DE60102718T2

DE60102718T2 - Fixationselement zur Behandlung orthopädischer Frakturen

Info

Publication number: DE60102718T2
Application number: DE60102718T
Authority: DE
Inventors: Don Fenaroli; Roy W. Tampa Sanders; G. Bryan Cornwall
Original assignee: DePuy Orthopaedics Inc
Current assignee: DePuy Orthopaedics Inc
Priority date: 2000-01-31
Filing date: 2001-01-26
Publication date: 2005-01-27
Anticipated expiration: 2021-01-27
Also published as: US20020029042A1; ATE256995T1; EP1121904B1; US6361538B1; US6228087B1; EP1121904A2; DE60102718D1; EP1121904A3; JP4326708B2; JP2001245895A; AU1637701A; AU771800B2

Description

Hintergrund der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich generell auf eine Vorrichtung zur Behandlung von orthopädischen Verletzungen oder Krankheiten. Im besonderen bezieht sich die vorliegende Erfindung auf ein Fixationselement, das für den Einsatz in der orthopädischen Chirurgie zur Behandlung von um ein Gelenk liegende orthopädische Frakturen ausgebildet ist.
Die Ärzte benutzen verschiedene Vorrichtungen, um orthopädische Leiden oder Verletzungen zu behandeln. So ist zum Beispiel eine um ein Gelenk liegende Platte (Periartikulärplatte) eine Art von Vorrichtung, die von den Ärzten benutzt wird, um bestimmte Arten von orthopädischen Verletzungen zu behandeln. Im besonderen werden Periartikulärplatten während eines orthopädischen Eingriffs dazu verwendet, um gesplitterte Knochen einzustellen und zu stabilisieren. Periartikulärplatten können auch dazu verwendet werden, eine Belastung in einem osteopenischen Knochen zu verteilen.
Typischerweise sind Periartikulärplatten als flache Teile aus Titan, rostfreiem Stahl chirurgischer Güte oder aus anderen Legierungen chirurgischer Güte ausgebildet. Außerdem ist eine Periartikulärplatte typischerweise mit einer Vielzahl von Bohrungen versehen, die in dieser so angeordnet ist, daß die Periartikulärplatte an einem Knochenstück und/oder an Knochenbrüchen mit mehreren Schrauben befestigt werden kann. Nachdem die Periartikulärplatte in der oben beschriebenen Weise an einen gesplitterten Knochen angebracht ist, funktioniert sie so, daß sie Relativbewegungen zwischen den Knochenfragmenten verhindert und so die Heilung unterstützt.
Obwohl die Periartikulärplatten die Heilung eines gesplitterten Knochens in bestimmtem Maße verbessert, leiden sie aber auch an einer Anzahl von Nachteilen. Zum Beispiel, wenn diese Vorrichtungen an dem Knochen angebracht sind, führt deren flache "plattenähnliche" Art dazu, daß ein relativ großer Oberflächenbereich der Periartikulärplatte gegen den beschädigten Knochen gespannt ist. Da ein relativ großer Flächenbereich der Periartikulärplatte gegen den beschädigten Knochen gespannt ist, kann dies den Blutfluß zu einigen Knochenbereichen schließen oder in anderer Weise unterbinden und damit den Heilungsprozeß verzögern. Im Extremfall kann eine Nekrose aus dem vorgenannten Verschluß resultieren. Außerdem führt die flache "platten-ähnliche" Konfiguration der Periartikulärplatten in diesen Vorrichtungen dazu, daß sie lediglich eine begrenzte Fähigkeit aufweisen, die Relativbewegungen zwischen den Knochenfragmenten tatsächlich zu unterbinden. Die Verwendung von mehreren Schrauben, um die Periartikulärplatte an den Knochenfragmenten zu befestigen, hilft zwar dabei, das vorher erwähnte Problem zu verringern, aber in vielen Fällen sind die Knochenfragmente zu klein oder zu brüchig, um das Einbringen von einer oder mehreren Schraube/n auszuhalten.
Die WO-A-9938447 offenbart eine Fixationsvorrichtung, die eine Platte umfaßt, die, wenn sie in ihrer Längsrichtung betrachtet wird, gebogen ist, so daß sie um den Knochen herum angepaßt werden kann. Die Fixationsvorrichtung hat eine Anordnung von Befestigungsfingern, von denen jeder entlang den gegenüberliegenden Rändern mit Befestigungsvorsprüngen versehen ist. Die Vorrichtung hat außerdem eine Anzahl von nach innen gerichteten, in dem Körper der Vorrichtung ausgebildeten Vertiefungen, die an der Oberfläche des Knochens angreifen, um einen Spalt zwischen dem Knochen und der Innenfläche des Körpers der Vorrichtung zu erhalten. Solche Vertiefungen jedoch unterbinden den Blutfluß zu den Knochenbereichen, wo die Vertiefungen an der Knochenoberfläche angreifen, und beschränken den Blutfluß zwischen dem Körper der Vorrichtung und dem Knochen.
Deshalb besteht die Notwendigkeit für einen Apparat zur Behandlung gelenknaher orthopädischer Frakturen, der mindestens einen der oben beschriebenen Nachteile anspricht.
Kurze Beschreibung der Erfindung
Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist ein Fixationselement zur Behandlung orthopädischer Frakturen vorgesehen. Das Fixationselement umfaßt einen Grundkörper mit (i) einer oberen Fläche, (ii) einer unteren Fläche und einer zwischen der oberen Fläche und der unteren Fläche befindlichen (iii) Umfangskante. Das Fixationselement umfaßt weiterhin eine Vielzahl von Arm-Elementen, von denen jedes ein erstes Ende und ein zweites Ende hat. Das erste Ende eines jeden Arm-Elementes ist derart an der Umfangskante befestigt, daß sich jedes Arm-Element in bezug auf den Grundkörper in einer radialen Richtung erstreckt. Das Fixationselement umfaßt weiterhin eine Vielzahl von Eindringstrukturen, die am zweiten Ende des jeweiligen Arm-Elementes derart befestigt sind, daß sich jede Eindringstruktur in bezug auf den Grundkörper in einer axialen Richtung erstreckt. Die Eindringstruktur ist so ausgebildet, daß sie unter eine Außenfläche eines Knochens eindringt, wenn das Fixationselement gegen die Außenfläche des Knochens gespannt ist. Die Eindringstruktur ist weiterhin so ausgebildet, daß das Eindringen begrenzt wird, so daß die untere Fläche des Grundkörpers an einer Berührung der Außenfläche des Knochens gehindert wird, wenn das Fixationselement gegen die Außenfläche des Knochens vorgespannt wird. Die Eindringstruktur definiert sich durch ein erstes, im wesentlichen dreieckförmiges Wandsegment, ein zweites, im wesentlichen dreieckförmiges Wandsegment, ein drittes, im wesentlichen dreieckförmiges Wandsegment und ein viertes, im wesentlichen dreieckförmiges Wandsegment, die zusammen befestigt sind, um eine Pyramidenanordnung mit einer Grundfläche und einer Spitze zu bilden. Die Pyramidenanordnung hat eine Breite W₁ und eine Dicke T₁, wobei die Breite W₁ und die Dicke T₁ der Pyramidenanordnung von der Spitze zur Grundfläche hin anwachsen.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist ein Fixationselement zur Behandlung orthopädischer Frakturen vorgesehen. Das Fixationselement umfaßt einen Grundkörper mit (i) einer oberen Fläche, (ii) einer unteren Fläche, einer zwischen der oberen Fläche und der unteren Fläche befindlichen (iii) Umfangskante und einem darin definierten (iv) Befestigungsloch. Das Fixationselement umfaßt ebenfalls eine Vielzahl von Arm-Elementen, von denen jedes ein erstes Ende und ein zweites Ende hat. Das erste Ende eines jeden Arm-Elementes ist derart an der Umfangskante befestigt, daß sich (i) jedes Arm-Element in bezug auf eine senkrechte Achse des Grundkörpers in einer radialen Richtung erstreckt und (ii) die Arm-Elemente entlang der Umfangskante im Abstand voneinander angeordnet sind, so daß zwischen benachbarten Arm-Elementen eine Kerbe begrenzt wird. Das Fixationselement enthält ebenfalls eine Eindringstruktur, die an jedem Arm-Element derart befestigt ist, daß jede Eindringstruktur sich in axialer Richtung relativ zu der senkrechten Mittenachse des Grundkörpers erstreckt. Jede Eindringstruktur ist (i) so ausgebildet, daß sie unter eine Außenfläche eines Knochens dringt, wenn das Fixationselement gegen die Außenfläche des Knochens gespannt ist, und sie ist (ii) weiterhin so ausgebildet, daß sie das Eindringen begrenzt, so daß die untere Fläche des Grundkörpers daran gehindert wird, die Außenfläche des Knochens zu berühren, wenn das Fixationselement gegen die Außenfläche des Knochens gespannt ist.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist ein Fixationselement zur Behandlung orthopädischer Frakturen vorgesehen. Das Fixationselement umfaßt einen Grundkörper mit (i) einer oberen Fläche, (ii) einer unteren Fläche, einer zwischen der oberen Fläche und der unteren Fläche befindlichen (iii) Umfangskante und einem darin definierten (iv) Befestigungsloch. Das Fixationselement enthält auch ein erstes Arm-Element mit einer Länge L₁. Das erste Arm-Element ist derart an der Umfangskante befestigt, daß sich das erste Arm-Element in bezug auf den Grundkörper in einer radialen Richtung erstreckt. Das Fixationselement enthält ebenfalls ein zweites Arm-Element von einer Länge von L₂, die größer als die Länge L, ist. Das zweite Arm-Element ist derart an der Umfangskante befestigt, daß sich das zweite Arm-Element in bezug auf den Grundkörper in einer radialen Richtung erstreckt. Das Fixationselement enthält ebenfalls eine erste Eindringstruktur, die an dem ersten Arm-Element derart befestigt ist, daß die erste Eindringstruktur sich in axialer Richtung relativ zu dem Grundkörper erstreckt. Das Fixationselement enthält ebenfalls eine zweite Eindringstruktur, die an dem zweiten Arm-Element derart befestigt ist, daß die zweite Eindringstruktur sich in axialer Richtung relativ zu dem Grundkörper erstreckt. Die erste und die zweite Eindringstruktur sind beide so ausgebildet, daß sie unter eine Außenfläche eines Knochens dringen, wenn das Fixationselement gegen die Außenfläche des Knochens gespannt ist. Die erste und die zweite Eindringstruktur sind weiterhin beide so ausgebildet, daß sie das Eindringen begrenzen, so daß die untere Fläche des Grundkörpers daran gehindert wird, die Außenfläche des Knochens zu berühren, wenn das Fixationselement gegen die Außenfläche des Knochens gespannt ist.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist ein Fixationselement zur Behandlung orthopädischer Frakturen vorgesehen. Das Fixationselement umfaßt einen Grundkörper mit (i) einer oberen Fläche, (ii) einer unteren Fläche und einer zwischen der oberen Fläche und der unteren Fläche befindlichen (iii) Umfangskante. Das Fixationselement enthält auch eine Anzahl von Arm-Elementen, die an der Umfangskante des Grundkörpers befestigt sind und sich nach außen von dieser in radialer Richtung erstrekken. Das Fixationselement enthält ebenfalls eine Eindringstruktur, die an jedem der Arm-Elemente derart befestigt ist, daß jede Eindringstruktur sich in axialer Richtung relativ zu dem Grundkörper erstreckt. Jede Eindringstruktur ist so ausgebildet, daß sie unter eine Außenfläche eines Knochens dringt, wenn das Fixationselement gegen die Außenfläche des Knochens gespannt ist. Das Fixationselement enthält ebenfalls ein mit dem Grundkörper verbundenes Anschlag-Element. Das Anschlag-Element ist so ausgebildet, daß es das Eindringen der Eindringstrukturen begrenzt, so daß die untere Fläche des Grundkörpers daran gehindert wird, die Außenfläche des Knochens zu berühren, wenn das Fixationselement gegen die Außenfläche des Knochens gespannt ist.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist ein Fixationselement zur Behandlung orthopädischer Frakturen vorgesehen. Das Fixationselement umfaßt einen Grundkörper und eine Anzahl von Arm-Elementen, die an dem Grundkörper befestigt sind und sich nach außen von diesem erstrecken. Das Fixationselement enthält ebenfalls eine Eindringstruktur, die an jedem der Arm-Elemente befestigt und so ausgebildet ist, daß sie unter eine Außenfläche eines Knochens dringt, wenn das Fixationselement gegen die Außenfläche des Knochens gespannt ist. Das Fixationselement enthält ebenfalls ein mit dem Grundkörper verbundenes Anschlag-Element. Das Anschlag-Element ist so ausgebildet, daß es das Eindringen der Eindringstruktur begrenzt, wenn das Fixationselement gegen die Außenfläche des Knochens gespannt ist.
Deshalb ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine neue und nützliche Vorrichtung zur Behandlung orthopädischer Verletzungen oder Krankheiten zu schaffen.
Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte Vorrichtung zur Behandlung orthopädischer Verletzungen oder Krankheiten zu schaffen.
Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein neues und nützliches Fixationselement zu schaffen, das für den Einsatz in der orthopädischen Chirurgie zur Behandlung orthopädischer Frakturen eingerichtet ist.
Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes Fixationselement zu schaffen, das für den Einsatz in der orthopädischen Chirurgie zur Behandlung orthopädischer Frakturen eingerichtet ist.
Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Fixationselement zu schaffen, das für den Einsatz in der orthopädischen Chirurgie zur Behandlung orthopädischer Frakturen eingerichtet ist und das den Blutfluß zu dem beschädigten Knochen nicht behindert.
Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Fixationselement zu schaffen, das für den Einsatz in der orthopädischen Chirurgie zur Behandlung orthopädischer Frakturen eingerichtet ist und das in effektiver Weise die Relativbewegung zwischen Knochenfragmenten von gesplitterten Knochen unterbindet.
Die oben genannten und weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung und den beigefügten Zeichnungen deutlich.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 zeigt eine schematische Darstellung einer Vorrichtung, in der die Merkmale der vorliegenden Erfindung enthalten sind, wobei die Vorrichtung an einem Teil eines gesplitter ten Knochens angebracht ist (man beachte, daß Teile der Vorrichtung aus Gründen der Übersichtlichkeit der Beschreibung als Phantom dargestellt sind).
2 ist eine Schnittdarstellung der Vorrichtung und des Knochensegmentes entlang der Schnittlinie 2–2 von 1 in Richtung der Pfeile gesehen.
3 ist eine seitliche schematische Darstellung eines Fixationselements, das in der Vorrichtung von 1 verwendet werden kann.
4 ist eine schematische Darstellung von unten des Fixationselements von 3.
5 ist eine Schnittdarstellung entlang der Schnittlinie 5 – 5 von 4 in Richtung der Pfeile gesehen.
6 ist eine seitliche schematische Darstellung eines weiteren Fixationselements, das in der Vorrichtung von 1 verwendet werden kann.
7 ist eine schematische Darstellung des Fixationselements von 6 von unten.
8 ist eine Schnittdarstellung entlang der Schnittlinie 8 – 8 von 7 in Richtung der Pfeile gesehen.
9 ist eine seitliche schematische Darstellung eines weiteren Fixationselements, das in der Vorrichtung von 1 verwendet werden kann.
10 ist eine schematische Bodenansicht des Fixationselements von 9.
11 ist eine Schnittdarstellung entlang der Schnittlinie 11 – 11 von 10 in Richtung der Pfeile gesehen.
12 ist eine seitliche schematische Darstellung noch eines weiteren Fixationselements, das in der Vorrichtung von 1 verwendet werden kann.
13 ist eine schematische Bodenansicht des Fixationselements von 12.
14 ist eine Schnittdarstellung entlang der Schnittlinie 14 – 14 von 13 in Richtung der Pfeile gesehen.
15 ist eine vergrößerte Darstellung von 11.
16 ist eine vergrößerte perspektivische Darstellung einer Eindringstruktur.
17 ist eine vergrößerte schematische Seitenansicht einer Eindringstruktur.
Ausführliche Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform
Obwohl die Erfindung verschiedene Modifikationen und alternative Formen zuläßt, wird davon eine spezielle Ausführungsform beispielhaft in den Zeichnungen dargestellt und hier im Detail beschrieben.
Es wird jetzt auf die 1 und 2 Bezug genommen. Darin wird eine Vorrichtung 10 gezeigt, welche die Merkmale der vorliegenden Erfindung verkörpern. Wie noch ausführlich weiter unten diskutiert wird, kann die Vorrichtung 10 dazu verwendet werden, Knochenfragmente 14 eines gesplitterten Knochens 12 (im folgenden als Knochen 12 bezeichnet) unbeweglich zu machen. In der beispielhaften Ausführungsform der Vorrichtung 10, die in den 1 und 2 gezeigt wird, enthält die Vorrichtung 10 ein Fixationselement 16, ein Fixationselement 18, Schrauben 20 und einen K-Draht 22.
Wie in den 9, 10, 11 und 15 deutlicher gezeigt wird, umfaßt das Fixationselement 16 eine Anzahl von Arm-Elementen 32, ein Anschlag-Element 46, Eindringstrukturen 42 und einen Grundkörper 24. Der Grundkörper 24 weist eine Befestigungsbohrung 52 und ein in ihm definiertes Drahtloch 66 auf. Der Grundkörper 24 hat weiterhin eine obere Fläche 26, eine untere Fläche 28 und eine zwischen der oberen Fläche 26 und der unteren Fläche 28 befindliche Umfangskante 30. Es ist selbstverständlich, daß für den Grundkörper 24 andere Formen in Betracht kommen, obwohl er im wesentlichen in kreisrunder Form dargestellt wird. So kann zum Beispiel der Grundkörper 24 von quadratischer oder rechteckiger Form sein.
Es wird weiterhin auf die 9, 10, 11 und 15 Bezug genommen. Jedes Arm-Element 32 besitzt ein an der Umfangskante 30 des Grundkörpers 24 befestigtes Ende 34, so daß sich jedes Arm-Element 32 in radialer Richtung relativ zu einer senkrechten Mittenachse 38 des Grundkörpers 24 nach außen erstreckt. Außerdem sind die Arm-Elemente 32 entlang der Umfangskante 30 räumlich zueinander derart beabstandet, daß sich eine Kerbe 40 zwischen benachbarten Arm-Elementen 32 ergibt. Es ist selbstverständlich, daß die Arm-Elemente 32 verschiedene Längen aufweisen können. Zum Beispiel kann das Arm-Element 32a, wie in 10 gezeigt wird, eine Länge L, aufweisen, die größer ist als die Länge L₂ des Arm-Elements 32b. Indem man die Arm-Elemente 32 in verschiedenen Längen ausführt, erreicht man einen Vorteil der vorliegenden Erfindung, da dies die Fähigkeit des Fixationselements 16 verbessert, einen größeren Flächenbereich des gesplitterten Knochens 12 (siehe 1) zu erfassen und zu stabilisieren. Mit anderen Worten, der gerade erwähnte Vorteil ermöglicht den Arm-Elementen 32 des Fixationselements 16 eine größere Anzahl von Knochenfragmenten 14 (siehe 1 und 2) in einem gesplitterten Knochen 12 zu erfassen, zu berühren und damit zu stabilisieren.
Es ist einzusehen, daß das Fixationselement 16 (einschließlich der Arm-Elemente 32) vorzugsweise aus einem Material mit einem relativ niedrigen Elastizitätsmodul gefertigt wird. So kann zum Beispiel das Fixationselement 16 aus Titan sein. Indem man das Fixationselement 16 aus einem Material mit einem niedrigen Elastizitätsmodul fertigt, ist es dem Fixationselement 16 möglich, daß es sich geringfügig biegt oder spannt, wenn es durch ein Befestigungselement wie zum Beispiel eine Schraube 20 (siehe 1 und 2) gegen die Außenfläche 44 des Knochens 12 gespannt wird. Außerdem versteht es sich, daß die oben beschriebenen Kerben 40 die Fähigkeit der Arm-Elemente 32, sich geringfügig zu biegen oder zu spannen, verbessern und auf diese Weise es dem Fixationselement 16 zusätzlich ermöglichen, sich problemlos den unregelmäßigen Oberflächeneigenschaften des Knochens 12 anzupassen. Die oben beschriebene Fähigkeit, sich geringfügig zu biegen, ermöglicht es dem Fixationselement 16, sich problemlos den unregelmäßigen Oberflächeneigenschaften des Knochens 12 anzupassen und dadurch einen gleichmäßigen Druck auf die Außenfläche 44 auszuüben, wenn es durch die Schraube 20 gegen den Knochen 12 gespannt wird. Darüber hinaus sichert die Fähigkeit des Fixationselements 16, sich geringfügig unter Last zu biegen, daß die Eindringstrukturen 42 in Kontakt mit dem Knochen 12 bleiben und auf diese Weise eine Relativbewegung zwischen den Knochenfragmenten 14 im wesentlichen verhindern.
Wie deutlicher in den 15, 16 und 17 gezeigt wird, ist eine Eindringstruktur 42 an ein Ende 36 jedes Arm-Elements 32 derart befestigt, daß sich jede Eindringstruktur 42 in axialer Richtung relativ zu der senkrechten Mittenachse 38 des Grundkörpers 24 erstreckt. Jede Eindringstruktur 42 ist so ausgebildet, daß sie unter die Außenfläche 44 des Knochens 12 eindringt, wenn das Fixationselement 16 gegen die Außenfläche 44 des Knochens 12 gespannt ist. Außerdem ist jede Eindringstruktur 42 weiterhin so ausgebildet, daß das gerade erwähnte Eindringen in der Weise begrenzt wird, daß die untere Fläche 28 des Grund körpers 24 an einer Berührung der Außenfläche 44 des Knochens 12 (siehe 1 und 2) gehindert wird, wenn das Fixationselement 16 gegen die Außenfläche 44 des Knochens 12 vorgespannt wird.
Jede Eindringstruktur 42 ist so ausgebildet, daß sie sich im wesentlichen durch dreieckförmige Wandsegmente 68, 70, 72 und 74 definiert. Im besonderen sind die im wesentlichen dreieckförmigen Wandsegmente 68, 70, 72 und 74 aneinander befestigt, um eine Pyramidenanordnung 76 mit einer Grundfläche 78 und einer Spitze 80 zu bilden. Die Pyramidenanordnung 76 hat eine Breite W₁ (siehe 16) und eine Dicke T₁ (siehe 17). Man beachte, daß sowohl die Breite W₁ als auch die Dicke T₁ der Pyramidenanordnung 76, wenn man die Richtung von der Spitze 80 zur Grundfläche 78 hin verfolgt, zunehmen. Indem man die Breite W₁ als auch die Dicke T₁ der Pyramidenanordnung 76 von der Spitze 80 zur Grundfläche 78 hin anwachsen läßt, verfolgt man zwei Ziele. Erstens, diese Konfiguration funktioniert so, daß sie jede Eindringstruktur 42 unter die Außenfläche 44 des Knochens 12 bis zu einem bestimmten Grad eindringen läßt, wenn das Fixationselement 16 gegen die Außenfläche 44 des Knochens 12 vorgespannt ist. Zweitens, die vorgenannte Konfiguration funktioniert weiterhin so, daß sie das Maß des Eindringens, um das jede Eindringstruktur 42 unter die Außenfläche 44 des Knochens 12 eindringt, begrenzt. Im besonderen, wenn die Eindringstruktur 42 gegen die Außenfläche 44 des Knochens 12 (zum Beispiel durch die Schraube 20) gepreßt wird, dann wird die Spitze 80 der Pyramidenanordnung 76 durch die Außenfläche 44 in der Weise vorwärts geschoben, daß sie ein Loch (nicht dargestellt) darin erzeugt. Wenn dann die Eindringstruktur 42 weiter gegen die Außenfläche 44 geschoben wird, wird die Eindringstruktur 42 in dem Knochen 12 eingebettet oder dringt in diesen derart ein, daß ein Teil jedes im wesentlichen dreieckförmigen Wandsegments 68, 70, 72 und 74 in Kontakt mit dem Knochengewebe gelangt. Da jedoch die Breite W₁ und die Dicke T₁ der Pyramidenanordnung 76 von der Spitze 80 zur Grundfläche 78 hin anwachsen, ist ein wachsender Betrag an Kraft erforderlich, um die Eindringstruktur 42 weiter in den Knochen 12 hineinzubewegen. Diese Kraft wächst kontinuierlich mit dem weiteren Vorwärtsschieben der Eindringstruktur 42 hinein in den Knochen 12, bis die erforderliche Kraft, um die Eindringstruktur 42 weiter hinein in den Knochen 12 zu schieben, einen Punkt erreicht, der über den Aufwand an Kraft hinausgeht, der in realistischer Weise von dem Spannmechanismus (zum Beispiel der Schraube 20) erzeugt werden kann. Wenn also die Kraft sich den vorgenannten Punkt nähert, wird die Vorwärtsbewegung der Eindringstruktur 42 in den Knochen 12 hinein gestoppt. Es versteht sich, daß die Eindringstrukturen 42 so konstruiert sind, daß der Punkt, ab dem sie nicht weiter in den Knochen 12 hinein bewegt werden können, zeitig genug, bevor die untere Fläche 26 in Kontakt zum Knochen 12 kommt, erreicht ist. Deshalb ist einzusehen, daß die Begrenzung des Maßes, um das je de Eindringstruktur 42 unter die Außenfläche 44 des Knochens 12 in der oben beschriebenen Weise eindringen kann, sicherstellt, daß die untere Fläche 28 des Grundkörpers 24 daran gehindert wird, die Außenfläche 44 des Knochens 12 zu berühren, wenn das Fixationselement 16 gegen die Außenfläche 44 des Knochens 12 gespannt ist.
Daß die Eindringstrukturen 42 so konfiguriert sind, daß sie lediglich in die Außenfläche 44 des Knochens 12 bis zu einem bestimmten Maß eindringen, ist ein wichtiger Aspekt der vorliegenden Erfindung. Im besonderen stellt das Einstechen der Eindringstruktur 42 in die Außenfläche 44 des Knochens 12 sicher, daß die Arm-Elemente 32 des Fixationselements 16 an den Knochenfragmenten 14 gesichert befestigt bleiben. Das sichere Befestigen der Arm-Elemente 32 an den Knochenfragmenten 14 sichert, daß das Fixationselement 16 so funktioniert, daß Relativbewegungen zwischen den Knochenfragmenten 14 wirksam unterbunden werden und auf diese Weise das Heilen des Knochens 12 verbessert. Andererseits sichert das Begrenzen des Eindringens der Eindringstruktur 42, daß ein Abstand 122 (siehe 12) zwischen der Außenfläche 44 des Knochens 12 und der unteren Fläche 28 des Grundkörpers 24 bestehen bleibt. Das Anordnen des Abstands 122 zwischen der Außenfläche 44 und der unteren Fläche 28 stellt sicher, daß eine angemessene Blutversorgung für den Knochen 12 besteht. Das Gewährleisten einer angemessenen Blutversorgung für den Knochen 12 verbessert ebenfalls das Heilen des Knochens 12.
Im Gegensatz zu der vorliegenden Erfindung verwenden andere Mechanismen zur Unterbindung der Relativbewegungen zwischen den Knochenfragmenten entweder (i) keine Strukturen, die so konfiguriert sind, daß sie in die Knochenfläche eindringen und folglich nicht in angemessener Weise die Knochenfragmente unbeweglich machen, oder (ii) keine Eindringstrukturen, die so ausgebildet sind, daß sie deren Eindringen in die Knochenfläche begrenzen. Mechanismen, die keine Eindringstrukturen besitzen, die so ausgebildet sind, daß sie deren Eindringen begrenzen, lassen zu, daß der Grundkörper (zum Beispiel, eine Platte) des Mechanismus in Kontakt mit der Knochenfläche gelangt. Wie bereits oben diskutiert wurde, kann es zur Folge haben, daß die Blutversorgung des Knochens verschlossen und auf diese Weise die Heilung behindert werden, wenn man zuläßt, daß der Grundkörper oder die Grundplatte in Kontakt mit der Knochenfläche gelangt. Deshalb sollte, basierend auf der vorstehenden Diskussion, anerkannt werden, daß die Konfiguration des Fixationselements 16 deutliche Vorteile gegenüber anderen Mechanismen aufweist, die eingesetzt werden, um Knochenfragmente unbeweglich zu machen.
Wie ausführlicher in 15 gezeigt wird, hat das Befestigungsloch 52 eine Kante 58 und einen Mittelpunkt, wie durch die Mittellinie 56 dargestellt wird. Die Kante 58 weist einen konvexen Wandbereich 60 auf, der sich zur Mittellinie 56 hin erstreckt. Der konvexe Wandbereich 60 ist so ausgebildet, damit er ein auf der Schraube 20 (siehe 2) definiertes konvexes Wandsegment 124 berührt, wenn die Schraube 20 durch das Befestigungsloch 52 eingeführt und dazu benutzt wird, das Fixationselement 16 am Knochen 12 zu befestigen. Indem man den konvexen Wandbereich 60 als Lagerfläche für das konvexe Wandsegment 124 benutzt, wird der Kontaktflächenbereich zwischen der Schraube 20 und der Kante 58 reduziert verglichen mit einem flachen Rand, der als Lagerfläche für ein ebenes Schraubenwandsegment dient. Das Reduzieren des Kontaktflächenbereichs zwischen der Schraube 20 und der Kante 58 reduziert die Wahrscheinlichkeit, daß kleine Metallstükke oder andere Stoffe von der Kante 58 abgeschert werden oder daß das konvexe Wandsegment 124 wie die Schraube 20 relativ zu der Kante 58 sich dreht und gegen diese gespannt wird.
Darüber hinaus enthält die Kante 58 weiterhin eine Fase 62, die an ein unteres Ende 64 des konvexen Wandbereiches (124) befestigt ist. Die Fase 62 verbessert die Konstruktionsfestigkeit des Grundkörpers 24 in dem das Befestigungsloch 52 umgebenden Bereich.
Weiterhin ist das Befestigungsloch 52 in bezug auf die senkrechte Mittenachse 38 des Grundkörpers 24 exzentrisch angeordnet. Indem man das Befestigungsloch 52 in bezug auf die senkrechte Mittenachse 38 exzentrisch anordnet, wirkt dies mit anderen Merkmalen des Fixationselements 16 zusammen, so daß es dem Chirurgen möglich wird, das Fixationselement 16 an ein relativ großes Knochenfragment 14 mit der Schraube 20 zu befestigen, während es ihm nach wie vor möglich ist, kleinere Knochenfragmente 14 mit den Eindringstrukturen 42 zu erreichen. Im besonderen, wie in 1 und 2 gezeigt wird, ermöglicht das Vorhandensein eines (i) exzentrisch angeordneten Befestigungsloches 52 und (ii) der Arm-Elemente 32 von unterschiedlichen Längen, daß das Fixationselement 16 an ein relativ großes Knochenfragment 14 befestigt werden kann, während es nach wie vor möglich ist, relativ kleine Knochenfragmente 14 mit den Eindringstrukturen 42 zu erreichen und zu befestigen.
Es wird weiterhin auf 15 Bezug genommen. Das Drahtloch 66 ist in dem Grundkörper 24 so festgelegt, daß es in einem Abstand vom Befestigungsloch 52 angeordnet ist. Das Drahtloch 66 ist so konfiguriert, daß der Draht 22 durch das Drahtloch 66 in bekannter Art und Weise eingeführt werden kann, um das Fixationselement 16 vor dem Befestigen desselben mit den Schrauben 20 an dem Knochen 12 zu stabilisieren.
Es wird jetzt auf die 9, 10, 11 und 15 Bezug genommen. Das Anschlag-Element 46 ist mit der unteren Fläche 28 des Grundkörpers 24 verbunden. Das Anschlag-Element 46 ist auch so ausgebildet, daß es das Eindringen der Eindringstruktur 42 begrenzt, so daß die untere Fläche 28 des Grundkörpers 24 daran gehindert wird, die Außenfläche 44 des Knochens 12 zu berühren, wenn das Fixationselement 16 gegen die Außenfläche 44 des Knochens 12 gespannt ist. In der in 9, 10, 11 und 15 gezeigten beispielhaften Ausführungsform ist das Anschlag-Element 46 ein ringförmiger Grat 48, der an einem unteren Rand 127 des Fasenbereichs 62 derart befestigt ist, daß der ringförmige Grat 48 sich weg von der unteren Fläche 28 des Grundkörpers 24 erstreckt. (Man beachte, daß das Befestigen des ringförmigen Grates 48 in der oben beschriebenen Art und Weise dazu führt, daß der ringförmige Grat 48 sich in einer konzentrischen Beziehung zu dem Befestigungsloch 52 befindet.) Es werden jedoch auch andere strukturelle Konfigurationen des Anschlag-Elements 46 in Betracht gezogen, wie unten noch diskutiert wird.
Das Anschlag-Element 46 (das heißt, der ringförmige Grat 48) funktioniert derart, daß er die untere Fläche 28 des Grundkörpers 24 in der folgenden Art und Weise daran hindert, in Kontakt mit der Außenfläche 44 des Knochens 12 zu kommen. Wenn das Fixationselement 16 (zum Beispiel, durch die Schraube 20) gegen die Außenfläche 44 des Knochens 12 gepreßt wird, dann wird die untere Fläche 28 in Richtung der Außenfläche 44 geschoben, bis eine Endfläche 50 des ringförmigen Grats 48 die Außenfläche 44 des Knochens 12 berührt, woraufhin die Vorwärtsbewegung der unteren Fläche 28 in Richtung der Außenfläche 44 gestoppt wird. Da der ringförmige Grat 48 von der unteren Fläche 28 sich nach außen um eine gewisse Strecke erstreckt, bleibt ein Abstand 122 zwischen der unteren Fläche 28 und der Außenfläche 44 des Knochens 12 bestehen. Folglich ist einzusehen, daß das Anschlag-Element 46 ebenfalls den Grundkörper 24 daran hindert, in Kontakt mit der Außenfläche 44 des Knochens 12 zu gelangen, und somit sichert, daß eine angemessene Blutzufuhr zum Knochen 12 gegeben ist.
Es ist weiterhin selbstverständlich, daß das Anschlag-Element 46 auch auf anderen Bereichen des Fixationselements 16 vorgesehen sein kann. Das Anschlag-Element 46 kann zum Beispiel auf den Eindringstrukturen 42 vorgesehen sein. Zusätzlich kann, wenn erforderlich, ein Anschlag-Element 46 auf jedem Arm-Element 32 vorgesehen sein. Es wird zum Beispiel in Betracht gezogen, daß das Anschlag-Element 46 als Grat ausgebildet werden kann, der sich von den Arm-Elementen 32 erstreckt. In dieser Konfiguration ist ein Grat zwischen jeder Eindringstruktur 42 und dem Grundkörper 24 so angeordnet, daß sie das Eindringen der Eindringstruktur 42 begrenzen. Es sollte weiterhin anerkannt werden, daß das Fixationselement 16 mit sowohl (i) Eindringstrukturen 42 als auch mit (ii) Anschlag- Elementen 46 versehen sein kann, so daß diese Elemente zusammenwirken können, um zu verhindern, daß die untere Fläche 28 des Grundkörpers 24 in Kontakt mit der Außenfläche 44 des Knochens 12 gelangt. Andererseits kann das Fixationselement 16 nur mit Eindringstrukturen 42 oder nur mit Anschlag-Elementen 46 versehen sein, da jedes dieser Elemente ausreicht, um zu verhindern, daß die untere Fläche 28 des Grundkörpers 24 in Kontakt mit der Außenfläche 44 des Knochens 12 gelangt.
Es wird jetzt auf die 3 bis 8, 12, 13 und 14 Bezug genommen. Darin werden drei weitere Ausführungsformen von Fixationselementen (das heißt, die Fixationselemente 18, 92 und 110) gezeigt, die in der vorliegenden Erfindung verwendet werden können. Die vorgenannten Fixationselemente sind im wesentlichen dem Fixationselement 16 ähnlich. Außerdem funktionieren die vorgenannten Fixationselemente wie oben hinsichtlich des Fixationselements 16 diskutiert wurde und sie weisen die gleichen Vorteile auf. Weiterhin können die Fixationselemente 18, 92 und 110 anstelle des Fixationselements 16 eingesetzt oder zusammen mit dem Fixationselement 16 verwendet werden. Deshalb wird lediglich eine relativ kurze Beschreibung dieser Fixationselemente unten gegeben.
Es wird jetzt auf die 3, 4 und 5 Bezug genommen. Das Fixationselement 18 weist einen Grundkörper 90 und eine Anzahl von Arm-Elementen 86 auf. Im Gegensatz zum Fixationselement 16 hat das Fixationselement 18 ein Befestigungsloch, das konzentrisch zu einer senkrechten Mittenachse 104 ist. Außerdem unterscheidet sich das Fixationselement 18 in der Bauweise von dem Fixationselement 16 darin, daß das Fixationselement 18 Arm-Elemente 86 aufweist, die nach unten relativ zum Grundkörper 90 in der Richtung, die durch den Pfeil 129 angezeigt wird, abgewinkelt sind. Weiterhin enthält das Fixationselement 18 kein Anschlag-Element wie zum Beispiel den oben diskutierten Grat 48. In bezug auf die vorgenannte Winkligkeit, weisen die Arm-Elemente 86 relativ zur senkrechten Mittenachse 104 einen solchen Winkel auf, daß eine lineare Verlängerung einer Deckfläche 106 des Arm-Elements 86 einen stumpfen Winkel a zwischen der senkrechten Mittenachse 104 und der linearen Verlängerung der Deckfläche 106 einschließt.
Es wird jetzt auf die 6, 7 und 8 Bezug genommen. Das Fixationselement 92 weist einen Grundkörper 94, eine Anzahl von Arm-Elementen 112 und ein Anschlag-Element 96 auf, das als ringförmiger Grat 98 ausgebildet ist. Im Gegensatz zum Fixationselement 18 erstreckt sich das Arm-Element 112 des Fixationselements 92 radial vom Grundkörper 94 in der Richtung, die durch den Pfeil 100 angezeigt wird, derart, daß eine lineare Verlängerung einer Deckfläche 108 von jedem Arm-Element 112 einen rechten Winkel a zwischen der linearen Verlängerung und einer senkrechten Mittenachse 102 einschließt.
Es wird jetzt auf die 12, 13 und 14 Bezug genommen. Das Fixationselement 110 umfaßt einen Grundkörper 114, eine Anzahl von Arm-Elementen 120 und ein Anschlag-Element 116, das als ringförmiger Grat 118 ausgebildet ist. Die Arm-Elemente 120 des Fixationselements 110 erstrecken sich radial vom Grundkörper 114, wie bereits vorher in bezug auf die Fixationselemente 18, 92 und 16 diskutiert wurde, jedoch weist jedes Arm-Element 120 des Fixationselements 110 eine bogenförmige Gestalt auf.
Man sollte zur Kenntnis nehmen, daß die oben diskutierten verschiedenen Konfigurationen der Arm-Elemente 86, 112 und 120 es ermöglichen, die Fixationselemente 18, 92 und 110 mit Schrauben unterschiedlicher Größe zu verwenden. So kann speziell das Fixationselement 110 mit relativ großen Schrauben verwendet werden, wohingegen die Fixationselemente 18 und 92 mit relativ kleinen Schrauben verwendet werden können.
Es wird jetzt auf die 1 und 2 Bezug genommen. Die Vorrichtung 10 kann in der folgenden Art und Weise benutzt werden. Zuerst plaziert der Chirurg das Fixationselement 16 an der angemessenen Stelle auf der Außenfläche 44 des Knochens 12. Speziell wird das Fixationselement 16 derart positioniert, daß die Eindringstrukturen 42 mehrere Knochenfragmente 14 berühren. Nachdem das Fixationselement 16 positioniert ist, wird ein Ende des Drahts 22 durch das Drahtloch 66 vorwärts geschoben, während das andere Ende des Drahts 22 in den Knochen 12 eingeführt wird. Der Einsatz des Drahts 22 in der vorgenannten Weise stabilisiert das Fixationselement 16, bis die Schraube 20 durch das Befestigungsloch 52 eingeführt und in das Knochenfragment 14 eingeschraubt wurde. Das Einschrauben der Schraube 20 in das Knochenfragment 14 bewirkt, daß das Fixationselement 16 gegen die Außenfläche 44 des Knochens 12 gepreßt wird, so daß die Eindringstrukturen 42 in die Außenfläche 44 in der vorher beschriebenen Art und Weise eindringen. Das Einschrauben der Schraube 20 in das Knochenfragment 14 bewirkt ebenfalls, daß das Anschlag-Element 46 die Außenfläche 44 des Knochens 12 berührt. Es wird daher eingeschätzt, daß sowohl die Eindringstrukturen 42 als auch das Anschlag-Element 46 so funktionieren, daß sie sicherstellen, daß ein Spalt 122 zwischen dem Grundkörper 24 und der Außenfläche 44 des Knochens 12 bestehen bleibt. Im Ergebnis stabilisiert das Fixationselement 16 in effektiver Weise die Knochenfragmente 14, während es gleichzeitig sicherstellt, daß eine angemessene Blutversorgung für den Knochen 12 besteht.
Wie in den 1 und 2 gezeigt wird, kann das Fixationselement 16 in Verbindung mit einem weiteren Fixationselement wie zum Beispiel dem Fixationselement 18 eingesetzt werden. Das Fixationselement 18 wird in der gleichen Weise, wie oben in bezug auf das Fixa tionselement 16 beschrieben, verwendet. Weiterhin kann der Draht 22 an den beiden Schrauben 20, die zur Befestigung der Fixationselemente 16 und 18 verwendet werden, derart befestigt werden, daß sie die Knochenfragmente 14 weiter stabilisieren. Wenn dann die Fixationselemente 16 und 18 sich an Ort und Stelle befinden, kann der Draht 22 entfernt oder dort belassen werden, je nach Wunsch des Chirurgen.
Auf der Grundlage der vorgenannten Beschreibung sollte anerkannt werden, daß die vorliegende Erfindung Fixationselemente vorsieht, die in effektiver Weise die Knochenfragmente 14 von gesplitterten Knochen 12 stabilisieren, ohne wesentlich den Blutfluß zu beeinträchtigen. Außerdem sind die Fixationselemente der vorliegenden Erfindung in der Lage, eine Vielzahl von Knochenfragmenten 14 zu stabilisieren, ohne daß eine große Zahl von Schrauben verwendet werden muß. Im besonderen können die Fixationselemente der vorliegenden Erfindung eine Vielzahl von Knochenfragmenten 14 stabilisieren (einschließlich solcher Knochenfragmente 14, die zu klein sind, um darin das Einführen einer Schraube 20 zuzulassen) unter Verwendung einer einzelnen Schraube 20.

Claims

Fixationselement (16) zur Behandlung orthopäischer Frakturen umfassend: einen Grundkörper (24) mit (i) einer oberen Fläche (26), (ii) einer unteren Fläche (28) und einer zwischen der oberen Fläche und der unteren Flächen befindlichen Umfangskante (30); eine Vielzahl von Arm-Elementen (32), deren jedes ein erstes Ende (34) und ein zweites Ende (36) hat, wobei das erste Ende eines jeden Arm-Elementes derart an der Umfangskante befestigt ist, daß sich das Arm-Element in bezug auf den Grundkörper in einer radialen Richtung erstreckt und eine Vielzahl von Eindringstrukturen (42), die am zweiten Ende des jeweiligen Arm-Elementes derart befestigt sind, daß sich jede Eindringstruktur in bezug auf den Grundkörper in einer axialen Richtung erstreckt, wobei jede Eindringstruktur durch ein erstes, im wesentlichen dreieckförmiges Wandsegment (68), ein zweites, im wesentlichen dreieckförmiges Wandsegment (70), ein drittes, im wesentlichen dreieckförmiges Wandsegment (72) sowie ein viertes, im wesentlichen dreieckförmiges Wandsegment begrenzt wird, welche zusammen eine Pyramidenanordnung mit einer Grundfläche (78) und einer Spitze (80) bilden und wobei die Pyramidenanordnung eine Breite W₁ und eine Dicke T₁, die von der Spitze zur Grundfläche hin anwachsen, so daß die Eindringstruktur (i) derart gestaltet ist, daß sie durch die Außenfläche eines Knochens in diesen eindringt, wenn sie gegenüber der Außenfläche des Knochens vorgespannt wird und sie (ii) ferner derart gestaltet ist, daß das Eindringen begrenzt wird, so daß die untere Fläche des Grundkörpers an einer Berührung der Außenfläche des Knochens gehindert wird, wenn das Fixationselement gegen die Außenfläche des Knochens vorgespannt wird.
Fixationselement nach Anspruch 1, bei welchem die Arm-Elemente (32) entlang der Umfangskante (30) im Abstand voneinander angeordnet sind, so daß zwischen benachbarten Arm-Elementen eine Kerbe (40) begrenzt wird.
Fixationselement nach Anspruch 1, welches eine Ripppe (48) aufweist, die an der unteren Fläche (28) des Grundkörpers (24) angebracht ist und sich von dort aus erstreckt, wobei die Rippe derart gestaltet ist, daß eine Endfläche (50) der Rippe die Außenfläche des Knochens berührt, wenn das Fixationselement gegen die Außenfläche (44) des Knochens vorgespannt wird.
Fixationselement nach Anspruch 1, welches im Grundkörper (24) ein Befestigungsloch (52) aufweist.
Fixationselement nach Anspruch 4, bei welchem das Befestigungsloch (52) einen Mittelpunkt und eine Kante (58) hat, wobei diese Kante einen konvexen Wandbereich (124) aufweist, der sich zum Mittelpunkt des Befestigungsloches hin erstreckt.
Fixationselement nach Anspruch 5, bei welchem die Kante des Befestigungsloches (52) ferner eine Fase (62) aufweist, die sich an das untere Ende des konvexen Wandbereiches (124) anschließt.
Fixationselement nach Anspruch 5, bei welchem das Befestigungsloch (52) in bezug auf eine senkrechte Mittelachse des Grundkörpers (24) exzentrisch angeordnet ist.
Fixationselement nach Anspruch 5, welches ein Drahtloch (66) im Grundkörper (24) aufweist, wobei das Drahtloch in einem Abstand vom Befestigungsloch (52) angeordnet ist.
Fixationselement nach Anspruch 1, bei welchem sich jedes der Arm-Elemente (32) in bezug auch die senkrechte Mittelachse des Grundkörpers (24) in einer radialen Richtung erstreckt.