DE3935134A1 - Fixationselement - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein externes Fixationselement der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Art.

Fixationsteile mit teilringförmigen Elementen werden hauptsächlich als Halteelemente für externe Fixateure ver­ wendet. Ein derartiger Fixateur extern ist beispielsweise in der AT-PS 3 84 360 beschrieben. Da die Halteelemente ge­ geneinander verspannt werden, müssen sie eine hohe Festig­ keit und Biegesteifigkeit aufweisen und bestehen infolge­ dessen im allgemeinen aus einer speziellen Metallegierung. Der Nachteil der Metallteile besteht insbesondere in ihrem hohen spezifischen Gewicht.

Die bekannten faserverstärkten Kunststoff-Formteile werden überwiegend aus einem Faser/Thermoplastgranulat-Gemisch hergestellt, wobei nur kurze Verstärkungsfasern einer re­ lativ geringen Menge in das Granulat einarbeitbar sind. Derartige Kunststoffteile sind zwar leichter als Metall­ teile, genügen jedoch nicht den Bruchsicherheits- und Bie­ gesteifigkeitsanforderungen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Fixationse­ lement der eingangs genannten Gattung anzugeben, das so­ wohl geringes spezifisches Gewicht als auch hohe Biege­ steifigkeit sowie Festigkeit aufweist.

Diese Aufgaben werden mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.

Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, daß doppeltver­ stärkte halbringförmige Kunststoffelemente, die insbeson­ dere eine Schicht unidirektional ausgerichteter, sich in Umfangsrichtung erstreckender Fasern aufweisen, besonders widerstandsfähig gegen Biege- und Bruchkräfte sind. Zur Strukturverstärkung werden in das Kunststoffmaterial uni­ direktional ausgerichtete Fasern, vorzugsweise Kohlen­ stoff-Fasern und eine Gewebeschicht, vorzugsweise in Form eines Gewebeschlauches oder Gewebestreifens eingearbeitet. Unter Gewebe sollen hier flexible textile Gebilde im wei­ testen Sinne verstanden werden, insbesondere auch Rovings, Fasergarne, Gewirke, Gestricke, Geflechte und flexible Vliese aus Fasern oder Garnen.

Auf diese Weise ist es erstmals möglich, Bohrungen in Ringkörper aus faserverstärktem Kunststoff einzubringen, die die unidirektionale tangentiale Faserstruktur schwä­ chen. Durch die Armierung der Außenoberfläche wird der Fe­ stigkeitsverlust mehr als ausgeglichen. Beide Faserstruk­ turen ergänzen sich in ihren die Festigkeit der Kunst­ stoffmatrix heraufsetzenden Eigenschaften. Als besonders angenehm wird von Patienten das geringe Gewicht der erfin­ dungsgemäßen Elemente empfunden.

Die Herstellung der doppeltverstärkten Teilringe erfolgt vorzugsweise auf der Grundlage der Weiterverarbeitung uni­ direktional faserverstärkter Kunststoffvollringe. Diese werden in zwei gleichgroße Teilringe zersägt oder in son­ stiger Weise geteilt und mit einem Gewebeschlauch überzo­ gen oder diagonal mit einem Gewebestreifen umwickelt. Die Maschenstruktur des Gewebes enthält in der Gewebeebene un­ terschiedlich ausgerichtete Faseranteile, darunter auch An­ teile, die senkrecht zur Umfangsrichtung, in der die uni­ direktionale Faser gewickelt ist, ausgerichtet sind. Der damit verbundene Verstärkungseffekt ergänzt somit die ver­ stärkende Wirkung der unidirektional ausgerichteten Faser nicht nur quantitativ sondern auch im Hinblick auf die Wirkungsrichtung. Der Teilring wird abschließend in einer Form mit einer Kunststoffschicht umgeben.

Auch eine gegebenenfalls für Befestigungszwecke erforder­ liche Durchbohrung des Teilringes an eng benachbarten Stellen beeinflußt die Festigkeit des Teilringes somit kaum.

Auf diese Weise hergestellte Kunststoffteilringe eignen sich aufgrund ihrer hohen Festigkeit insbesondere auch für medizinische Anwendungen, insbesondere zur Herstellung ei­ nes Fixateur extern als Halterung von in den Knochen zu verankernden Speichen und zur Aufnahme einer zwischen zwei Halterungen angeordneten Spannvorrichtung sowie zur Her­ stellung eines Halofixateurs durch die Zusammensetzung zweier oder mehrerer teilringförmigen Elemente zu einem Vollring.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Un­ teransprüchen gekennzeichnet bzw. werden nachstehend zu­ sammen mit der Beschreibung der bevorzugten Ausführung der Erfindung anhand der Figuren näher dargestellt. Es zeigen:

Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Fi­ xationselemente am Beispiel eines Fixateur extern mit Teilringen nach Ilizarov und

Fig. 2 eine vergrößerte Darstellung eines Querschnittes des Teilringes gemäß Fig. 1 entlang A-A.

Ein in Fig. 1 dargestellter Fixateur extern dient der Ru­ higstellung reponierter Knochenfragmente 1 und 2. Nach Ilizarov werden dazu beiderseits der Fraktur jeweils zwei teilringförmige Halterungen 3a und 3b bzw. 4a und 4b kreuzweise durch den Knochen 1 bzw. 2 hindurch mittels Speichen 5a und 5b bzw. 6a und 6b miteinander verbunden. Die in Knochenschaftrichtung übereinander angeordneten Teilringe 3a und 4a bzw. 3b und 4b sind mit den Enden von Gewindestäben 7a und 7b bzw. 8a und 8b verschraubt, wobei die gegenüberliegenden Enden der Gewindestäbe 7a und 7b bzw. 8a und 8b paarweise mit Spannvorrichtungen 9a und 9b verbunden sind. Mit Hilfe der Spannvorrichtungen 9a und 9b sind die Halbringe 3a, 3b und 4a, 4b und damit auch die Knochenfragmente 1 und 2 relativ zueinander positionier­ bar. Die auf die Teilringe 3a, 3b, 4a und 4b wirkenden Kräfte sind entsprechend der erforderlichen, zwischen den Knochenfragmenten 1 und 2 einzustellenden Kompression re­ lativ hoch. Die Teilringe 3a, 3b, 4a und 4b dürfen weder brechen noch sich verbiegen und müssen trotzdem möglichst leicht sein. Diese Anforderungen werden von den als Teilringe ausgebildeten Fexationselementen erfüllt.

Die Verwendung der erfindungsmäßen Fixationselemente ist selbstverständlich nicht nur bei Halterungen als Bauteile eines Fixateur extern, sondern auch bei anderen Vorrich­ tungen vorteilhaft.

Die Zusammensetzung und die Querschnittsform des Halbrin­ ges ist in Fig. 2 anhand einer vergrößerten Darstellung eines Querschnittes entlang A-A gemäß Fig. 1 wiedergege­ ben. Ein Kunststoffkern 10 mit angenähert rechteckförmigem Querschnitt ist an der nach innen gerichteten Fläche 11 des Teilringes und angrenzenden Bereichen der Seitenflä­ chen 12a und 12b mit sich in Umfangsrichtung erstreckenden Verstärkungsfasern 13 versehen. Eine Gewebeschicht 14 in Form eines Schlauches oder diagonal gewickelten Streifens als zweite Verstärkungsschicht und eine äußere Kunststoff­ hülle 15 umschließen den Faser/Kunststoffteilring. Durch den schichtweisen Aufbau des Teilringes, insbesondere durch die doppelte verstärkung mittels der unidirektional gerichteten Fasern 13 und der Gewebeumhüllung 14 entsteht ein sehr stabiler und widerstandsfähiger Teilring.

In diesen Halbring können - in radialer oder auch axialer Richtung bzw. beliebigen dazwischen gelegenen Richtungen auch mit tangentialer Komponente - Bohrungen eingebracht werden, welche den unidirektionalen Faserbereich durchque­ ren und einen Teil dieser Fasern durchtrennen. Der Durch­ messer dieser Bohrungen kann durchaus bis zur Hälfte des Durchmessers des Ringprofils ausmachen. Bohrungen in ra­ dialer Richtung dienen bei dem Fixateur nach Ilisarov zur Befestigung von Distanzhaltern und zur Halterung von Kir­ schnerdrähten.

Mehrere Teilringe lassen sich auch vor dem Aufbringen der äußeren Gewebeschicht wieder zu einem Vollring bzw. einem größeren Teilring zusammenfügen. Hierzu sind bevorzugt den Verbindungsstellen Zapfen oder Nut-Feder-Verbindungen vor­ gesehen. Da hiermit nicht die Festigkeit der ungeschnitte­ nen unidirektionalen Fasern erreicht werden kann, ist die­ se Ausführung bevorzugt für solche Fälle vorgesehen, bei denen der zusammengesetzte Ring an den Trennstellen durch Einspannungen und dergl. unterstützt wird.

Die Erfindung beschränkt sich in ihrer Ausführung nicht auf das vorstehend angegebene bevorzugte Ausführungsbei­ spiel. Vielmehr ist eine Anzahl von Varianten denkbar, welche von der dargestellten Lösung auch bei grundsätzlich anders gearteten Ausführungen Gebrauch machen.

Claims (6)

1. Externes Fixationselement für die Osteosynthese mit mindestens einem teilringförmigen Element, dadurch gekennzeichnet, daß sich in Umfangsrichtung erstreckende, unidirektional gerichtete Fasern (13) in ein teilringförmiges Kunststofe­ lement eingeformt sind, welches seinerseits von einer kunststoffgetränkten Gewebeschicht (14) umhüllt ist.

2. Fixationselement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die unidirektional ge­ richteten Fasern (13) durch Kohlenstoff-Fasern gebildet sind.

3. Fixationselement nach einem der vorangehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß das teilringförmige Element durchdringende, zur Längsachse pa­ rallele Bohrungen vorgesehen sind.

4. Fixationselement nach einem der vorangehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere teilringförmige Elemente als Halterungen (3a, 3b bzw. 4a, 4b) von in Knochenfragmenten (1 bzw. 2) zu veran­ kernden Speichen (5a, 5b bzw. 6a, 6b) ausgebildet sind, wobei die Halterungen (3a, 4b bzw. 4a, 4b) Befestigungs­ mittel für zwischen zwei Halterungen (3a und 4a bzw. 3b und 4b) angeordnete Spannvorrichtungen (9a bzw. 9b) auf­ weisen.

5. Fixationselement nach einem der Ansprüche 1 bis 3 , da­ durch gekennzeichnet, daß mehrere teil­ ringförmige Elemente zu einem Vollring zusammengesetzt sind, wobei die Abmessungen des Ringes einem Ring zur Ha­ lofixation entsprechen.

6. Fixationselement nach einem der vorangehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß Bohrungen vorgesehen sind, die, bezogen auf den Ring, vor­ zugsweise radial oder axial gerichtet sind.