixator. 2 The external fixator 2 is provided with a displacement measuring device 3 between two Schanz screws 4 . In this case, a scale 1 is used as the force measuring device. The patient places the affected leg on the scale and shifts part of his body weight onto it. The evaluation device 5 registers the load on the balance and at the same time the change in the distance of the Schanz screws.
Bei verschiedenen Belastungswerten ergibt sich hieraus eine Weg/Kraft-Kurve, die näherungsweise die Form einer Geraden annimmt.This results in a for different load values Path / force curve that approximately takes the form of a straight line.
Fig. 2 zeigt beispielhaft eine Schar solcher Weg/Kraft-Kurven. Aus der Stellung der Geraden bzw. der Steigung der Kurve bei einer bestimmten Belastung läßt sich der Heilungsverlauf verfolgen. Fig. 2 shows an example of a band of such a path / force curves. The healing process can be followed from the position of the straight line or the slope of the curve under a certain load.
Die Steigung erhöht sich bei fortschreitender Heilung, weil die Bruchstelle bei Belastung in immer geringerem Maß nachgibt.The slope increases as healing progresses because the breaking point yields to an ever smaller extent under load.
Die Erfindung beschränkt sich nicht auf die Verfolgung des Heilungsverlaufs an Knochenbrüchen des Beins; durch Wahl geeigneter Kraftmeßeinrichtungen kann auch der Heilungsverlauf an anderen Knochen, z. B. an Armknochen, verfolgt werden.The invention is not limited to the pursuit of Healing process on broken bones of the leg; by choosing more suitable Force measurement devices can also the healing process on other bones, e.g. B. on arm bones.
Die Erfindung wird im folgenden anhand eines Durchführungsbeispiels näher erläutert.The invention is described below with the aid of an exemplary embodiment explained in more detail.
Fig. 3 zeigt den Aufbau der Versuchsanordnung. Fig. 3 shows the structure of the experimental arrangement.
In diesem Beispiel wurde der Knochen durch eine Kiefernholzleiste 6 mit einem Querschnitt von 40 × 20 mm² simuliert.In this example, the bone was simulated by a pine wood strip 6 with a cross section of 40 × 20 mm².
Die Leiste wurde keilförmig verschieden tief eingesägt, so daß sich folgende Restquerschnitte ergaben.The bar was sawn in different depths so that the following residual cross sections resulted.
- a) 40 × 20 mm²a) 40 × 20 mm²
- b) 30 × 20 mm²b) 30 x 20 mm²
- c) 20 × 20 mm²c) 20 × 20 mm²
- d) 10 × 20 mm²d) 10 x 20 mm²
- e) 5 × 20 mm²e) 5 × 20 mm²
- f) 0 × 20 mm²f) 0 × 20 mm²
Die verschiedenen Querschnitte sollten unterschiedliche Heilungsphasen und damit die allmähliche Kallusbildung zwischen den Frakturenden simulieren.The different cross sections should have different healing phases and with it the gradual formation of callus between simulate the fracture ends.
An dieser Leiste wurde ein externer Fixateur 2 angebracht.An external fixator 2 was attached to this bar.
Als Abstandsmeßeinrichtung wurde ein mit einem Dehnungsmeßstreifen 7 bestückter Meßbügel verwendet, dessen Signal mit Hilfe einer Wheatstone'schen Brückenschaltung abgeglichen wurde.A measuring bracket equipped with a strain gauge 7 was used as the distance measuring device, the signal of which was compared using a Wheatstone bridge circuit.
Die Kiefernholzleiste wurde in eine Materialprüfmaschine eingespannt und mit einer Druckkraft belastet, wobei das Signal der Kraftmeßeinrichtung zusammen mit dem Signal der Abstandsmeßeinrichtung registriert und auf einem x-y-Schreiber als Kurven unterschiedlicher Steigung ausgegeben wurde.The pinewood strip was clamped in a material testing machine and loaded with a compressive force, the signal from the force measuring device being registered together with the signal from the distance measuring device and being output on an xy recorder as curves of different gradients.
Fig. 2 zeigt den Kurvenverlauf in Abhängigkeit vom Restquerschnitt der Kiefernholzleiste. Die Abhängigkeit der Steigung der Kurven vom Restquerschnitt und damit von der Steifigkeit der Leiste ist deutlich erkennbar. Fig. 2 shows the curve as a function of the residual cross-section of the pine wood bar. The dependence of the slope of the curves on the remaining cross-section and thus on the rigidity of the bar can be clearly seen.
Claims (1)
- a) eine Kraftmeßeinrichtung, über die der Fixateur (2) und die Bruchstelle einer Druckkraft ausgesetzt werden,
- b) einer Abstandsmeßeinrichtung zwischen mindestens zwei der Schanz'schen Schrauben (4) des externen Fixateurs (2),
- c) einer Auwerteeinrichtung (5), mit der der Abstand zwischen zwei der Schanz'schen Schrauben (4) in Abhängigkeit von der auf Fixateur (2) und Bruchstelle aufgebrachten Druckkraft gemessen und/oder registriert wird.
- a) a force measuring device via which the fixator ( 2 ) and the breaking point are exposed to a compressive force,
- b) a distance measuring device between at least two of the Schanz screws ( 4 ) of the external fixator ( 2 ),
- c) an evaluation device ( 5 ) with which the distance between two of the Schanz screws ( 4 ) is measured and / or registered as a function of the compressive force applied to the fixator ( 2 ) and breaking point.
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1989
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