DE4000086C2 - Drehfeder und Aneurysmaklammer mit einer Drehfeder - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Drehfeder nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und eine Aneurysmaklammer nach dem Oberbegriff des Anspruchs 5.

Eine aus der DE 22 52 959 A1 bekannte Drehfeder weist einen Windungsabschnitt mit einer oder mehreren Windungen auf, der üblicherweise eine im allgemeinen zylindrische Form bildet, mit einer Windungsachse und einem Querdurchmesser, der im allgemeinen senkrecht zur Windungs­ achse verläuft. Manche Drehfedern können sogar weniger als eine volle Windung aufweisen. Die Schenkel der Drehfeder er­ strecken sich üblicherweise von dem Windungsabschnitt weg, um Kräfte aufzunehmen, die in der Feder Drehmomente induzieren. Diese Schenkel erstrecken sich üblicherweise in einer insge­ samt tangentialen Richtung, können sich aber unter jeglichem Winkel von dem Windungsabschnitt weg oder an jeder Stelle rund um den Umfang des Windungsabschnitts in Abhängigkeit von der Verwendung erstrecken, der die Feder unterzogen wird. Wenn ein Moment auf die Feder aufgebracht wird (ein Moment ist die auf den Schenkel aufgebrachte Kraft, multipliziert mit dem Abstand von der Mittelachse des Windungsabschnitts, wo die Kraft auf den Schenkel aufgebracht wird), dann wird der Windungsab­ schnitt gebogen und das Material, aus dem dieser hergestellt ist, wird unter Spannung gesetzt. Wenn das Moment nachläßt, dann entspannt sich auch der Windungsabschnitt und kehrt in seine ursprüngliche Form zurück. Wenn die Auslenkung zunimmt, dann nimmt die Spannung zu bis zur Elastizitätsgrenze des Materials. Wenn die Elastizitätsgrenze überschritten wird, dann behält der Windungsabschnitt eine ständige Auslenkung selbst dann bei, wenn das Moment weggenommen ist. Eine maxi­ male, gewünschte Auslenkung eines Windungsabschnitts für ein spezielles aufgebrachtes Moment ist ein wesentliches Kriterium für die Federkonstruktion. Bei herkömmlichen Federkonstruktio­ nen kann man unter anderem das Material, die Form, den Quer­ schnitt und die Anzahl der Windungen auswählen, um die gewünschte Federleistung zu erzielen.

In bestimmten Anwendungsfällen, beispielsweise dort, wo die Kraft nahe der Mittelachse des Windungsabschnitts aufgebracht werden soll, oder wo der Windungsabschnitt in einem eng be­ grenzten Raum verwendet werden muß, so daß Form und Anzahl der Windungen begrenzt sind, können selbst geringe Auslenkungen große Änderungen in der Spannung an verschiedenen Punkten rund um den Umfang des Windungsabschnitts verursachen. In solchen Anwendungsfällen können Abschnitte des Windungsabschnitts selbst bei kleinen Auslenkungen bereits der Elastizitätsgrenze nahekommen.

Wenn herkömmliche Federn mit Kraftaufnahme-Schenkeln, die derselben Seite der Windungsachse zugewandt sind, ausgelenkt werden, dann werden hohe Momente und somit auch Spannungen an jenem Teil des Windungsabschnitts, der den Schenkeln abgewandt ist, und geringere Momente und somit auch niedrigere Spannun­ gen an dem Teil des Windungsabschnitts nahe den Schenkeln verursacht. Die Materialmenge im Bereich geringer Spannung kann den Windungsabschnitt versteifen. Die zusätzliche Stei­ figkeit dieses Bereiches kann dessen Auslenkung erschweren. Diese Steifigkeit kann die Auslenkung in irgendeinem anderen Bereich des Windungsabschnitts verursachen und möglicherweise auch die Neigung der anderen Windungen des Windungsabschnitts erhöhen und sich der Elastizitätsgrenze des Materials nähern. Es wird angenommen, daß die zusätzliche Materialmenge in den mit niedriger Spannung beaufschlagten Bereichen des Windungs­ abschnitts die ungleichmäßige Spannungsverteilung verstärkt und tatsächlich die Wirksamkeit der Feder verringern kann.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Drehfeder und eine Aneurysmakammer mit einer solchen Drehfeder mit einer gleichmäßigeren Spannungsverteilung zu schaffen, so daß eine einzige Drehfeder für einen größeren Winkelauslenkungsbereich verwendet werden kann.

Die Erfindung löst diese Aufgabe einerseits durch die in Anspruch 1 und andererseits durch die in Anspruch 5 enthaltenen Merkmale. Die Unteransprüche enthalten weitere, zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung.

Ein Anwendungsfall von speziellem Interesse ist eine Aneurys­ maklammer mit einer Drehfeder, bei der die Kraftaufnahmeschen­ kel derselben Seite der Windungsachse zugewandt sind, um die Schultern der Aneurysmaklammer zu bilden.

Ein Aneurysma ist eine ständige Aufweitung der Wand eines Blutgefäßes, die üblicherweise durch eine Schwächung der Wand aufgrund eines pathologischen Zustandes verursacht wird. Lai­ enhaft ausgedrückt wird die Wand geschwächt und der Druck im Gefäß veranlaßt die Wand, sich als ein ballonartiges Gebilde an der Seite dieses Gefäßes auszuweiten. Der Ballon weist oft einen Halsabschnitt auf, der sich von der Wand aus erstreckt, sowie einen aufgeweiteten Abschnitt, der mit dem Hals verbun­ den ist, obwohl ein Aneurysma vielfältige Formen annehmen kann.

Eine Behandlungsart eines Aneurysmas besteht im Anbringen einer Klammer, um den Halsabschnitt des Aneurysmas nahe der Blutgefäßwand so abzusperren, daß der Blutdruck keinen Zutritt mehr zum geschwächten, aufgeweiteten Abschnitt des Aneurysmas hat. Somit ist die Möglichkeit des Aneurysmas, zu bersten, verringert und - wie man hofft - ausgeräumt. Es wird erhofft, daß die Klammer den geschwächten Abschnitt der Wand so abdich­ tet, daß das Blutgefäß ausheilen kann.

In der Vergangenheit wurden Drehfeder-Aneurysmaklammern ver­ wendet, um bestimmte Aneurysmen wirksam abzudichten. Eine Aneurysmaklammer jener Art, deren Merkmale im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 berücksichtigt sind, ist ähnlich jener, die in US-PS 3 827 438 gezeigt ist. Diese bekannten Drehfeder­ klammern haben einen Windungsabschnitt mit einem ersten Schen­ kel, der sich von einem Ende der Drehfeder aus erstreckt und sich über eine Seite des Windungsabschnitts erstreckt, und einen zweiten Schenkel, der sich vom anderen Ende der Drehfe­ der aus über dieselbe Seite des Windungsabschnitts erstreckt. Sowohl der erste als auch der zweite Schenkel weisen eine Schulter, einen querlaufenden Abschnitt und eine Backe auf. Wenn die Schultern gegeneinander bewegt werden (mit einer speziellen Pinzette oder Zange), um ein Drehmoment auf die Drehfeder aufzubringen, dann bewegen sich die Backen vonein­ ander weg in eine offene Lage, so daß das Aneurysma zwischen den beiden Backen erfaßt werden kann, um das Aneurysma abzu­ dichten.

In der US 4 765 335 ist eine zerebrale Aneurysmaklammer mit einer Drehfeder beschrieben, die aus einem Windungsabschnitt und zwei sich von dem Windungsabschnitt erstreckenden Klemmar­ men besteht. Beide Klemmarme sind in Form sich überkreuzender, bogenförmiger und gegeneinander beweglicher Abschnitte ge­ krümmt und an ihren Enden mit einander gegenüberliegenden Klemmbacken versehen. Beim Gegeneinanderbewegen der gekrümm­ ten, sich überkreuzenden Abschnitte mittels eines Applizieri­ nstrumentes werden die Klemmbacken geöffnet, so daß ein Aneu­ rysma erfaßt und durch anschließendes Freigeben der Klemmback­ ken aufgrund der elastischen Rückstellkraft der Drehfeder abgeklemmt werden kann.

Der Konstrukteur einer Aneurysmaklammer muß sich mit mehreren konstruktiven Beschränkungen befassen. Da Aneurysmaklammern im Gehirn verwendet und oft dauerhaft eingepflanzt werden, soll­ ten sie so klein wie möglich sein, so daß sie in sehr eng begrenzten Räumen verwendet werden können. Das Implantat muß biokompatibel sein, so daß nur einige wenige Materialien, wie hochfeste, hochlegierte Metalle, für den Gebrauch empfohlen werden. Die Backen-Schließkraft muß groß genug zum Abdichten von Aneurysmen sein und darf nicht durch Druckänderungen im Blutgefäß verschoben oder sonstwie beeinträchtigt werden. Die Backen der Aneurysmaklammern haben verschiedenartige Formen, Längen und Winkel zur Verwendung bei unterschiedlichen Arten von Aneurysmen, aber die Windungen dieser Aneurysmaklammern sind gleichartig, so daß sie in eine in der Größe angepaßte Pinzette passen. Es ist auch erwünscht, daß die Klammer ein leichtes Gewicht hat, um nicht an dem Blutgefäß zu ziehen, an dem sie angebracht wird.

Somit muß der Konstrukteur von Aneurysmaklammern Einschränkun­ gen berücksichtigen, die die Anforderungen an Material, Größe, Gewicht und Kraft der Klammer betreffen.

Der Konstrukteur von Aneurysmaklammern wünscht eine maximale Backenauslenkung einer bestimmten Form einer Drehfeder zu er­ reichen. Wenn man bei einer herkömmlichen Verwendung einer Drehfeder größere Auslenkungen wünschen würde, dann würde man die Kräfte an einem Punkt aufbringen, der von der Mittellinie der Drehfeder weit entfernt ist, um ein größeres Moment zu erhalten. Das ist für Aneurysmaklammern unzweckmäßig, weil es die Klammer vergrößert und die Verwendung unterschiedlicher Pinzetten erfordern würde. Einige sehr große Aneurysmen erfor­ dern Klammern, deren Backen sich weiter öffnen, als es die meisten verfügbaren Aneurysmaklammern zulassen. Demzufolge machen viele Chirurgen nicht den Versuch, Drehfeder-Aneurysma­ klammern zu verwenden, um solche sehr großen Aneurysmen ab­ zudichten. Wenn man versucht, die Backen einer üblichen Klam­ mer um ein ausreichendes Maß zur Anpassung an ein sehr großes Aneurysma zu öffnen, ist es möglich, daß das Windungsmaterial auf der Seite der Drehfeder, die von den Backen abgekehrt ist, Spannungen über der Elastizitätsgrenze unterworfen wird, und die Materialmenge auf jener Seite der Windung, die den Backen zugekehrt ist, die Drehfeder versteift und die ungleichmäßige Spannungsverteilung noch verstärkt.

Demnach beschäftigt sich die Erfindung mit einer Drehfeder mit Mitteln zur Erzielung einer gleichmäßigeren Spannungsverteilung rund um den Umfang des Windungsabschnitts, wenn die Feder unter Drehmomentbelastung steht. Die Mittel zur Erzielung dieser gleichmäßigeren Spannungsverteilung bestehen darin, die Querschnittsfläche des Metalls, aus der die Drehfe­ der hergestellt ist, zu ändern. Das Metall kann zu einer gew­ ünschten Form geformt werden, welche eine im wesentlichen gleichförmige Dicke in einer Richtung parallel zur Windungs­ achse und eine sich ändernde Breite in einer Richtung senk­ recht zur Windungsachse aufweist, so daß dann, wenn das Metall zu einer Drehfeder geformt wird, die Mitte der inneren Hüll­ kurve, die den Innendurchmesser der Drehfeder festlegt, gegen­ über der Mitte jeder Hüllkurve versetzt ist, die den Außen­ durchmesser der Drehfeder definiert. Somit wird die eine Seite der Drehfeder breit sein, um das Potential für höhere Bela­ stungswerte zu verringern, wenn die Feder unter Drehmomentbe­ lastung gesetzt wird, und die andere Seite der Feder wird schmal sein, um schneller nachzugeben und die Spannung gleich­ mäßiger zu verteilen, wenn die Drehfeder einer Drehmomentbela­ stung unterworfen wird. Die Oberfläche, die den Innendurchmes­ ser des Windungsabschnitts der Feder bildet, ist vom schmalen zum breiten Abschnitt hin glatt und mit einer insgesamt kreis­ förmigen Kontur versehen. Die Drehfeder der Erfindung erzielt eine gleichmäßigere Spannungsverteilung über den Umfang des Windungsabschnitts.

Anstelle einer gleichmäßigen Dicke in einer Richtung parallel zur Windungsachse und einer veränderlichen Breite in einer Richtung senkrecht zur Windungsachse kann man auch die Dicke in einer Richtung parallel zur Windungsachse ändern und eine gleichmäßigere Breite in einer Richtung senkrecht zur Win­ dungsachse beibehalten. Bei diesen beiden Ausführungsbeispie­ len empfiehlt sich ein rechteckiger Querschnitt für das Win­ dungsmaterial. Obwohl ein rechteckiger Querschnitt bevorzugt wird, ist er jedoch nicht notwendig, und eine Vielzahl von Windungsquerschnitten, z. B. Kreise oder Ellipsen, können ver­ wendet werden. Beim bevorzugten Ausführungsbeispiel ist der Windungsabschnitt in einer im allgemeinen zylindrischen Form gewickelt, es kann aber jede geeignete Form verwendet werden, wobei man noch immer den Vorteil aus den Vorzügen der Erfin­ dung nutzen kann. Durchgehend wird hierin der Windungsab­ schnitt anhand der Windungsachse und des Windungsdurchmessers beschrieben, aber diese Bezeichnungen sollen nicht den Win­ dungsabschnitt auf eine kreiszylindrische Form beschränken. Es wird lediglich die Richtung axial durch jenen Raum hindurch beschrieben, der durch die Windungen festgelegt ist, sowie eine Richtung quer zu den Windungen.

Beim bevorzugten Ausführungsbeispiel erstrecken sich die Schenkel von den Enden des Windungsabschnitts der Drehfeder aus tangential von der Drehfeder weg und enthalten Mittel, um Drehmomentkräfte der Feder aufzunehmen. Es ist nicht erforder­ lich, daß sich diese Schenkel axial erstrecken, sondern sie können in Abhängigkeit von der beabsichtigten Verwendung der Drehfeder unter jedem beliebigen Winkel und an jeder Stelle rund um den Umfang des Windungsabschnittes angeordnet sein.

Die Drehfeder der Erfindung kann verwendet werden, um eine Aneurysmaklammer mit einer gleichmäßigeren Spannungsverteilung über den Umfang des Drehfederabschnitts der Aneurysmaklammer vorzusehen. Die Aneurysmaklammer hat eine Drehfeder mit minde­ stens einer Windung oder einer Teilwindung, die um eine Win­ dungsachse ausgerichtet ist und einen ersten und zweiten Schenkel aufweist, die sich von den entgegengesetzten Enden der Drehfeder aus erstrecken und auf einer Seite der Windungs­ achse versetzt angeordnet sind. Sowohl der erste als auch der zweite Schenkel haben eine Schulter, die im Abstand gegenüber­ liegend angeordnet sind, sowie eine Backe, die einander zu­ gewandt angeordnet sind. Der erste und zweite Schenkel über­ kreuzen sich derart, daß dann, wenn die Schultern aufeinander zu bewegt werden, z. B. mittels eines Applizierwerkzeugs, die Drehfeder gespannt wird und die Backen eines jeden Schenkels sich voneinander weg in eine offene Stellung bewegen, in der sie um ein Aneurysma herum angeordnet werden können.

Bei der Aneurysmaklammer der Erfindung wird die gleichmäßigere Spannungsverteilung dadurch erreicht, daß man einen Windungs­ abschnitt mit ungleichförmigem Querschnitt, wie oben beschrie­ ben, für die Drehfeder vorsieht. Diese und andere Merkmale und Vorzüge der vorliegenden Erfindung gehen noch näher aus der nachfolgenden, detaillierten Beschreibung bevorzugter Ausfüh­ rungsbeispiele in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen hervor.

Es zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische Teilansicht der Drehfeder der Erfindung;

Fig. 2 eine perspektivische Ansicht einer Aneurysmaklammer mit der Drehfeder der Erfindung, wobei die Klammer an einem Aneurysma angesetzt ist,

Fig. 3A eine Aneurysmaklammer mit der Drehfeder der Erfin­ dung und mit offenen Backen;

Fig. 3B eine Aneurysmaklammer mit der Drehfeder der Erfin­ dung und mit geschlossenen Backen,

Fig. 4A eine teilweise geschnittene, perspektivische Ansicht eines flachen Metallstücks, bevor es zu einer Aneu­ rysmaklammer der Erfindung gebogen wird,

Fig. 4B eine Teil-Seitenansicht einer anderen Ausführungs­ form einer Aneurysmaklammer der Erfindung,

Fig. 4C eine Teil-Draufsicht auf die Ausführungsform in Fig. 4B;

Fig. 5 eine teilweise weggebrochene Seitenansicht der Dreh­ feder der Erfindung,

Fig. 6 eine graphische Darstellung der Spannung bei der Drehfeder der Erfindung und bei üblichen Federn,

Fig. 7A eine schematische Darstellung einer üblichen Klammer mit gleichmäßigem Querschnitt, und

Fig. 7B eine schematische Darstellung der konturierten Klam­ mer der Erfindung.

In Fig. 1 ist die Drehfeder 10 der Erfindung mit einem Win­ dungsabschnitt 12 und einem Schenkel 14 gezeigt, der sich vom einen Ende des Windungsabschnitts 12 aus erstreckt, sowie mit einem Schenkel 16, der sich vom anderen Ende des Windungsab­ schnitts 12 erstreckt. Der Windungsabschnitt 12 hat eine Win­ dungsachse 18, um die herum der Windungsabschnitt 12 aufge­ wickelt ist, sowie einen quer verlaufenden Windungsdurchmesser 20, der gewöhnlich senkrecht zur Windungsachse 18 gerichtet ist.

Die Drehfeder 10, die in Fig. 1 gezeigt ist, weist drei Windungen 12a, 12b, 12c auf. Der Durchmesser 20 legt eine Null-Grad(0°)-Lage an der rechten Seite der Fig. 1 und 180°-Lage an der linken Seite der Fig. 1 fest. Aus Fig. 6 ist ersichtlich, daß die Abszine einen Windungswinkel von 0° bis 450° aufweist, wobei die Spannungswerte der gesamten Windung 12b sowie eines Teils der Windung 12c oder 12a bis näherungsweise zu jenem Punkt angegeben sind, wo die Schenkel 14 und 16 beginnen. Fig. 6 zeigt demnach die Spannungsverteilung an mehr als einer Windung der Drehfeder 10.

Bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Fig. 1 erstrecken sich die Schenkel 14 und 16 tangential vom Windungsabschnitt 12 aus und auf derselben Seite der Windungsachse 18. Die Schenkel 14 und 16 dienen zur Aufnahme der die Drehfeder 10 spannenden Kräfte. Die Schenkel 14 und 16 brauchen sich nicht tangential zu erstrecken, sondern können sich in jeder Rich­ tung erstrecken, die für die beabsichtigte Verwendung der Drehfeder 10 geeignet ist. Auch die Schenkel 14 und 16 brau­ chen sich nicht auf derselben Seite der Windungsachse 18 zu erstrecken, sondern können an irgendeiner Umfangsstelle rund um den Windungsabschnitt 12 liegen, die für die beabsichtigte Verwendung der Drehfeder 10 geeignet ist.

Es wird nun auf Fig. 5 Bezug genommen, wo die Drehfeder 10 in Seitenansicht gezeigt ist, wobei der Windungsdurchmesser 20 zusammen mit der Windungsachse 18 gezeigt ist. Es ist ersicht­ lich, daß die Breite des Windungsabschnitts 12 im Bereich A größer ist als jene des Windungsabschnitts 12 im diametral gegenüberliegenden Bereich B. Der Querschnitt des Windungs­ abschnitts 12 ist mit einer glatten Kontur zwischen den Berei­ chen A und B so versehen, daß der resultierende Innendurch­ messer des Windungsabschnitts 12 insgesamt kreisförmig ist; seine Mitte 74 ist jedoch gegenüber der Mitte 78 des Außen­ durchmessers des Windungsabschnitts 12 versetzt. Dieses neu­ artige Merkmal der Erfindung soll für eine gleichmäßigere Spannungsverteilung am Windungsabschnitt 12 bei den diametral gegenüberliegenden Querschnittsbereichen A und B und rund um den Umfang des Windungsabschnitts 12 sorgen. Es wurde festge­ stellt, daß dann, wenn die Schenkel 14 und 16 in der gezeigten Richtung bewegt werden, ein großes Maß sehr hoher Spannungen am Windungsabschnitt 12 im Querschnittsbereich A vorhanden ist, das manchmal die Elastizitätsgrenze des Metalls über­ schreiten kann, aus dem die Drehfeder 10 hergestellt ist. Die erhöhte Spannung im Bereich A kann durch das verstärkte Mate­ rial in diesem Bereich des Windungsabschnitts 12 aufgenommen werden. Gleichzeitig wird Material vom Windungsabschnitt 12 im Querschnittbereich B entfernt, so daß das zusätzliche Materi­ al, das in einer herkömmlichen Drehfeder vorhanden ist, die Drehfeder 10 nicht versteift und die ungleichmäßige Spannungs­ verteilung nicht noch verstärkt, wie oben erörtert. Übliche Drehfedern weisen in einer Richtung senkrecht zur Windungs­ achse 18 gleiche Abmessungen rund um den gesamten Umfang des Windungsabschnitts 12 auf. Die Konturierung des Windungsab­ schnitts 12 derart, daß ein größerer Querschnitt im Bereich A und ein kleinerer Querschnitt im diametral gegenüberliegenden Bereich B vorhanden ist, ist ein Mittel zum Verteilen der Spannungen in der Drehfeder 10. Diese Spannungsverteilung er­ möglicht es den Drehschenkeln 14 und 16, sich über einen grö­ ßeren Schwenkbogen zu bewegen und sich stärker auszulenken, ohne daß das Metall, aus dem die Drehfeder 10 hergestellt ist, Spannungen jenseits der Elastizitätsgrenze ausgesetzt ist.

Es ist wiederum aus Fig. 1 ersichtlich, daß die Dicke des Materials des Windungsabschnitts 12 in einer Richtung parallel zur Windungsachse 18 im wesentlichen rund um den Umfang des Windungsabschnitts 12 gleichmäßig ist. Die Breite des Win­ dungsabschnitts 12 in einer Richtung senkrecht zur Windungs­ achse 18 ändert sich jedoch. Da der Querschnittsbereich das wesentliche Merkmal ist, könnte auch die Breite des Windungs­ abschnitts 12 in einer Richtung senkrecht zur Windungsachse 18 gleichmäßig sein, und die Dicke in einer Richtung parallel zur Windungsachse 18 könnte sich ändern. Ferner muß der Quer­ schnitt nicht rechteckig sein, sondern könnte jede geeignete Form aufweisen, die eine Maßnahme zur Verteilung der Spannung rund um den Umfang des Windungsabschnitts 12 vorsieht.

In Fig. 4A ist ein flacher Metallstab oder -draht 30 gezeigt, aus welchem die Drehfeder 10 hergestellt ist. Aus einem Abschnitt 80 des Drahtes 30 wird die Drehfeder 10 gefertigt. Eine zusätzliche Anordnung, beispielsweise die Schultern und Backen einer Aneurysmaklammer, kann aus dem Draht 30 zusätz­ lich mittels bekannter Vorrichtungen geformt werden. Es wird zunächst die Herstellung der Drehfeder 10 und später die Ver­ wendung der Drehfeder 10 als Teil einer Aneurysmaklammer be­ schrieben.

Die Drehfeder 10 kann aus dem Draht 30 mittels einer bekannten Vorrichtung hergestellt werden, und zwar üblicherweise durch Biegen, und das Herstellungsverfahren wird nicht erörtert, weil dieses Verfahren dem Fachmann bekannt ist. Bei der bevor­ zugten Ausführungsform weist der Abschnitt 80 des Drahtes 30 eine insgesamt rechteckige Form auf, jedoch kann sich die Ausgangsform des Drahtes in Abhängigkeit von der beabsichtig­ ten Verwendung der Drehfeder 10 ändern. Das Ausgangsmaterial könnte rechteckig oder quadratisch im Querschnitt sein oder könnte sogar ein Ausgangsmaterial aus rundem oder elliptischem Draht sein. Blechmaterial wird vorzugsweise durch die bekann­ ten Stanz- oder Elektroerosionsverfahren geformt, oder es könnte durch Schmieden oder Schleifen oder ein anderes bekann­ tes Formgebungsverfahren geformt werden.

Bei der bevorzugten Ausführungsform umfassen die Mittel zur gleichmäßigeren Spannungsverteilung um den Umfang der Drehfe­ der 12 die Einstellung der Geometrie des Drahtes 30, der aus einem im wesentlichen gleichmäßigen Stück Metall, bevorzugt hochfestem hochlegiertem Metall, hergestellt ist. Andere Ver­ fahren zum Einstellen der wirksamen Spannungen an unterschied­ lichen Punkten am Windungsabschnitt 12 könnten jedoch auch verwendet werden; man könnte z. B. unterschiedliche Wärmebe­ handlungsverfahren an unterschiedlichen Stellen längs des Drahtes 30 benutzen, oder man könnte sogar unterschiedliche Metallegierungen an unterschiedlichen Stellen längs des Drah­ tes 30 vorsehen.

Auch ist in Fig. 4A strichpunktiert eine Vorrichtung 32 ge­ zeigt, um die der Abschnitt 80 des Drahtes 30 gebogen werden kann, um den Windungsabschnitt 12 zu formen. Die Windungsachse 18 ist auf die Krümmungsmitte der Vorrichtung 32 so ausgerich­ tet, daß man aus Fig. 4A die Ausrichtung des Abschnitts 80 des Drahtes 30 ersehen kann, wenn er zum Windungsabschnitt 12 ge­ formt wird. Die Dicke 36 des Abschnitts 80 des Drahtes 30 in einer Richtung parallel zur Windungsachse 18 ist im wesentli­ chen gleich. Die Breite 34 des Abschnitts 80 des Drahtes 30 in einer Richtung senkrecht zur Windungsachse 18 ändert sich, um veränderliche Querschnittsbereiche zwischen den Bereichen A und B in Fig. 5 vorzusehen, wie sie oben erörtert sind. In Fig. 4B ist die Breite des Abschnitts 80 des Drahtes 30 in einer Richtung senkrecht zur Windungsachse 18 im wesentlichen gleich und die Dicke (siehe Fig. 4C) in einer Richtung par­ allel zur Achse 18 ändert sich, um die sich ändernden Quer­ schnittsbereiche zwischen den Bereichen A und B vorzusehen.

In Fig. 4A weist das Blech 30 nicht nur den Windungsabschnitt 12 einer Drehfeder 10 auf, sondern zeigt auch Abschnitte einer Aneurysmaklammer, die sich von der Drehfeder 10 aus erstrec­ ken. Die Verwendung der Drehfeder 10 in einer Aneurysmaklammer wird nun in Verbindung mit den Fig. 2, 3A und 3B erörtert.

In Fig. 2 ist ein Abschnitt eines Blutgefäßes 40 mit einem Aneurysma 42 gezeigt, das sich von der Seitenwand des Blutge­ fäßes 40 aus erstreckt. Das bestimmte Aneurysma 42, das in Fig. 2 gezeigt ist, weist einen Hals 44 und eine ballonartigen Erweiterung 46 auf. Dies soll lediglich eine bestimmte Art eines Aneurysmas erläutern. Aneurysmen kommen in vielen Größen und Formen vor und erfordern eine große Vielfalt von Aneurysmaklammern. Eine spezielle Konstruktion einer Aneurysmaklammer 50 für ein Aneurysma ist gemäß Fig. 2 am Hals 44 des Aneurysmas 42 angebracht.

In Fig. 3A und 3B ist eine Aneurysmaklammer 50 mit einer Drehfeder 10 der Erfindung gezeigt, welche in den Backen 52 und 54 eines Appliziergerätes (nur teilweise gezeigt) aufge­ nommen und in offener Lage gezeigt ist. Die Schenkel 14 und 16 erstrecken sich vom Windungsabschnitt 12 und sind einstückig zu Schultern 56 und 58 geformt, welche jeweils quer ver­ laufende Abschnitte 60 und 62 umfassen. Backen 64 und 66 sind einstückig an den quer verlaufenden Abschnitten 60 und 62 ausgebildet. Bei der Aneurysmaklammer 50 weisen die Schenkel 14 und 16 einen rechteckigen Querschnitt auf, dessen Abmessung in einer Richtung parallel zur Windungsachse 18 kleiner ist. Wenn die Drehfeder 10 mit einer Aneurysmaklammer verwendet wird, ist es erwünscht, daß die breitere Abmessung des Materi­ als, aus dem die Klammer hergestellt ist, auf den einander zugewandten Flächen der Backen 64 und 66 liegt. Dies macht es erforderlich, daß das Material um 90° verdreht wird. Jede Schulter 56 und 58 weist eine Verdrehung um 90° bei den Punk­ ten 68 und 70 auf. Diese Verdrehung um 90° kann insgesamt an einer einzigen Stelle vorgenommen werden, wie bei der Ausfüh­ rungsform, die in Fig. 3B gezeigt ist, oder kann, falls ge­ wünscht, in einer Reihe kleinerer Schritte vorgenommen werden. Die Aneurysmaklammer 50 weist auch einen Vorsprung auf, der die Scherenbewegung verhindern soll und sich von einer Backe aus (beispielsweise der Backe 66) in einer Richtung zum Win­ dungsabschnitt 12 hin erstreckt, um die Möglichkeit der Fehl­ ausrichtung der Backen 64 und 66 zu verringern, wenn sie ge­ öffnet und geschlossen werden.

In Fig. 3B ist die Aneurysmaklammer 50 mit geschlossenen Bac­ ken 64 und 66 gezeigt.

Die Krümmungsmitte der Hüllkurve, die den Innendurchmesser des Windungsabschnitts 12 definiert, liegt am Punkt 74. Die Mitte der Hüllkurve, die den Außendurchmesser des Windungsabschnitts 12 definiert, liegt am Punkt 78, der gegenüber dem Punkt 74 versetzt ist. Die Flächenänderung zwischen den Querschnitts­ bereichen A und B ist die Ursache für den Versatz zwischen den Punkten 74 und 78.

Es wurde festgestellt, daß die Verwendung der Drehfeder 10 der Erfindung bei einer Aneurysmaklammer 50 es den Backen 64 und 66 gestattet, in weiterem Ausmaß geöffnet zu werden, ohne daß man die Elastizitätsgrenze des Materials überschreitet.

Bei einer Operation erfaßt der Chirurg die Aneurysmaklammer 50 mit den Backen 52 und 54 eines Instrumentes und betätigt das Instrument so, daß die Schenkel 14 und 16 gegeneinander­ geschwenkt werden, um ein Drehmoment auf den Windungsabschnitt 12 auszuüben, damit die Backen 64 und 66 sich öffnen können. Die Aneurysmaklammer 50 wird dann um den Hals 44 eines Aneu­ rysmas 42 herum angesetzt. Wenn der Chirurg das Instrument freigibt, dann schließen sich die Backen 64 und 66 eng um den Hals 44 und sperren das Aneurysma 42 ab.

In Fig. 6 ist ein Diagramm gezeigt, das einen Vergleich der Spannungen bei verschiedenartigen Winkelstellungen der Schen­ kel eines üblichen Windungsabschnitts mit gleichmäßigem Drahtquerschnitt, wie er in Fig. 7A dargestellt ist, mit den Spannungen an denselben Punkten bei einem konturierten Win­ dungsabschnitt der Erfindung, wie er in Fig. 7B gezeigt ist, ermöglicht und aufgrund einer Computersimulation berechnet wurde. In Fig. 6 ist das dimensionslose Spannungsverhältnis auf der Ordinate aufgetragen. Die Winkellage, bei der die Spannung rund um die Windungsabschnitt der Drehfeder herum vorliegt, ist auf der Abszisse aufgetragen. Wie oben erörtert, zeigt die Abszisse Winkelstellungen von 0° bis 450°, wobei man sich von der 0°-Lage an der Windung 12b bis dorthin bewegt, wo der Schenkel 14 an der Windung 12c beginnt, oder wo der Schen­ kel 16 an der Windung 12a beginnt (siehe Fig. 1). In den Fig. 7A und 7B sind die 0°-Winkelstellung im Querschnittsbereich A, die 90°-Winkelstellung in der oberen vertikalen Stellung, die 180°-Winkelstellung im Querschnittsbereich B und die 270°- Winkelstellung in der unteren Stellung gezeigt. Es sind zwei Kurven in Fig. 6 zu sehen; eine für den Windungsabschnitt mit gleichmäßigem Querschnittsbereich und eine für den konturier­ ten Windungsabschnitt.

Eine Kurve zeigt die Spannungen an einer Stelle in einem Win­ dungsabschnitt mit gleichmäßigem Querschnittsbereich, divi­ diert durch die mittlere Spannung rund um den gleichmäßigen Windungsabschnitt bei gleicher Belastung. Die andere Kurve zeigt die Spannung an einer Stelle eines konturierten Win­ dungsabschnitts, dividiert durch die mittlere Spannung in dem konturierten Windungsabschnitt bei gleicher Belastung. Diese Kunven enthalten repräsentative, dimensionslose Parameter, die die Vorzüge des konturierten Windungsabschnitts der Erfindung verallgemeinert demonstrieren.

Bei der Computersimulation wurde die gleiche Kraft sowohl auf die gleichmäßige Klammer als auch auf die konturierte Klammer an den Schultern 56 und 58 in den Fig. 7A und 7B so aufge­ bracht, daß die Schenkel 14 und 16 gegeneinander bewegt wur­ den. Die Kraft wurde auf eine computersimulierte, herkömmliche Klammer aufgebracht, die in Fig. 7A gezeigt ist, und zwar an einer Stelle 4 mm von der Windungsachse 18 des gleichförmigen Windungsabschnitts entfernt, der in Fig. 7A gezeigt ist. Die Dicke in einer Richtung parallel zur Windungsachse des gleich­ förmigen Windungsabschnitts, der in Fig. 7A gezeigt ist, ist gleichförmig, und die Breite an den Querschnittsflächen A und B dieses gleichförmigen Windungsabschnitts beträgt 0,8 mm. Der Außendurchmesser des konturierten Windungsabschnitts, der in Fig. 7A gezeigt ist, beträgt 3,89 mm +/- 0,25 mm. Der Außen­ durchmesser des konturierten Windungsabschnitts, der in Fig. 7B gezeigt ist, beträgt 3,89 mm +/- 0,025 mm. Die auf den computersimulierten, konturierten Windungsabschnitt der Erfin­ dung aufgebrachte Kraft wurde mit demselben Abstand 4 mm von der Windungsachse 18 des konturierten Windungsabschnitts an den Schultern 56 und 58 aufgebracht. Die Abmessungen des kon­ turierten Windungsabschnitts, der in Fig. 7B gezeigt ist, um­ fassen eine gleichmäßige Dicke in einer Richtung parallel zur Windungsachse 18, eine Breite von 0,635 mm am Querschnittsbe­ reich B in einer Richtung senkrecht zur Windungsachse 18 und eine Breite von 0,94 mm im Querschnittsbereich A in einer Richtung senkrecht zur Windungsachse 18.

Die Spannungen, die in Fig. 6 gezeigt sind, wurden bei einer Computersimulation errechnet. Die in Fig. 6 gezeigten Spannun­ gen sind Von Mises-Hauptspannungen, die so errechnet sind, wie dies in "Engineering Considerations of Stress, Strain and Strength", Robert C. Juvinall, herausgegeben 1967 bei McGraw- Hill, Seite 22, angegeben ist.

Die Fig. 6 zeigt den Nutzen des konturierten Windungsabschnitts der Erfindung bei der Errei­ chung einer im wesentlichen gleichmäßigeren Spannungsvertei­ lung um den Umfang des Windungsabschnitts der Drehfeder.

Claims (9)

1. Drehfeder mit einem Windungsabschnitt (12), der einen ersten und einen zweiten Schen­ kel (14, 16) aufweist, die sich vom Windungsabschnitt (12) aus zu einer Seite hin erstrec­ ken und zur Aufnahme von Kräften auf die Drehfeder (10) dienen, dadurch gekennzeichnet, daß zur gleichmäßigeren Spannungsverteilung rund um den Windungsabschnitt (12) beim Aufbringen eines Drehmomentes auf die Drehfeder (10) der Windungsabschnitt (12) ei­ nen unterschiedlichen Querschnitt aufweist, wobei der Windungsabschnitt (12) an einer der genannten Seite abgekehrten Stelle (A) ein Profil mit einem Bereich maximalen Quer­ schnitts aufweist, der an einer der genannten Seite nächstliegenden Stelle (B) einem Be­ reich minimalen Querschnitts gegenüberliegend angeordnet ist.

2. Drehfeder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Windungsabschnitt (12) aus einem gewickelten Metallblech (30) im wesentlichen gleichmäßiger Dicke besteht, wobei die Dickenvorrichtung axial zu dem Windungsabschnitt verläuft, und wobei das Blech quer zur Dickenrichtung eine veränderliche Breite hat, um einen maximalen Querschnitt und einen minimalen Querschnitt zu bilden.

3. Drehfeder nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Schenkel (14, 16) in einer tangentialen Richtung von dem Windungsabschnitt weg erstrecken.

4. Drehfeder nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß sich die tangentialen Schenkel (14, 16) zur gleichen Seite der Windungsachse (18) hin erstrecken.

5. Aneurysmaklammer, mit
einer Drehfeder mit wenigstens einem Windungsabschnitt (12), einem ersten Arm (56, 60) und einem zweiten Arm (58, 62), die sich von dem Win­ dungssabschnitt zu einer Seite hin erstrecken,
wobei sowohl der erste als auch der zweite Arm einen Schulterabschnitt (56, 58) aufwei­ sen, die einander gegenüberliegend und mit Abstand angeordnet sind, sowie einen Bac­ kenabschnitt (64, 66), die einander zugewandt sind,
wobei sich die Arme einander überkreuzen, so daß dann, wenn die Schulterabschnitte auf­ einander zu bewegt werden, die Backenabschnitte sich voneinander weg in eine offene Stellung bewegen, dadurch gekennzeichnet, daß der Windungsabschnitt (12) einen ungleichförmigen Quer­ schnitt aufweist, wobei der Windungsabschnitt einen größten Querschnitt an einer Stelle (A) aufweist, die von dem Backenabschnitt am weitesten entfernt ist, und einen kleinsten Querschnitt an einer Stelle (B), die dem Backenabschnitt am nächsten liegt.

6. Aneurysmaklammer nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Windungsab­ schnitt (12) aus einem gewickelten Metallblech (30) im wesentlichen gleichmäßiger Dicke besteht, wobei die Dickenrichtung axial zu dem Windungsabschnitt verläuft, und wo­ bei das Blech quer zur Dickenrichtung eine veränderliche Breite hat, um einen maximalen Querschnitt und einen minimalen Querschnitt zu bilden.

7. Aneurysmaklammer nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehfeder, der Windungsabschnitt und der erste und zweite Arm aus einem Stück bestehen und aus einem Stück Federstahl im wesentlichen gleichförmigen Querschnitts hergestellt sind.

8. Aneurysmaklammer nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Klammer durch Biegen einstückig aus Stahl mit im wesentlichen gleichförmigem Quer­ schnitt hergestellt ist.

9. Aneurysmaklammer nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Windungsab­ schnitt (12) aus einem gewickelten Metallblech veränderlicher Dicke besteht, wobei die Dickenrichtung axial zu dem Windungsabschnitt verläuft, und wobei das Blech im we­ sentlichen quer zu dem Windungsabschnitt eine im wesentlichen gleichmäßige Breite hat.