DE4109760A1 - Externe knochenfixierungseinrichtung - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine externe Knochenfi­ xierungseinrichtung, die zum Fixieren von gebrochenen Kno­ chen und in Knochenverlängerungsverfahren verwendbar ist.

Es ist an sich bekannt, daß es zur Sicherstellung einer Ver­ einigung eines gebrochenen Knochens in guter Ausrichtung oder Fluchtung erforderlich ist, den gebrochenen Knochen zu fixieren, um eine Relativbewegung zwischen verschiedenen Teilen des Knochens zu verhindern. In vielen Fällen wird der gebrochene Knochen mittels eines Gipsverbands unbeweglich gemacht. Es gibt jedoch eine Anzahl von Situationen, von denen bekannt ist, daß in diesen Situationen die Verwendung eines Gipsverbands unangemessen oder ungeeignet ist. Diese Situationen umfassen diejenigen eines offenen Bruchs, bei dem auch eine Wunde an der Bruchstelle ist, sowie Fälle von Knochenverlust, und Fälle eines kommutierten Bruchs, bei dem das Körperglied die Tendenz hat, sich zu verkürzen.

Ein fortschrittlicheres Verfahren zum Fixieren von gebro­ chenen Knochen besteht darin, eine externe Fixierungsein­ richtung zu verwenden. In ihrer einfachsten Form weist eine externe Fixierungseinrichtung ein langgestrecktes, relativ starres Stab- oder Schienenteil auf, das an jedem Ende zwei oder mehr Knochenstifte hat, die sich senkrecht von demsel­ ben aus erstrecken. Die Stifte werden in den Knochen implan­ tiert, und danach wird die Fixierungseinrichtung festgezo­ gen, so daß sie starr ist. Die Verwendung einer externen Fi­ xierungseinrichtung stellt sicher, daß die beiden Teile des gebrochenen Knochens unbeweglich gemacht werden. Die Verwen­ dung einer dynamischen externen Fixierungseinrichtung, wel­ che es ermöglicht, daß eine Relativbewegung der beiden Kno­ chenteile in einer Richtung, die generell längs der Länge des Knochens verläuft, auftritt, hat sich als beschleunigend für die Geschwindigkeit erwiesen, mit der sich die beiden Teile eines gebrochenen Knochens zusammenfügen und verbin­ den.

Eine weitere Anwendung von externen Fixierungseinrichtungen, und insbesondere von dynamischen externen Fixierungseinrich­ tungen, geschieht bei der Verlängerung oder Streckung von Knochen, wie sie beispielsweise bei einem Kind erforderlich sein kann, bei dem eine Beinlängendiskrepanz vorliegt. In einem solchen Falle wird der Knochen des kürzeren Körper­ glieds chirurgisch osteomisiert, und es wird eine verlänger­ bare externe Fixierungseinrichtung dazu verwendet, die bei­ den gebrochenen Knochenteile auszurichten, einzustellen und festzulegen. Wie oben kurz ausgeführt, wurde gefunden, daß das Auftreten einer Relativbewegung zwischen den beiden Kno­ chenteilen in einer generell längs verlaufenden Richtung zu einer schnellen Knochenheilung an der Bruchstelle führt, und es kann zusammen mit einer progressiven Verlängerung der Fi­ xierungseinrichtung über eine Zeitdauer bzw. -periode hin­ weg, eine Verlängerung oder Streckung des kürzeren Körper­ glieds erreicht werden.

Die nachfolgend genannten Patentschriften beschreiben ver­ schiedene Arten von externen Fixierungseinrichtungen: Euro­ päisches Patent 2 63 878; US-Patente 47 84 125; 45 84 995; 4 6 21 627; 46 28 921; 44 83 334; 44 75 556; 45 64 007; 44 88 542; 43 93 868; 44 50 834; 43 08 863; 44 50 834; 43 01 552 und 43 60 012; sowie die deutschen Patente 35 04 565 und 35 04 616.

Verschiedene dynamische externe Fixierungseinrichtungen sind in den US-Patentschriften 44 56 004; 45 70 625; 46 00 000 und 46 28 919 beschrieben.

Ein Nachteil einer konventionellen dynamischen Fixierungs­ einrichtung, die einen eingebauten Grad an Freiheit der Be­ wegung hat und deren langgestrecktes Teil generell ein Paar von teleskopischen, elastisch verbundenen, beispielsweise rohrförmigen, Teilen aufweist, von denen eins innerhalb des anderen zu einer Hin- und Herverschiebung angeordnet ist, besteht darin, daß die Tendenz zur Entwicklung unerwünschter Reibungskräfte besteht. Diese Reibungskräfte können bewir­ ken, daß die teleskopischen Verschiebeteile hydrostatisch arretiert werden, so daß dadurch die dynamische Eigenschaft der Fixierungseinrichtung nachteilig beeinflußt oder völlig neutralisiert wird.

Mit der vorliegenden Erfindung soll eine dynamische externe Fixierungseinrichtung zur Verfügung gestellt werden, welche die Nachteile des Standes der Technik überwindet.

Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung wird somit eine externe Knochenfixierungseinrichtung zur Verfügung gestellt, umfassend ein langgestrecktes Teil, das einen ersten und zweiten Teil hat und eine Längsachse definiert; eine mit dem ersten Teil des langgestreckten Teils verbundene Vorrichtung zum starren Ineingrifftreten mit einem ersten Teil eines ge­ brochenen Knochens; eine Vorrichtung zum Anbringen der Vor­ richtung für das starre Ineingrifftreten auf dem ersten Teil des langgestreckten Teils und umfassend eine nichtstarre Kupplungsvorrichtung zum Ermöglichen einer vorbestimmten Re­ lativbewegung zwischen dem langgestreckten Teil und der Vor­ richtung zum starren Ineingrifftreten; und eine Vorrichtung zum Befestigen des zweiten Teils des langgestreckten Teils an einem zweiten Teil des gebrochenen Knochens.

Außerdem umfaßt die nichtstarre Kupplungsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung eine Vorrichtung zum Er­ möglichen einer Linearbewegung des langgestreckten Teils re­ lativ zu der Vorrichtung zum starren Ineingrifftreten in ei­ ner Richtung, die parallel zu der Längsachse ist.

Weiterhin umfaßt die Vorrichtung zum Anbringen gemäß einer Ausführungsform der Erfindung eine Basis, die auf dem ersten Teil des langgestreckten Teils über die Vorrichtung zum Er­ möglichen angebracht ist, wobei die Vorrichtung zum starren Ineingrifftreten einen ersten Teil definiert, der starr an der Basis angebracht ist, und einen zweiten Teil, der zur Implantation in einen Knochen konfiguriert ist, und wobei die nichtstarre Kupplungsvorrichtung eine Parallelgestänge- oder -gliederwerkanordnung umfaßt, welche eine Mehrzahl von Parallelgliedern aufweist, wobei jedes Parallelglied einen ersten und zweiten Endteil hat, die zur Drehung um jeweilige Achsen angebracht sind, welche sich durch die Basis und den ersten Teil des langgestreckten Teils erstrecken.

Die vorstehenden sowie weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung seien nachfolgend anhand einer besonders bevor­ zugten Ausführungsform der Erfindung in Verbindung mit der Zeichnung in näheren Einzelheiten beschrieben und erläutert; es zeigt:

Fig. 1 eine schematische perspektivische Ansicht einer ex­ ternen Fixierungseinrichtung, die gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung aufgebaut und funktionsfähig ist.

In der nun folgenden detaillierten Beschreibung einer bevor­ zugten Ausführungsform der Erfindung wird auf Fig. 1 Bezug genommen, worin eine externe Fixierungseinrichtung veran­ schaulicht ist, die generell mit 10 bezeichnet und gemäß ei­ ner bevorzugten Ausführungsform der Erfindung aufgebaut und funktionsfähig ist. Die externe Fixierungseinrichtung 10 weist ein langgestrecktes Teil 12 auf, das einen ersten End­ teil 14 und einen zweiten Endteil 16 hat sowie eine längs­ verlaufende erste Achse 18 definiert. Die erste Achse 18 ist parallel zu der Längsachse 20 eines Knochens 22, dessen ge­ brochene Teile 24 und 26 mittels Verwendung der Fixierungs­ einrichtung 10 ausgerichtet und festgelegt werden sollen. Der Knochen 22 kann z. B. ein Teil eines Arms oder eines Beins, insbesondere eines Unterschenkels, sein, dessen umge­ bendes Gewebe durch die gestrichelten Linien 23 angedeutet ist.

Es ist ein erstes und zweites Paar von Knochenstiften kon­ ventioneller Art vorgesehen, von denen das erste Paar mit 28 und das zweite Paar mit 30 bezeichnet ist, und diese Paare von Knochenstiften definieren jeweilige zweite Achsen 29 und 31, die sowohl zu der ersten Achse 18 als auch zu der Längs­ achse 20 des Knochens 22 quer verlaufen. Jeder Knochenstift hat ein erstes Ende 32, das mit einem entsprechenden Endteil des langgestreckten Teils 12 verbunden ist, und ein zweites Ende 34, das in einer auf dem Fachgebiet bekannten Art und Weise so konfiguriert ist, daß es in einen ausgewählten Kno­ chenteil implantiert werden kann. Es sei darauf hingewiesen, daß jede andere konventionelle Einrichtung zum Befestigen des langgestreckten Teils 12 an dem Knochen 22 in einer alternativen Ausführungsform der Erfindung anstelle der beiden Paare von Knochenstiften verwendet werden kann.

Der erste Endteil 14 des langgestreckten Teils 12 weist einen dynamischen Kopfteil 36 auf, auf welchem das erste Ende 32 von jedem Stift aus dem ersten Paar von Stiften 28 angebracht ist, und zwar über ein jeweiliges erstes und zweites Basiselement 37 und 38, und eine nichtstarre oder dynamische Kupplung. Die nichtstarre Kupplung weist eine Ge­ stänge- oder Gliederwerkanordnung auf, die z. B. zwei Paare von parallelen Gliedern 42 hat, von denen jedes ein erstes und zweites Ende 44 bzw. 46 definiert und von denen jedes zur Drehung um je eine dritte Achse 48 angebracht ist, die sich durch den dynamischen Kopfteil 36 erstrecken, und je eine vierte Achse 50, die sich durch das erste Basiselement 37 erstrecken. Das erste und zweite Basiselement 37 und 38 können mit Bezug aufeinander um eine Achse 39 eingestellt werden, die generell senkrecht zu den beiden Achsen 18 und 29 ist, und es ist außerdem eine Arretierungsschraube 41 zum Arretieren des ersten und zweiten Basiselements in einer be­ vorzugten relativen Ausrichtung vorgesehen.

Es sei darauf hingewiesen, daß die Anbringung des ersten Ba­ siselements auf dem dynamischen Kopfteil 36 dahingehend wirksam ist, daß eine lineare Bewegung von sowohl dem ersten und zweiten Basiselement 37 bzw. 38 und dem ersten Paar von Stiften 28 nur in einer Richtung vorgesehen ist, die paral­ lel zu der ersten Achse 18 und infolgedessen auch zur Kno­ chenachse 20 ist. Das ist durch den Doppelpfeil 52 veran­ schaulicht. Die gewünschte Linearbewegung wird durch eine Drehbewegung geliefert, und die Reibungskräfte, die in konventionellen dynamischen Fixierungseinrichtungen - die eine Verschiebebewegung anwenden - auftreten und entgegenwirken, sind infolgedessen in der Einrichtung nach der vorliegenden Erfindung nicht vorhanden.

Obwohl es, wie beschrieben, dem ersten und zweiten Basisele­ ment 37 und 38 und daher den ersten Knochenstiften 28 ge­ stattet wird, sich in einer Richtung zu bewegen, die paral­ lel zu der ersten Achse 18 ist, ist außerdem eine Einrich­ tung vorgesehen, welche die Form eines Schraubenelements 54 und eines Federteils 53 hat, das eine Basiselementkontakt­ oberfläche 55 definiert, und zwar zum Eingriff mit bei­ spielsweise einem der Glieder 42 und somit zum Kontrollieren oder Steuern der beschriebenen Bewegung des Basiselements und der Stifte und auf diese Weise auch der Knochenteile in einem ausgewählten Bereich durch einen Chirurgen. Es sei darauf hingewiesen, daß die Stärke des Federteils 53 auch von dem Chirurgen ausgewählt wird, und zwar unter anderem auf der Basis des Körpergewichts und des Alters des Patien­ ten sowie des Orts des Bruchs.

Das langgestreckte Teil 12 ist, wie dargestellt, telesko­ pisch oder ineinanderschiebbar, indem es ein jeweiliges er­ stes und zweites, typischerweise rohrförmiges teleskopisches Teil 11 und 13 hat, die ineinanderschiebbar und auseinander­ ziehbar sind, und zwar mittels einer Mutter- und -Schrauben- Einrichtung 56, welche sich längs der ersten Achse 18 er­ streckt. Wie der Fachmann leicht erkennt, kann eine Verlän­ gerung oder ein Auseinanderziehen der Teile 11 und 13 in ge­ wissen Stadien eines Knochenverlängerungsvorgangs wünschens­ wert sein.

Es sei nun unter weiterer Bezugnahme auf die Zeichnung die Verwendung der externen Fixierungseinrichtung beschrieben und erläutert: Die zweiten Enden 34 der Knochenstifte werden in jeweilige Teile des gebrochenen Knochens 22 implantiert, wie darge­ stellt. Anfänglich wird das erste und zweite Paar von Kno­ chenstiften 28 bzw. 30 lose an dem jeweiligen ersten und zweiten Endteil 14 und 16 des langgestreckten Teils 12 befe­ stigt.

Die Teile des gebrochenen Knochens werden so gestreckt, aus­ gerichtet und/oder geradegemacht, daß sie richtig längs der Knochenachse 20 ausgerichtet sind bzw. fluchten, wonach eine Arretierungsschraube 58 so festgezogen wird, daß ein gelen­ kiges bzw. drehbares Kopfelement 60, an dem das zweite Paar 30 von Knochenstiften angebracht ist, an dem zweiten Endteil 16 des langgestreckten Teils 12 in Position arretiert wird. In dem gezeigten Beispiel ist das gelenkige bzw. drehbare Kopfelement 60 auf dem zweiten Endteil 16 des langgestreck­ ten Teils 12 über eine Kugelanbringung 59 angebracht, und so ist noch eine weitere Arretierungsschraube (nicht gezeigt) erforderlich. Die Arretierung der beiden Arretierungsschrau­ ben verhindert jede Relativbewegung des Kopfelements 60 be­ züglich des langgestreckten Teils 12. Der dynamische Kopf­ teil 36 wird an dem ersten Endteil 14 des langgestreckten Teils 12 in entsprechender Weise durch Festziehen der Arre­ tierungsschrauben 41 und 62 in Position arretiert (wie aus der Zeichnung ersichtlich ist, wird durch ein Lockern der Arretierungsschraube 62 eine beschränkte Bewegung des dyna­ mischen Kopfteils 36 in Längsrichtung der Achse 18, entspre­ chend der Länge des sichtbaren Langlochs, durch welches die Arretierungsschraube 62 hindurchgeht, ermöglicht).

Anfänglich wird das Schraubenelement 54 in einer vollständig geschlossenen bzw. angezogenen Position gehalten, um jede Bewegung, welche es auch sein möge, zwischen dem Basisele­ ment 38 und dem dynamischen Kopfteil 36 zu verhindern. Das geschieht so, um eine anfängliche Kallusbildung zwischen den beiden Knochenteilen zu ermöglichen.

In einem späteren Stadium der Behandlung, wenn sich zunächst einmal genügend Kallus an dem Bruchort entwickelt hat, kann das Schraubenelement 54 gelockert werden, um die oben be­ schriebene Linearbewegung zwischen den Basiselementen 37 und 38 und dem dynamischen Kopfteil 36 zu ermöglichen.

Wenn die Behandlung eine Knochenverlängerungsbehandlung ist, kann der Chirurg auch das langgestreckte Teil 12 über eine Zeitdauer hinweg durch eine geeignete Drehung des Schrauben­ teils 56, wie oben beschrieben, verlängern.

Selbstverständlich ist die Erfindung nicht auf die beschrie­ benen und/oder dargestellten Ausführungsformen beschränkt, sondern sie läßt sich im Rahmen des Gegenstandes der Erfin­ dung, wie er in den Patentansprüchen angegeben ist, sowie im Rahmen des allgemeinen Erfindungsgedankens, wie er sich den gesamten Unterlagen entnehmen läßt, in vielfältiger Weise abwandeln und mit Erfolg verwirklichen.

Mit der Erfindung wird eine externe Knochenfixierungsein­ richtung zur Verfügung gestellt, umfassend ein langgestreck­ tes Teil, das einen ersten und zweiten Teil oder Bereich hat und eine Längsachse definiert; sowie eine mit dem ersten Teil oder Bereich des langgestreckten Teils verbundene Vor­ richtung zum starren Ineingrifftreten mit einem ersten Teil oder Bereich eines gebrochenen Knochens; eine Vorrichtung zum Anbringen der Vorrichtung für das starre Ineingrifftre­ ten auf dem ersten Teil oder Bereich des langgestreckten Teils, welche eine nichtstarre Kupplungsvorrichtung zum Er­ möglichen einer vorbestimmten Relativbewegung zwischen dem langgestreckten Teil und der Vorrichtung für das starre In­ eingrifftreten aufweist; und eine Vorrichtung zum Befestigen des zweiten Teils oder Bereichs des langgestreckten Teils an einem zweiten Teil oder Bereich des gebrochenen Knochens.

Claims (6)

1. Externe Knochenfixierungseinrichtung (10), umfas­ send:
ein langgestrecktes Teil (12), das einen ersten und zweiten Teil (14, 16) hat und eine Längsachse (18) defi­ niert;
eine mit dem ersten Teil (14) des langgestreckten Teils (12) verbundene Vorrichtung (28) zum starren Inein­ grifftreten mit einem ersten Teil (24) eines gebrochenen Knochens (22);
eine Vorrichtung (37, 38, 42) zum Anbringen der Vor­ richtung (28) für das starre Ineingrifftreten auf dem ersten Teil (14) des langgestreckten Teils (12) und umfassend eine nichtstarre Kupplungsvorrichtung (42) zum Ermöglichen einer vorbestimmten Relativbewegung zwischen dem langgestreckten Teil (12) und der Vorrichtung (28) zum starren Ineingriff­ treten; und
eine Vorrichtung (30) zum Befestigen des zweiten Teils (16) des langgestreckten Teils (12) an einem zweiten Teil (26) des gebrochenen Knochens (22).

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die nichtstarre Kupplungsvorrichtung (42) Mittel zum Ermöglichen einer Linearbewegung des langge­ streckten Teils (12) relativ zu der Vorrichtung (28) zum starren Ineingrifftreten in einer Richtung parallel zu der Längsachse (18) umfaßt.

3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Vorrichtung zum Anbringen (37, 38, 42) weiter eine auf den ersten Teil (14) des langge­ streckten Teils (12) über die Mittel (42) zum Ermöglichen angebrachte Basisvorrichtung (37, 38) umfaßt, wobei die Vor­ richtung (28) zum starren Ineingrifftreten einen ersten Teil (32) definiert, der starr an der Basisvorrichtung (37, 38) angebracht ist, und einen zweiten Teil (34), der zum Implan­ tieren in einen Knochen (22) konfiguriert ist, und wobei die nichtstarre Kupplungsvorrichtung (42) eine Parallelgestänge- oder -gliederwerkanordnung umfaßt, die eine Mehrzahl von Par­ allelgliedern umfaßt, wobei jedes dieser Parallelglieder ei­ en ersten und zweiten Endteil (44, 46) hat, die zur Drehung um jeweilige Achsen (48, 50) angebracht sind, welche sich durch die Basisvorrichtung (37, 38) und den ersten Teil (14) des langgestreckten Teils (12) erstrecken.

4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß sie außerdem eine einstellbare Vor­ richtung (53, 54) zum Kontrollieren oder Steuern des Bewe­ gungsbereichs der Basisvorrichtung (37, 38) in der erwähnten Richtung parallel zu der Längsachse (12) aufweist.

5. Einrichtung nach irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß jede der Vorrichtungen (28) zum starren Ineingrifftreten und der Vorrichtungen (30) zum Befestigen ein Paar von Knochenstif­ ten umfaßt, die quer zu der Längsachse (18) angebracht sind.

6. Einrichtung nach irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das langgestreckte Teil (12) einen ersten und zweiten teleskopi­ schen oder ineinanderschiebbaren Teil (11, 13) umfaßt, die entlang der Längsachse (18) angeordnet und zur teleskopi­ schen Bewegung oder Ineinanderschiebe- und -auseinander­ ziehbewegung entlang derselben konfiguriert sind, wobei die externe Fixierungseinrichtung (10) außerdem eine Vorrichtung (56) zum Ausfahren oder Einfahren des ersten und zweiten te­ leskopischen oder ineinanderschiebbaren Teils (11, 13) längs der Längsachse (18) aufweist.