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Diese
Anmeldung beansprucht die Priorität der US-Anmeldung Nr. 10/067,052,
die am 4. Februar 2002 eingereicht wurde.
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Gebiet der Erfindung
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Diese
Erfindung bezieht sich im Allgemeinen auf Verfahren, Systeme und
Vorrichtungen für
eine orthopädische
externe Fixierung und insbesondere auf ein externes Fixierungssystem,
das eine verbesserte Fixierungskomponente zum Errichten eines stabilen,
einstellbaren Fixierungssystems aufweist, das mit anderen Systemen
zusammenwirkt, und auf Verfahren der Verwendung davon.
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Allgemeiner Stand der Technik
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Chirurgen
verwenden regelmäßig externe
Fixierungssysteme, um gewisse ossale Skelettverletzungen oder -zustände, wie
etwa akute Brüche
des Skeletts, Weichgewebeverletzungen, verzögerte Heilung des Skeletts,
wenn die Knochen langsam verheilen, Nichtheilung des Skeletts, wenn
Knochen nicht verheilt sind, Fehlheilung von gebrochenen oder frakturierten
Knochen, angeborene Missbildungen, die zu Fehlhaltung von Knochen
führen,
und Knochendehnung, -erweiterung oder -verdrehung zu behandeln.
Behandlungen dieser Zustände
umfassen häufig
Stabilisierung und Reduzierung unter Verwendung eines externen Fixierungssystems.
Diese Systeme können
einen Rahmen umfassen, der aus einer oder mehreren Fixierungskomponenten
und einem oder mehreren Fixierungselementen besteht. Wie hierin
verwendet, bezieht sich die Fixierungskomponente auf eine Vorrichtung
zum Positionieren eines oder mehrerer Teilstücke eines externen Fixierungssystems,
und das Fixierungselement bezieht sich auf eins oder mehr aus einer
Stange, einem Stab, einem Draht oder einem Stift, die in einem externen
Fixierungssystem verwendet werden. Die Drähte können gewindet, perlenförmig oder
glatt sein, und die Stifte können
gewindet oder glatt sein. Im Allgemeinen werden einer oder mehr
Knochenstifte oder Drähte
in das Gewebe und den Knochen eingeführt, und dann wird der Rest
des Fixierungssystems zusammengebaut. Es ist oft wichtig, dass ein Chirurg
imstande ist, das externe Fixierungssystem an dem Patienten zu platzieren
und dann die Fraktur auf eine beschleunigte Art und Weise zu reduzieren. Frakturmuster
sind unendlich und können
erfordern, dass sich das Fixierungssystem auf verschiedenen Ebenen
simultan bewegt, um die Fraktur richtig zu stabilisieren und zu
reduzieren.
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Gegenwärtige externe
Fixierungssystemausgestaltungen variieren, aber umfassen im allgemeinen
einen Mechanismus zum Anbringen mindestens eines Fixierungselements
an einer Fixierungskomponente, um eine Konstruktion oder einen Rahmen
zu bilden, um eine Fraktur zu stützen.
Im Allgemeinen wird mindestens ein Stift oder Draht in den Knochen
gebohrt. Knochenstifte weisen typischerweise ein Ende auf, das entweder
selbstbohrend oder selbstschneidend oder beides ist und einen Durchmesser
aufweist, der ausreichend ist, um Biegung zu widerstehen. Knochendrähte haben
im Allgemeinen einen kleineren Durchmesser. Knochenstifte oder -drähte, „Durchdringungsstifte" genannt, können vollständig durch
den Knochen gebohrt werden, wobei die Haut auf der gegenüberliegenden
Seite des Knochen gereizt wird, oder können sich durch das ossale
Skelett und lediglich aus einer Seite der Gliedmaße heraus
erstrecken, „Halbstifte" genannt. Gegenwärtige Fixierungskomponenten
verbinden im Allgemeinen entweder eine Stange mit einer Stange, eine
Stange mit einem Draht oder eine Stange mit einem Stift. Der Rahmen
eines externen Fixierungssystems kann unilaterale Stangen umfassen,
die sich entlang der Seite des Körper
eines Patienten erstrecken, oder periphere Ringe oder Halbringe,
die den Körperteil
eines Patienten ganz oder teilweise umgeben. Systeme, die ausgestaltet
sind, um einen peripheren Ring oder einen Halbring zu verwenden,
umfassen das Markensystem ILIZAROV
TM und
das Markensystem SPATIAL FRAME
TM. Das Markensystem SPATIAL
FRAME
TM wird in
US-Patent Nr. 5,702,389 beschrieben,
was hiermit durch Verweis inkorporiert ist. Im Allgemeinen weisen
periphere Ringe und Halbringe einen rechtwinkligen Querschnitt auf.
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Wenn
eine Fraktur unter Verwendung eines externen Fixierungssystems stabilisiert
und reduziert wird, ist es wichtig, die Knochenfragmente richtig auszurichten.
Eine derartige Ausrichtung erfordert eine Fixierungskomponente,
die die Stifte und Drähte sicher
mit den Stangen verknüpft,
die aber leicht einstellbar ist. In vielen Fällen werden zwei Stifte unterhalb
der Fraktur eingeführt,
und zwei Stifte werden oberhalb der Fraktur eingeführt. Der
Chirurg bringt dann eine Fixierungskomponente an jedem Stift an, wobei
die Fixierungskomponenten zusammen mit den Stäben oder Stangen überbrückt werden.
Diese Stangen bilden den Rahmen des externen Fixierungssystems.
Wenn zusätzliche
Fixierungskomponenten auf unterschiedlichen Ebenen zu dem System
hinzugefügt
werden, wird der Rahmen weniger einstellbar. Gegenwärtige Fixierungssysteme
erlauben einem Chirurgen das Positionieren von lediglich zwei Komponenten
auszuwählen,
da nach Platzierung von zwei Komponenten zusätzliche Fixierungskomponenten
lediglich in festgesetzte Positionen passen werden. Während eines
Vorgangs ist es oftmals notwendig, eine Fraktur weiter zu reduzieren, was
Entfernung der Stangen (und Verlust des Positionierens) und dann
Ersatz der Stangen in dem Rahmen erfordert. Somit ist zusätzliche
Reduzierung schwierig zu erhalten und erfordert Wiederherstellung
der optimalen Position. Gegenwärtige
Systeme sind ebenfalls extrem abhängig von der genauen Platzierung
von Stift oder Draht. Wenn die Stifte oder Drähte zum Beispiel fehlerhaft
abgewinkelt sind, kann der Rahmen nicht richtig errichtet werden.
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Eine
gegenwärtige
Ausgestaltung einer externen Fixierungskomponente umfasst zwei Klammern,
die sich in einer Ebene drehen, um beschränkte Manipulation der externen
Fixierungskomponente zu ermöglichen.
Eine Backe jeder Klammer dieser Ausgestaltung umfasst einen gezahnten
Chip-Mechanismus, der eine Oberfläche mit Zähnen ähnlich einem Pokerchip, wie
in
US 5,752,954 offenbart,
aufweist. Die Zähne
greifen ineinander und werden gesperrt, wenn sie komprimiert werden,
und widerstehen dadurch Drehung in einer Ebene, nachdem sich die
Klammern an der Verwendungsstelle befinden. Diese Pokerchipausgestaltung
erfordert, dass die zwei Fixierungselemente, die von der Komponente festgehalten
werden, auf mindestens einer Ebene, die parallel zu der Pokerchipoberfläche ist,
parallel zueinander sind, so dass die winklige Beziehung zwischen
den zwei Fixierungselementen in dieser Ebene immer null beträgt. Deswegen
erfordert dieses System für
jede Fixierungskomponente eine parallele Ebene zwischen dem Stift
oder dem Draht und der Stange (oder zwischen zwei Stangen). Diese
Anforderung beschränkt
das System, da das Positionieren jeder Klammer gehemmt wird. Ähnlich wie
bei anderen gegenwärtigen
Ausgestaltungen wird diese Ausgestaltung unterdurchschnittlich,
wenn mehrere Fixierungskomponenten verwendet werden, da sie eingeschränkt wird.
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Zusätzlich dazu
befinden sich die Klammern vieler gegenwärtiger Ausgestaltungen angrenzend an
einen zentralen Schaft und werden beide beim Anziehen einer einzelnen
Schraube gesperrt, was das System weiter einschränkt. Viele gegenwärtige Ausgestaltungen
gewährleisten
Platzierung der Stifte in der Stiftklammer eines Fixierungselements
lediglich von der Seite und erfordern eine gebogene Stange zur Platzierung
des Systems in der Nähe
des Patienten, wenn notwendig, um das System der Anatomie des Patienten
anzugleichen. Zusätzlich
dazu verwenden gegenwärtige
Ausgestaltungen Komprimierung, um die Stange oder den Stift an der
Verwendungsstelle zu halten und können bei Anwendung einer großen Menge
Druck auf das System während
des Platzierens die Entfernung des Stifts oder der Stange ermöglichen.
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US 5,891,144 offenbart einen
externen Fixierer, der lediglich die relative Drehung der Aufnahmeteile
um zwei Achsen ermöglicht,
was zu beschränkter
Freiheit beim Platzieren der Fixierungskomponente führt.
US 5,891,144 gibt an, dass
die Aufnahmeteile in
US 5,752,954 ,
genauso detailliert sein können und
dass derartige Aufnahmeteile einrasten.
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Andere
Ausgestaltungen des Stands der Technik umfassen periphere Ringe
oder Halbringe, wie etwa diejenigen in den Systemen der Marke ILIZAROVTM und der Marke SPATIAL FRAMETM.
Diese spezialisierten System werden oft zur Reduzierung einer Fraktur
der proximalen Tibia oder des distalen Femurs verwendet. Im Allgemeinen
werden Drähte, die
mit Halbringen verbunden sind, verwendet, um eine Fraktur zu stabilisieren.
Diese spezialisierten Systeme wirken nicht mit allgemeinen externen
Fixierungssystemen zusammen und müssen separat verwendet werden.
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EP-A-10212992 offenbart
einen kugelgelenkigen Fixierer mit den Merkmalen des Oberbegriffs aus
Anspruch 1.
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Somit
besteht ein Bedarf an einem externen Fixierungssystem, das einen
höheren
Grad an Drehungsfreiheit der Fixierungskomponenten und deshalb ein
flexiblerer Rahmenaufbau, aufeinanderfolgendes Sperren der Aufnahmeteile,
was mehr Einstellbarkeit ermöglicht,
und Zusammenwirkung mit spezialisierten Fixierungssystemen bereitstellt.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Ein
externes Fixierungssystem gemäß einer Ausführungsform
dieser Erfindung ermöglicht
die Manipulation einer externen Fixierungskomponente auf jeder Ebene,
unabhängig
von der Anzahl an verwendeten Fixierungskomponenten, was durch die Fähigkeit
der Fixierungskomponente, sich auf mehreren Ebenen zu drehen, bereitgestellt
wird. Eine verbesserte Fixierungskomponente gemäß einer Ausführungsform
dieser Erfindung stellt ferner ein externes Fixierungssystem bereit,
das nicht bindet oder eingeschränkt
wird, wenn zahlreiche Fixierungskomponenten verwendet werden, wobei
dem Chirurgen ein stabiles System bereitgestellt wird, das einstellbar
ist.
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Ein
Fixierungskomponente gemäß dieser
Erfindung umfasst zwei Aufnahmeteile, ein erstes Aufnahmeteil, das
angepasst ist, um ein erstes Fixierungselement aufzunehmen, und
ein zweites Aufnahmeteil, das angepasst ist, um ein zweites Fixierungselement
aufzunehmen. Die Aufnahmeteile sind so gekoppelt, dass die Kopplung
ermöglicht,
dass sich das erste Aufnahmeteil und das zweite Aufnahmeteil um
drei Achsen relativ zueinander drehen, und dass sich das zweite
Aufnahmeteil um eine Achse des zweiten Fixierungselements dreht
und sich entlang dieser Achse bewegt. Die Kopplung ist angepasst,
um mit einer einzelnen Aktivierung das erste und das zweite Aufnahmeteil
gegen Drehung zu sichern und das zweite Aufnahmeteil gegen Drehung um
die und Bewegung entlang der Achse des zweiten Fixierungselements
zu sichern. Das zweite Aufnahmeteil ist angepasst, um das zweite
Fixierungslement durch Einrasten auf dem zweiten Element aus einer
im Wesentlichen senkrechten Position zu der longitudinalen Achse
des zweiten Elements aufzunehmen.
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Ein
Merkmal einer Ausführungsform
dieser Erfindung ist eine Fixierungskomponente, die einen höheren Grad
an Drehungsfreiheit bereitstellt.
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Ein
anderes Merkmal einer Ausführungsform dieser
Erfindung ist eine Fixierungskomponente, die ein Aufnahmeteil simultan
an einem Fixierungselement sperrt und das Gelenk zwischen zwei Aufnahmeteilen
sperrt.
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Ein
anderes Merkmal einer Ausführungsform dieser
Erfindung ist eine modulare Ausgestaltung, wobei mindestens eins
der zwei Aufnahmeteile einer Fixierungskomponente mit einem anderen
Aufnahmeteil austauschbar ist. Falls eine Fixierungskomponente zum
Beispiel zwei Aufnahmeteile aufweist, die je eine Stange aufnehmen,
können
die zwei Aufnahmeteile an dem Gelenk getrennt werden, und ein anderes
Aufnahmeteil zum Empfangen eines Stifts kann an einem der ursprünglichen
zwei Aufnahmeteile angebracht werden, um eine Fixierungskomponente
mit einem Aufnahmeteil zum Empfangen einer Stange und dem anderen
Aufnahmeteil zum Empfangen eines Stifts zu bilden.
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Noch
ein anderes Merkmal ist eine Fixierungskomponente, die ermöglicht,
dass ein Aufnahmeteil gesperrt wird, um ein Fixierungselement festzuhalten,
ohne dass das zweite Aufnahmeteil dazu gezwungen wird, ebenfalls
gesperrt zu werden, wobei zusätzlich
Einstellung der Position des zweiten Aufnahmeteils ermöglicht wird.
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Ein
anderes Merkmal einer Ausführungsform gemäß dieser
Erfindung ist eine Fixierungskomponente mit einem Sperrmechanismus,
die nicht durch Anwendungsdruck entfernt wird.
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Noch
ein anderes Merkmal einer Ausführungsform
dieser Erfindung ist eine Fixierungskomponente, die mit spezialisierten
Fixierungssystemen zusammenwirkt.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung wird eine externe Fixierungskomponete bereitgestellt,
die (a) ein erstes Aufnahmeteil, das angepasst ist, um ein erstes
Element eines orthopädischen
Fixierungssystems aufzunehmen, und (b) ein zweites Aufnahmeteil,
das angepasst ist, um ein zweites Element eines orthopädischen
Fixierungssystems aufzunehmen, und das an das erste Aufnahmeteil
gekoppelt ist, so dass die Kopplung ermöglicht, dass sich das erste Aufnahmeteil
und das zweite Aufnahmeteil um drei Achsen relativ zueinander drehen,
und dass sich das zweite Aufnahmeteil um eine Achse des zweiten
Elements dreht und sich entlang dieser Achse bewegt, beinhaltet;
wobei die Kopplung angepasst ist, um das erste und das zweite Aufnahmeteil
mit einer Aktivierung gegen Drehung zu sichern; und wobei das zweite
Aufnahmeteil angepasst ist, um das zweite Element durch Einrasten
auf dem zweiten Element aus einer im Wesentlichen senkrechten Position
zu der longitudinalen Achse des zweiten Elements aufzunehmen.
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Unter
Verwendung der Vorrichtung der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren
der Behandlung eines Skelettzustands oder einer Skelettverletzung
unter Verwendung eines externen Fixierungssystems bereitgestellt,
wobei das Verfahren Folgendes beinhaltet: (a) Einführen eines
ersten Fixierungselements in einen Knochen; (b) Aufnehmen des ersten
Fixierungselements in einer ersten Fixierungskomponente durch Einrasten
auf dem ersten Fixierungselement auf im Wesentlichen senkrechte
Art und Weise zu der longitudinalen Achse des ersten Fixierungselements,
wobei die erste Fixierungskomponente Folgendes beinhaltet: (i) ein
erstes Aufnahmeteil, das angepasst ist, um ein Element eines orthopädischen
Fixierungssystems aufzunehmen, und (ii) ein zweites Aufnahmeteil,
das angepasst ist, um ein Element eines orthopädischen Fixierungssystems aufzunehmen,
und das an das erste Aufnahmeteil gekoppelt ist, so dass die Kopplung
ermöglicht,
dass sich das erste Aufnahmeteil und das zweite Aufnahmeteil um
drei Achsen relativ zueinander drehen; wobei die Kopplung angepasst
ist, um das erste und das zweite Aufnahmeteil mit einer einzelnen
Aktivierung gegen Drehung zu sichern; (c) Aufnehmen eines zweiten
Fixierungselements auf im Wesentlichen senkrechte Art und Weise
zu der longitudinalen Achse des zweiten Fixierungselements; und
(d) Ineingriffbringen der einzelnen Aktivierung, um das erste und
zweite Aufnahmeteil gegen Drehung zu sichern.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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1 ist
eine perspektivische Ansicht einer Fixierungskomponente gemäß einer
Ausführungsform
dieser Erfindung.
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2 ist
eine auseinander gezogene perspektivische Ansicht der Fixierungskomponente
aus 1.
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3 ist
eine perspektivische Ansicht der Fixierungskomponente aus 1,
in die ein Stift und eine Stange eingeführt sind.
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4 ist
eine Querschnittsansicht der Fixierungskomponente, die entlang den
Linien 4-4 in 1 genommen wurde.
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5 ist
eine Querschnittsansicht der Fixierungskomponente, die entlang den
Linien 5-5 in 1 genommen wurde.
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6 ist
eine auseinander gezogene perspektivische Ansicht des zweiten Aufnahmeteils
aus 1.
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7 ist
eine perspektivische Ansicht einer Fixierungskomponente gemäß einer
alternativen Ausführungsform
dieser Erfindung.
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8 ist
eine auseinander gezogene perspektivische Ansicht der Fixierungskomponente
aus 7.
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9 ist
eine perspektivische Ansicht der Fixierungskomponente aus 7,
wobei Stangen in die Aufnahmeteile eingeführt sind.
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10 ist
eine perspektivische Ansicht einer Fixierungskomponente gemäß einer
alternativen Ausführungsform
dieser Erfindung.
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11 ist
eine auseinander gezogene perspektivische Ansicht der Fixierungskomponente
aus 10.
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12 ist
eine perspektivische Ansicht eines externen Fixierungssystems gemäß einer
Ausführungsform
dieser Erfindung.
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13 ist
eine vergrößerte fragmentarische perspektivische
Ansicht von ausgewählten
Fixierungskomponenten aus 12.
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14 ist
eine auseinander gezogene perspektivische Ansicht einer alternativen
Ausführungsform
dieser Erfindung.
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15 ist
eine Draufsicht der Fixierungskomponente aus 14.
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16 ist
eine Querschnittsansicht der Fixierungskomponente aus 14 entlang
den Linien 16-16 aus 15.
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17 ist
eine auseinander gezogene perspektivische Ansicht einer alternativen
Ausführungsform
dieser Erfindung.
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18 ist
eine Draufsicht der Fixierungskomponente aus 17.
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19 ist
eine Querschnittsansicht der Fixierungskomponente aus
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17 entlang
den Linien 19-19 aus 18.
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Detaillierte Beschreibung
der Erfindung
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Verfahren,
Systeme und Vorrichtungen gemäß dieser
Erfindung erstreben, eine verbesserte externe Fixierung bereitzustellen,
die eine verbesserte Fixierungskomponente umfasst, was eine Erhöhung der
Drehungsfreiheit, unabhängiges
Sperren der Aufnahmeteile, einen stabileren, jedoch flexibleren
Rahmen und ein Zusammenwirken mit spezialisierten Fixierungssystemen
ermöglicht.
Im Allgemeinen verbinden die Fixierungskomponenten entweder eine
Stange mit einer Stange, eine Stange mit einem Stift, eine Stange
mit einem Draht oder eine Stange mit einem peripheren Ring oder
einem Halbring. Jede Fixierungskomponente umfasst im Allgemeinen
zwei Aufnahmeteile, und jedes Aufnahmeteil umfasst eine Basis und
einen Kopf.
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Eine
Ausführungsform
einer Fixierungskomponente gemäß dieser
Erfindung umfasst ein erstes Aufnahmeteil und ein zweites Aufnahmeteil,
die durch ein Gelenk verbunden sind. Jedes Aufnahmeteil umfasst
einen Kanal, der Anbringung eines Fixierungselements von der Seite
ermöglicht.
Bevor es abgesperrt wird, kann jedes Fixierungselement (vor und
zurück)
gleiten und sich innerhalb des Kanals drehen, wobei zwei Grade von
Freiheit zwischen dem Fixierungselement und dem Aufnahmeteil bereitgestellt
werden. Das erste und das zweite Aufnahmeteil sind durch ein Gelenk
verbunden, das ermöglicht, dass
sich jedes Aufnahmeteil in Bezug auf das andere Aufnahmeteil dreht.
Das Gelenk ermöglicht
ebenfalls Drehung von bis zu 50° auf
jeder Ebene (25° in jede
Richtung), wobei der Grad an Drehungsfreiheit erhöht wird.
Bei einer Ausführungsform
ist das Abknicken aufgrund von Einschränkungen der Profilhöhe auf 50° beschränkt. Bei
einer anderen Ausführungsform
kann jedoch ein Abknicken bereitgestellt werden. Somit werden jedem
Aufnahmeteil drei Grade an Drehungsfreiheit relativ zu dem anderen
Aufnahmeteil bereitgestellt. Ein externes Fixierungssystem, das
Fixierungskomponenten gemäß dieser
Erfindung umfasst, ermöglicht
Bewegung des Knochens entlang sechs separaten Achsen, eine Kombination
aus drei orthogonalen translationalen Achsen und drei orthogonalen
drehenden Achsen.
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Bei
einer anderen Ausführungsform
gemäß dieser
Erfindung ermöglicht
eine Fixierungskomponente mit einem einzigartigen Gelenk simultanes Sperren
eines Aufnahmeteils und des Gelenks. Zusätzlich dazu kann ein Aufnahmeteil
an der Verwendungsstelle gesperrt werden, während sich das zweite Aufnahmeteil
weiter frei dreht. Auf diese Art und Weise ist der Chirurg imstande,
ein Aufnahmeteil zu sperren und das zweite Aufnahmeteil zum letzten
Positionieren weiter zu drehen. Der Chirurg ist ebenfalls imstande,
lediglich ein Aufnahmeteil zu lösen,
um zusätzliche
Reduzierung zu gewinnen, falls erforderlich, ohne die Platzierung
zu verlieren, wie es bei gegenwärtigen
Systemen auftritt, wenn zusätzliche
Reduzierung erforderlich ist.
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Man
nimmt ein Beispiel von Systemen und Vorrichtungen gemäß dieser
Erfindung an. Wie in 1–6 gezeigt,
umfasst eine Stange-an-Stift-Fixierungskomponente 20 ein
erstes Aufnahmeteil 24 und ein zweites Aufnahmeteil 22.
Das erste Aufnahmeteil 24 hält einen Stift 26 fest,
während
das zweite Aufnahmeteil 22 konfiguriert ist, um eine Stange 28 festzuhalten,
wie in 3 gezeigt. Eine Basis 30 des ersten Aufnahmeteils 24 umfasst eine
Nut 32, während
ein Kopf 34 des ersten Aufnahmeteils 24 einen
Keil 36 enthält,
die zusammen angepasst sind, um den Stift 26 festzuhalten.
Gleichermaßen
umfassen eine Basis 38 und ein Kopf 40 des zweiten
Aufnahmeteils 22 eine Nut 42 und einen Keil 44,
die zusammen angepasst sind, um die Stange 28 festzuhalten.
Bei einer Ausführungsform
weist die Nut 42 des zweiten Aufnahmeteils 22 Rippen 46 auf, die
der Stange 28 Drehstabilität bereitstellen und die Oberfläche der
Stange 28 durchdringen, wenn das zweite Aufnahmeteil 22 angezogen
wird. Alternativ dazu kann das zweite Aufnahmeteil angepasst sein, um
einen Stift festzuhalten, und das erste Aufnahmeteil kann angepasst
sein, um eine Stange festzuhalten. Bei einer alternativen Ausführungsform
sind sowohl das erste als auch das zweite Aufnahmeteil konfiguriert,
um eine Stange festzuhalten, wie in 7–9 gezeigt.
Bei einer anderen Ausführungsform
ist ein Aufnahmeteil angepasst, um einen Draht festzuhalten, während das
andere Aufnahmeteil angepasst ist, um eine Stange festzuhalten.
Bei einer anderen Ausführungsform
sind die Aufnahmeteile modular, wobei gewährleistet wird, dass jedes Aufnahmeteil
mit einem ähnlich
ausgestalteten Aufnahmeteil verbunden wird. Zusätzliche Ausführungsformen
werden unten weiter beschrieben.
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Wie
in 2 gezeigt, weist der Kopf 34 des ersten
Aufnahmeteils 24 eine Aussparung 48 auf, die angepasst
ist, um eine Feder 50 zu empfangen, während die Basis 30 des
ersten Aufnahmeteils 24 einen Anschlag 52 umfasst.
Eine erste Führung 54 auf
jeder Seite des Kopfs 34 gleitet in eine zweite Führung 56 auf
jeder Seite der Basis 30, wobei ermöglicht wird, dass der Kopf 34 und
die Basis 30 des ersten Aufnahmeteils 24 mit Bezug
aufeinander versetzt werden. Bei einer alternativen Ausführungsform
gleitet die zweite Führung 56 in die
erste Führung 54.
Bei einer Ausführungsform
ist eine der ersten und der zweiten Führung 54, 56 eine
L-förmige
Führung, während die
andere Führung
geformt ist, um die L-förmige
Führung
zu empfangen. Wenn in einer zu dem Stift senkrechten Richtung eine
Kraft gegen die Nut 32 und den Keil 36 des ersten
Aufnahmeteils 24 ausgeübt
wird, bewegt sich der Kopf 34, wobei die Feder 50 gegen
den ausgestreckten Abschnitt der Basis 30 komprimiert wird.
Die Feder 50 wird komprimiert, bis sie in einer zu dem
Stift 26 senkrechten Richtung eine Kraft ausübt, die
gleich und entgegengesetzt zu der gegen den Keil 36 ausgeübten Kraft ist.
An diesem Punkt hört
der Kopf 34 auf, sich zu bewegen, und hält den Stift 26 in
der Nut 32 und dem Keil 36, die zusammen den Kanal 58 bilden.
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Die
winklige Position des Kanals 58 wird durch Anziehen eines
ersten Befestigungsmittels 60 festgesetzt. Vor dem Anziehen
des ersten Befestigungsmittels 60 ermöglicht der Einsatzmechanismus in
dem gelösten
Zustand dem Stift 26 nicht, passiv von dem Aufnahmeteil 24 getrennt
oder abgenommen zu werden. Die Basis 30 des ersten Aufnahmeteils 24 umfasst
einen erhabenen Abschnitt 61, wie in 4 gezeigt,
wobei zwei Kontaktpunkte zwischen der Basis 30 und dem
Kopf 34 erzwungen werden, um die Haltekraft des ersten
Aufnahmeteils 24 zu erhöhen.
Die Basis 38 des zweiten Aufnahmeteils 22 umfasst
ebenfalls einen erhöhten
Abschnitt 63, ebenfalls in 4 gezeigt,
der die Haltekraft des zweiten Aufnahmeteils 22 auf die
gleiche Art und Weise erhöht.
Das zweite Aufnahmeteil 22 umfasst ebenfalls einen Einsatzmechanismus
zum Festhalten der Stange 28. Der Kopf 40 des
zweiten Aufnahmeteils 22 weist eine Aussparung 62 auf,
die angepasst ist, um eine Feder 64 zu empfangen, während die
Basis 38 des zweiten Aufnahmeteils 22 einen Anschlag 66 umfasst.
Eine erste Führung 68 auf
jeder Seite des Kopfs 40 gleitet in eine zweite Führung 70 auf
jeder Seite der Basis 38. Bei einer alternativen Ausführungsform
gleitet die zweite Führung 70 in
die erste Führung 68.
Bei einer Ausführungsform
ist eine der ersten und der zweiten Führung 68, 70 eine
L-förmige
Führung,
während
die andere Führung
geformt ist, um die L-förmige
Führung
zu empfangen. Die Nut 42 und der Keil 44 des zweiten
Aufnahmeteils bilden einen Kanal 72 des zweiten Aufnahmeteils,
der eine Stange 28 empfängt.
Die Stange 28 wird in dem zweiten Aufnahmeteil 22 auf
die gleiche Art und Weise festgehalten, wie das erste Aufnahmeteil 24 den Stift 26 festhält.
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Bei
einer alternativen Ausführungsform
können
ein oder beide Aufnahmeteile zwei Aussparungen zum Empfangen von
zwei Federn und zwei Federanschlägen
umfassen. Bei den gezeigten Ausführungsformen
sind die Aussparung, die Feder und der Anschlag auf einer Seite
des Aufnahmeteils lokalisiert. Bei einer alternativen Ausführungsform
befinden sich die Aussparung, die Feder und der Federanschlag in
der Mitte des Aufnahmeteils, oder sie befinden sich auf der anderen
Seite des Aufnahmeteils. Bei einer Ausführungsform umfassen die Köpfe 40 und 34 der
Aufnahmeteile 22 bzw. 24 Griffoberflächen 74 und 76 zum
Greifen und Gleiten der Köpfe 40 und 34 in
Bezug auf die Basen 38 bzw. 30. Bei einer Ausführungsform
umfassen die Griffoberflächen 74 und 76 Erhöhungen.
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Ein
gewindetes Ende 78 des ersten Befestigungsmittels 60 grenzt
an ein Vorspannelement, wie etwa eine Zentrumsfeder 80,
und geht durch eine Schlüssellochapertur 82 in
dem Kopf 34 des ersten Aufnahmeteils 24, das mit
Innengewinden 84 in der Basis 30 des ersten Aufnahmeteils 24 zusammenpasst.
Die Schlüssellochapertur 82 des
Kopfs 34 des ersten Aufnahmeteils 24 ermöglicht einen
reduzierten Durchmesserhals 85 des ersten Befestigungsmittels 60,
um innerhalb der Apertur 82 versetzt zu werden. Das Anziehen
des ersten Befestigungsmittels 60 sperrt das erste Aufnahmeteil 24 und
hält den
Stift 26 unbiegsam fest. Bei einer alternativen Ausführungsform
ist die Apertur 82 kreisförmig oder von jeder anderen
geeigneten Form.
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Ein
Verbindungsstück 86 mit
einem Ende 88 und einem Schaft 90 erstreckt sich
durch eine Schlüssellochapertur 92 in
der Basis 30 des ersten Aufnahmeteils 24. Bei
einer Ausführungsform
ist das Verbindungsstück 86 ein
Kugelzapfen mit einem kugelförmigen
Ende, wie in 2 gezeigt. Das Ende 88 des
Verbindungsstücks 86 wird
in einem planetarischen Teil 94 der Basis 30 des
ersten Aufnahmeteils 24 empfangen. Wie hierin verwendet,
bezieht sich ein planetarisches Teil auf ein Objekt, das in einem
anderen Objekt empfangen wird und das ein anderes Objekt in sich
selbst empfängt.
Bei einer Ausführungsform
ist das planetarische Teil 94 eine äußere Sphäre, wie in den Figuren gezeigt.
Der Schaft 90 des Verbindungsstücks 86 erstreckt sich
durch eine Apertur 96 in der Basis 38 des zweiten
Aufnahmeteils 22 und eine Apertur 98 in dem Kopf 40 des
zweiten Aufnahmeteils 22 und passt mit einem zweiten Befestigungsmittel 100 zusammen.
Gewinde 102 an dem Schaft 90 des Verbindungstücks 86 passen
mit Innengewinden 104 des zweiten Befestigungsmittels 100 zusammen.
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Ein
Schlitz 106 in der Apertur 96 der Basis 38 des
zweiten Aufnahmeteils 22 ist angepasst, um einen Längskeil 108 an
dem Schaft 90 des Verbindungsstücks 86 zu empfangen.
Der Längskeil 108 und
der Schlitz 106 verhindern somit die Drehung des Verbindungsstücks 86 in
dem zweiten Aufnahmeteil 22. Bei einer anderen Ausführungsform
wird jeder beliebige geeignete Mechanismus zum Verhindern von Drehung
des Verbindungsstücks
verwendet. Mit anderen Worten, das Verbindungsstück passt durch die Basis des
ersten Aufnahmeteils, und das Ende wird in dem planetarischen Teil
der Basis empfangen, während
sich der Schaft des Verbindungsstücks durch sowohl die Basis
als auch den Kopf des zweiten Aufnahmeteils erstreckt und an ein zweites
Befestigungsmittel gewindet ist. Ein planetarisches Teil, zum Beispiel
eine äußere Sphäre 94 passt
in eine kooperierende Oberfläche 110,
die maschinell in die andere Seite der Basis 38 des zweiten Aufnahmeteils 22 gebracht
wird. Das Anziehen des zweiten Befestigungsteils 100 an
dem zweiten Aufnahmeteil 22 zieht das Verbindungsstück 86 in
das planetarische Teil 94, wobei das zweite Aufnahmeteil und
das Gelenk gesperrt werden, um es unbiegsam zu machen. Bei einer
Ausführungsform
können
sich eins oder beide des planetarischen Teils und der kooperierenden
Oberfläche
verjüngen.
Bei jedem kann zum Beispiel eine Verjüngung von 10°, 15°, 20° oder 30° verwendet
werden.
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Der
oben beschriebene Gelenkmechanismus ermöglicht, dass sich das zweite
Aufnahmeteil mit Bezug auf das planetarische Teil des ersten Aufnahmeteils
dreht, und ermöglicht,
dass das erste Aufnahmeteil einen Stift erfasst und sperrt, während erlaubt
wird, dass sich das zweite Aufnahmeteil weiter dreht. Unabhängiges Anziehen
des Aufnahmeteils stellt dem Chirurgen die Flexibilität bereit,
ein Fixierungselement an einem Aufnahmeteil einzurasten und dann
das zweite Aufnahmeteil vor dem Sperren des zweiten Aufnahmeteils
zu manipulieren, um einen stabileren Rahmen zu erhalten. Auf diese
Art und Weise ermöglicht
unabhängiges
Anziehen jedes Aufnahmeteils der externen Fixierungskomponente präziseres
winkliges Positionieren. Alternative Ausführungsformen eines Gelenkmechanismus
zwischen zwei Aufnahmeteilen werden unten mit Bezug auf 14–19 beschrieben.
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Andere
Ausführungsformen,
wie etwa eine Stange-an-Stange-Fixierungskomponente,
die in 7–9 gezeigt
ist, können
ebenfalls zu einem stabileren, weiter einstellbaren externen Fixierungssystem
beitragen. Diese Ausführungsformen
funktionieren ähnlich
wie die Stange-an-Stift-Fixierungskomponente, wobei die Aufnahmeteile
einen Keil und eine Nut aufweisen, die angepasst sind, um einen Kanal
zu bilden, der bemessen ist, um abhängig von der Komponente entweder
eine Stange oder einen Draht zu empfangen.
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Bei
einer Ausführungsform
ist eine Einsatzsperre des Stifts und der Stange bereitgestellt,
wie oben beschrieben. Bei alternativen Ausführungsformen können allerdings
andere einteilige Ausgestaltungen verwendet werden. Zum Beispiel
kann ein festes Stück
aus Aluminiummetall in der Form der zweiteiligen Kopf-und-Basis-Einsatzkonstruktion
der zwei Aufnahmeteile verwendet werden. Diese einteilige Ausgestaltung
umfasst einen Kanal in jedem Stück
Aufnahmeteil und einen Schlitz, der sich nahe dem hinteren Abschnitt
des Aufnahmeteils erstreckt. Der Schlitz verursacht, dass sich das
Material ähnlich einer
Feder verhält,
und ermöglicht,
dass sich das Aufnahmeteil öffnet,
wenn Druck dagegen platziert wird, so dass ein Fixierungselement
an der Verwendungsstelle in dem Kanal eingerastet werden kann.
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Mehrere
Mechanismen können
verwendet werden, um die Sperrfähigkeiten
des Gelenks zu verbessern. Beschichtungen oder elastische Materialien oder
alternierende Verjüngungsformen
können
auf jede der ein Gelenk bildenden Oberfächen angewandt werden. Zum
Beispiel können
Beschichtungen oder elastische Materialien oder alternierende Verjüngungsformen
auf eins oder beide der planetarischen Teile und kooperierenden
Oberflächen
angewandt werden, so dass eine strukturierte Oberfläche auf
einem oder beiden das Sperren verbessert. Bei einer Ausführungsform
ist die kooperierende Oberfläche
mit SC729, einer Beschichtung, die von Hitemco hergestellt wird,
beschichtet. Bei dieser Ausführungsform
ist die kooperierende Oberfläche
sehr rau und ist aus Wolframkobaltkarbid gefertigt. Bei dieser Ausführungsform
erhöht
sich der Wert für
Rutschfähigkeit
auf ungefähr
27 Nm (240 Zoll/Pfund) von ungefähr
16 Nm (140 Zoll/Pfund) ohne die Beschichtung. Bei einer alternativen
Ausführungsform
wird ein mechanisches Sperrmuster angewandt. Rippen und Vertiefungen
können
zum Beispiel zu einem oder beiden des planetarischen Teils und der
kooperierenden Oberfläche
zugefügt
werden, wobei Zähne
zum Greifen beim Sperren bereitgestellt werden, wobei die Sperrfunktion
verbessert wird. Eine gewählte 30-Grad-Verjüngungskonfiguration
auf der Innenseite des planetarischen Teils, die mit der Oberfläche zusammenpasst,
verwendet eine Verjüngungsausgestaltung,
um eine Drehmomentstärke
von bis zu 23 Nm (200 Zoll/Pfund) zu erhalten.
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Bei
einer alternativen Ausführungsform
ist eine Fixierungskomponente ausgestaltet zur Anbringung an ein
peripheres externes Fixierungssystem, wie etwa ein Markensystem
ILIZAROVTM, ein Markensystem SPATIAL FRAMETM oder ein anderes Raumrahmensystem, um
eine hybride externe Konstruktion zu erhalten. Bei dieser in 10–11 gezeigten
Ausführungsform
umfasst die Fixierungskomponente ein Aufnahmeteil zum Festhalten
einer Stange und ein Aufnahmeteil zum Festhalten eines Halbrings
oder peripheren Rings mit einem im Wesentlichen rechtwinkligen Querschnitt.
Die Verwendung einer Fixierungskomponente mit einem Aufnahmeteil
zum Festhalten eines Rings ermöglicht
einem Chirurgen, unter Verwendung sowohl eines externen Standardfixierungssystems
als auch eines Systems, das einen peripheren externen Rahmen umfasst,
einen hybriden Rahmen zu schaffen. Dieses hybride System ist sehr
nützlich
beim Anpassen eines Systems zum Behandeln einer Schaftfraktur oder
typischen linearen Fraktur an eins zum Behandeln einer Plateaufraktur,
die eine Fraktur in einem Gelenkraum ist.
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Unter
Bezugnahme auf 10 und 11 umfasst
eine T-Komponente 112 gemäß einer
Ausführungsform
einer Fixierungskomponente dieser Erfindung ein zweites Aufnahmeteil 114,
das ähnlich dem
oben beschriebenen zweiten Aufnahmeteil mit Bezug auf die Stange-an-Stift-Fixierungskomponente
ist. Der Kopf 116 des zweiten Aufnahmeteils 114 weist
eine Aussparung 118 auf, die angepasst ist, um eine Feder 120 zu
empfangen, während
eine Basis 122 des zweiten Aufnahmeteils 114 einen
Anschlag 124 umfasst. Die Aussparung 118 und die
Feder 120 funktionieren wie oben beschrieben. Das zweite
Aufnahmeteil 114 umfasst ebenfalls eine erste Führung 126 und
eine zweite Führung 128,
so dass der Kopf 116 und die Basis 122 versetzt
sind und eine Stange in einer Nut 130 und einem Keil 132 auf
die gleiche Art und Weise wie oben beschrieben festhalten.
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Die
Basis 122 des zweiten Aufnahmeteils 114 umfasst
ebenfalls eine kooperierende Oberfläche 134, die angepasst
ist, um ein planetarisches Teil 136 eines ersten Aufnahmeteils 156 zu
empfangen. Ein Verbindungsstück 138,
das, wie oben beschrieben und in 11 gezeigt,
ein Kugelzapfen sein kann, weist einen Schaft 140 auf,
der sich durch Aperturen 142 und 144 in der Basis 122 bzw.
dem Kopf 116 des zweiten Aufnahmeteils 114 erstreckt. Ein
Schlitz 146 in der Apertur 142 der Basis 122 ist angepasst,
um einen Längskeil 148 auf
dem Schaft 140 des Verbindungsstücks 138 zu empfangen,
um Drehung des Verbindungsstücks 138 innerhalb
des zweiten Aufnahmeteils 114 zu verhindern. Gewinde 150 auf
dem Schaft 140 passen mit einem zweiten Befestigungsmittel 152 zusammen,
während
ein Ende 154 in dem planetarischen Teil 136 empfangen wird.
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Das
erste Aufnahmeteil 156 umfasst eine Basis 158 und
einen Kopf 160, die jedes eine Aussparung 162 bzw. 164 aufweisen,
die zusammen einen Kanal 166 bilden, der angepasst ist,
um einen Ring mit einem rechtwinkligen Querschnitt zu empfangen.
Der Kopf 160 weist eine Verlängerung 168 auf, die
in einen Rand 170 der Basis 162 passt. Ein Stab 172 umfasst
zweite Gewinde 174, die mit Innengewinden 176 einer
Apertur 178 der Basis 158 zusammenpassen, nachdem
sie sich durch eine Apertur 180 des Kopfs 160 erstrecken.
Ein Vorspannelement 182, wie etwa eine Feder, geht über den
Stab 172 und ebenfalls in eine Apertur 184 eines
ersten Befestigungsmittels 186. Erste Gewinde 188 des Stabs 172 passen
mit Innengewinden 190 des ersten Befestigungselements 186 zusammen.
Das Anziehen des ersten Befestigungsmittels 186 sperrt
somit die Basis 158 und den Kopf 160 des ersten
Aufnahmeteils 156. Das zweite Aufnahmeteil 114 kann
sich frei um das planetarische Teil 136 der Basis 158 des ersten
Aufnahmeteils 156 drehen, bis das zweite Befestigungsmittel 152 angezogen
wird, zu welchem Zeitpunkt sowohl das zweite Aufnahmeteil 114 als auch
das planetarische Teil 136 und die kooperierende Oberfläche 134,
die das Gelenk bilden, gesperrt werden.
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Bei
einer alternativen Ausführungsform
können
andere Sperrmechanismen verwendet werden, wie etwa ein universeller
Gelenkmechanismus, der unabhängige
Bewegung in unterschiedliche Richtungen ermöglicht.
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Eine
Ausführungsform
einer Fixierungskomponente dieser Erfindung wird aus Titan oder
Aluminium gefertigt. Bei dieser Ausführungsform werden die Köpfe der
Aufnahmeteile aus Aluminium und die restlichen Teilstücke aus
Titan gefertigt. Bei alternativen Ausführungsformen werden Fixierungskomponenten
aus Metallen, Legierungen, Kunststoffen, Zusammensetzungen, Keramik
oder einem beliebigen anderen geeigneten Material gefertigt.
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Wie
oben bemerkt, sind zusätzliche
alternative Ausführungsformen
von Aufnahmeteilen und einem Gelenkmechanismus zwischen zwei Aufnahmeteilen
in 14–19 gezeigt.
Ein alternativer Gelenkmechanismus ist in 14–16 gezeigt, während eine
andere Alternative in 17–19 gezeigt
ist. Die in 14–19 gezeigten
Aufnahmeteile wirken im Allgemeinen auf eine ähnliche Art und Weise wie die
oben beschriebenen Aufnahmeteile mit Bezug auf den Empfang des Fixierungselements
und den Eingriff der Basis und des Kopfs jedes Aufnahmeteils.
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Wie
in 14–16 gezeigt,
umfasst eine Fixierungskomponente 200 ein erstes Aufnahmeteil 202 und
ein zweites Aufnahmeteil 230. Die Aufnahmeteile 202 und 230 können ausgestaltet
sein, um eins aus einem Beliebigen aus einem Stift, einem Draht,
einer Stange, mindestens einem Teilring oder einem anderen Fixierungselement
festzuhalten. Wie in 14–16 gezeigt,
ist jedes Aufnahmeteil ausgestaltet, um eine Stange zu empfangen.
Eine Basis 204 des ersten Aufnahmeteils 202 umfasst eine
Nut 206, während
ein Kopf 208 des ersten Aufnahmeteils 202 einen
Keil 210 enthält,
die zusammen angepasst sind, um ein Fixierungselement festzuhalten.
Gleichermaßen
umfassen eine Basis 232 und ein Kopf 234 des zweiten
Aufnahmeteils 230 eine Nut 236 und einen Keil 238,
die zusammen angepasst sind, um ein Fixierungselement auf die gleiche
Art und Weise wie oben beschrieben festzuhalten.
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Der
Kopf 208 des ersten Aufnahmeteils 202 weist eine
Aussparung (nicht gezeigt) auf, die angepasst ist, um eine Feder 214 zu
empfangen, während die
Basis 204 des ersten Aufnahmeteils 202 einen Anschlag 216 umfasst.
Die Aussparung, die Feder 214 und der Anschlag 216 funktionieren
auf die gleiche Art und Weise wie oben beschrieben. Das erste Aufnahmeteil 202 umfasst
ebenfalls eine erste Führung 218 und
eine zweite Führung 220,
so dass der Kopf 208 und die Basis 204 versetzt
sind und ein Fixierungselement in einem Kanal 222, der
durch die Nut 206 und den Keil 210 auf die gleiche
Art und Weise wie oben beschrieben gebildet wird, festhalten. Die
winklige Position des Kanals 222 wird durch Anziehen eines
ersten Befestigungsmittels 224 festgesetzt. Vor dem Anziehen
des ersten Befestigungsmittels 224 ermöglicht der Einsatzmechanismus
in dem gelösten
Zustand einem eingeführten
Fixierungselement nicht, passiv von dem Aufnahmeteil 202 getrennt
oder abgenommen zu werden.
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Das
zweite Aufnahmeteil 230 umfasst ebenfalls einen Einsatzmechanismus
zum Festhalten eines Fixierungselements. Der Kopf 234 des
zweiten Aufnahmeteils 230 weist eine Aussparung 240 auf, die
angepasst ist, um eine Feder 242 zu empfangen, während die
Basis 232 des zweiten Aufnahmeteils 230 einen
Anschlag 244 umfasst. Das zweite Aufnahmeteil 230 umfasst
ebenfalls eine erste Führung 246 und
eine zweite Führung 248,
so dass der Kopf 234 und die Basis 232 versetzt
sind und ein Fixierungselement in einem Kanal 250, der
durch die Nut 236 und den Keil 238 auf die gleiche
Art und Weise wie oben beschrieben gebildet ist, festhalten. Die
winklige Position des Kanals 250 wird durch Anziehen eines
zweiten Befestigungsmittels 252 festgesetzt. Vor dem Anziehen
des zweiten Befestigungsmittels 252 ermöglicht der Einsatzmechanismus
in dem gelösten Zustand
einem eingeführten
Fixierungselement nicht, passiv von dem Aufnahmeteil 230 getrennt oder
abgenommen zu werden.
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Bei
den gezeigten Ausführungsformen
sind die Aussparung, die Feder und der Anschlag auf einer Seite
des Aufnahmeteils lokalisiert. Bei einer alternativen Ausführungsform
befinden sich die Aussparung, die Feder und der Federanschlag in
der Mitte des Aufnahmeteils oder befinden sich auf der anderen Seite
des Aufnahmeteils. Bei einer Ausführungsform umfassen die Köpfe 208 und 234 der
Aufnahmeteile 202 bzw. 230 Griffoberflächen 226 und 254 zum
Greifen und Gleiten der Köpfe 208 und 234 in
Bezug auf die Basen 204 bzw. 232. Bei einer Ausführungsform
umfassen die Griffoberflächen 226 und 254 Erhöhungen.
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Ein
gewindetes Ende 256 des zweiten Befestigungsmittels 252 geht
durch eine Apertur 258 in dem Kopf 234 des zweiten
Aufnahmeteils 230, wobei es mit Innengewinden 260 in
der Basis 232 des zweiten Aufnahmeteils 230 zusammenpasst.
Anziehen des zweiten Befestigungsmittels 252 sperrt das
zweite Aufnahmeteil 230 und hält ein eingeführtes Fixierungselement
unbiegsam fest.
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Ein
Verbindungsstück 270 mit
einem Ende 272 und einem Schaft 274 erstreckt
sich durch die Bohrung 276 in der Basis 204 des
ersten Aufnahmeteils 202. Bei einer Ausführungsform
ist das Verbindungsstück 270 ein
Kugelzapfen mit einem kugelförmigen
Ende, wie in 14 gezeigt. Das Ende 272 des
Verbindungsstücks 270 wird
in einem kugelförmigen
Stellring 278 der Basis 204 des ersten Aufnahmeteils 202 empfangen.
Der Schaft 274 des Verbindungsstücks 270 erstreckt
sich durch die Bohrung 276 in der Basis 204 des
ersten Aufnahmeteils 202 und eine Apertur 280 in
dem Kopf 208 des ersten Aufnahmeteils 202 und
passt mit dem ersten Befestigungsmittel 224 zusammen. Gewinde 282 an
dem Schaft 274 des Verbindungstücks 270 passen mit
Innengewinden 228 des ersten Befestigungsmittels 224 zusammen.
Ein Schlitz 284 in der Bohrung 276 der Basis 204 des
ersten Aufnahmeteils 202 ist angepasst, um einen Längskeil 286 an
dem Schaft 274 des Verbindungsstücks 270 zu empfangen.
Der Längskeil 286 und
der Schlitz 284 verhindern somit die Drehung des Verbindungsstücks 270 in
dem ersten Aufnahmeteil 202.
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Das
Ende der Bohrung 276 kann verjüngt oder eingesenkt sein. Wenn
das Verbindungsstück 270 durch
das eingesenkte Ende der Bohrung 276 und Apertur 280 des
Kopfs 208 des ersten Aufnahmeteils 202 eingeführt wird,
ruht das Ende 272 gegen das eingesenkte Ende der Bohrung 276.
Das erste Befestigungsmittel 224 ist auf den Schaft 274 gewindet,
so dass, wenn das erste Befestigungsmittel 224 gegen das
Aufnahmeteil 202 angezogen wird, das Ende 272 durch
die Basis 204 und den Kopf 208 des Aufnahmeteils 202 gezogen
wird, wobei ein kugelförmiger
Stellring 278 gezwungen wird, sich auszudehnen.
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Eine
kugelförmige
Tasche 290 der Basis 232 des zweiten Aufnahmeteils 230 empfängt den
kugelförmigen
Stellring 278. In einem gelösten Zustand (z. B. wenn das
erste Befestigungsmittel 224 nicht vollständig angezogen
ist und der kugelförmige
Stellring 278 nicht vollständig ausgedehnt ist) kann der
kugelförmige
Stellring 278 innerhalb der kugelförmigen Tasche 290 festgehalten
werden, und der kugelförmige Stellring 278 kann
oder kann nicht gegen die kugelförmige
Tasche 290 vorgespannt werden, um für den Gelenkmechanismus Widerstand
bereitzustellen. Wenn das Ende 272 des Verbindungsstücks 270 den kugelförmigen Stellring 278 nicht
ausdehnt, können die
Aufnahmeteile 202 und 230 umeinander gedreht oder
voneinander abgenommen werden. Wenn das erste Befestigungsmittel 224 angezogen
und der kugelförmige
Stellring 278 vollständig
ausgedehnt ist, können
die Aufnahmeteile 202 und 230 nicht umeinander
gedreht oder voneinander abgenommen werden. Das Anziehen des ersten
Befestigungsmittels 224 sperrt das erste Aufnahmeteil 202 und
das Gelenk, um es unbiegsam zu machen. Bei einer Ausführungsform
können
sich eins oder beide des Stellrings und der kugelförmigen Tasche
verjüngen.
Bei jedem kann zum Beispiel eine Verjüngung von 10°,15°, 20° oder 30° verwendet
werden. Mehrere Mechanismen, einschließlich Beschichtungen, elastische
Materialien oder alternierende Verjüngungsformen wie oben erwähnt können verwendet
werden, um die Sperrfähigkeiten
des Gelenks zu verbessern.
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Der
in 14–16 gezeigte
Gelenkmechanismus ermöglicht,
dass sich das erste Aufnahmeteil mit Bezug auf die kugelförmige Tasche
des zweiten Aufnahmeteils dreht und ermöglicht, dass das zweite Aufnahmeteil
ein Fixierungselement ergreift und sperrt, während erlaubt wird, dass das
sich erste Aufnahmeteil weiter dreht. Unabhängiges Anziehen der Aufnahmeteile
stellt dem Chirurgen die Flexibilität bereit, ein Fixierungselement
an einem Aufnahmeteil einzurasten und dann das erste Aufnahmeteil
vor dem Sperren des ersten Aufnahmeteils zu manipulieren, um einen
stabileren Rahmen zu erhalten. Auf diese Art und Weise ermöglicht unabhängiges Anziehen
jedes Aufnahmeteils der externen Fixierungskomponente präziseres
winkliges Positionieren.
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Zusätzlich zum
Erhöhen
des Freiheitsgrads an Bewegung von Fixierungskomponenten und zum Ermöglichen
präziseren
winkligen Positionierens stellt die Verwendung der in 14–16 gezeigten
Gelenkmechanismen ein modulares externes Fixierungssystem zur Verwendung
durch Chirurgen bereit. Statt vormontierte Fixierungskomponenten
in einer chirurgischen Wanne bereitzustellen, können separate Aufnahmeteile,
die noch nicht an anderen Aufnahmeteilen angebracht sind, um Fixierungskomponenten
zu bilden, bereitgestellt werden. Zum Beispiel kann ein System,
anstatt eine vorbestimmte Anzahl an Stange-an-Stange-Fixierungskomponenten und
Stange-an-Stift-Fixierungskomponenten
in einer chirurgischen Wanne bereitzustellen, eine spezifizierte
Anzahl an Aufnahmeteilen zum Empfangen von Stangen und Aufnahmeteilen
zum Empfangen von Stiften umfassen. Die Aufnahmeteile können durch
den Chirurgen oder einen Assistenten unter Verwendung des in 14–16 gezeigten
Gelenkmechanismus verbunden werden, um spezifische Fixierungskomponenten
(z. B. Stange-an-Stange, Stange-an-Stift, Stange-an-Draht usw.)
wie gewünscht
auf der Basis der durchgeführten
Chirurgie zu bilden. Dies stellt bessere Bestandsaufnahme bereit
und sollte die Anzahl an Aufnahmeteilen und/oder Fixierungskomponenten,
die in einer chirurgischen Wanne bereitgestellt werden sollen, reduzieren.
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Eine
andere alternative Ausführungsform
ist in 17–19 gezeigt. Ähnlich der
in 14–16 gezeigten
Ausführungsform
stellt die in 17–19 gezeigte
Ausführungsform
durch Verwendeung von Aufnahmeteilen, die leicht abgenommen werden
können,
um die gewünschte
Art Fixierungskomponente zu bilden, bessere Bestandsaufnahme bereit.
Die in 17–19 gezeigte Ausführungsform
stellt jedoch ebenfalls eher unabhängiges Sperren des Gelenks
und jedes Aufnahmeteils bereit, als sie das simultane Sperren des
Gelenks und eines der zwei Aufnahmeteile, wie in Bezug auf mehrere
andere Ausführungsformen
erwähnt,
bereitstellt.
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Wie
in 17–19 gezeigt,
umfasst eine Fixierungskomponente 300 ein erstes Aufnahmeteil 302 und
ein zweites Aufnahmeteil 330. Die Aufnahmeteile 302 und 330 können ausgestaltet
sein, um eins aus einem Beliebigen aus einem Stift, einem Draht,
einer Stange, mindestens einem Teilring oder einem anderen Fixierungselement
festzuhalten. Wie in 17–19 gezeigt,
ist jedes Aufnahmeteil ausgestaltet, um eine Stange zu empfangen.
Eine Basis 304 des ersten Aufnahmeteils 302 umfasst eine
Nut 306, während
ein Kopf 308 des ersten Aufnahmeteils 302 einen
Keil 310 enthält,
die zusammen angepasst sind, um ein Fixierungselement festzuhalten.
Gleichermaßen
umfassen eine Basis 332 und ein Kopf 334 des zweiten
Aufnahmeteils 330 eine Nut 336 und einen Keil 338,
die zusammen angepasst sind, um ein Fixierungselement auf die gleiche
Art und Weise wie oben beschrieben festzuhalten.
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Der
Kopf 308 des ersten Aufnahmeteils 302 weist eine
Aussparung (nicht gezeigt) auf, die angepasst ist, um eine Feder 314 zu
empfangen, während die
Basis 304 des ersten Aufnahmeteils 302 einen Anschlag 316 umfasst.
Die Aussparung, die Feder 314 und der Anschlag 316 funktionieren
auf die gleiche Art und Weise wie oben beschrieben. Das erste Aufnahmeteil 302 umfasst
ebenfalls eine erste Führung 318 und
eine zweite Führung 320,
so dass der Kopf 308 und die Basis 304 versetzt
sind und ein Fixierungselement in einem Kanal 322, der
durch die Nut 306 und den Keil 310 auf die gleiche
Art und Weise wie oben beschrieben gebildet wird, festhalten. Die
winklige Position des Kanals 322 wird durch Anziehen eines
ersten Befestigungsmittels 324 festgesetzt. Vor dem Anziehen
des ersten Befestigungsmittels 324 ermöglicht der Einsatzmechanismus
in dem gelösten
Zustand einem eingeführten
Fixierungselement nicht, passiv von dem Aufnahmeteil 302 getrennt
oder abgenommen zu werden.
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Das
zweite Aufnahmeteil 330 umfasst ebenfalls einen Einsatzmechanismus
zum Festhalten eines Fixierungselements. Der Kopf 334 des
zweiten Aufnahmeteils 330 weist eine Aussparung 340 auf, die
angepasst ist, um eine Feder 342 zu empfangen, während die
Basis 332 des zweiten Aufnahmeteils 330 einen
Anschlag 344 umfasst. Das zweite Aufnahmeteil 330 umfasst
ebenfalls eine erste Führung 346 und
eine zweite Führung 348,
so dass der Kopf 334 und die Basis 332 versetzt
sind und ein Fixierungselement in einem Kanal 350, der
durch die Nut 336 und den Keil 338 auf die gleiche
Art und Weise wie oben beschrieben gebildet ist, festhalten. Die
winklige Position des Kanals 350 wird durch Anziehen des zweiten
Befestigungsmittels 352 festgesetzt. Vor dem Anziehen des
zweiten Befestigungsmittels 352 ermöglicht der Einsatzmechanismus
in dem gelösten Zustand
einem eingeführten
Fixierungselement nicht, passiv von dem Aufnahmeteil 330 getrennt oder
abgenommen zu werden.
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Bei
den gezeigten Ausführungsformen
sind die Aussparung, die Feder und der Anschlag auf einer Seite
des Aufnahmeteils lokalisiert. Bei einer alternativen Ausführungsform
befinden sich die Aussparung, die Feder und der Federanschlag in
der Mitte des Aufnahmeteils oder befinden sich auf der anderen Seite
des Aufnahmeteils. Bei einer Ausführungsform umfassen die Köpfe 308 und 334 der
Aufnahmeteile 302 bzw. 330 Griffoberflächen 326 und 354 zum
Greifen und Gleiten der Köpfe 308 und 334 in
Bezug auf die Basen 304 bzw. 332. Bei einer Ausführungsform
umfassen die Griffoberflächen 326 und 354 Erhöhungen.
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Ein
gewindetes Ende 356 des zweiten Befestigungsmittels 352 geht
durch eine Apertur 358 in dem Kopf 334 des zweiten
Aufnahmeteils 330, was mit Innengewinden 360 in
der Basis 332 des zweiten Aufnahmeteils 330 zusammenpasst.
Das Anziehen des zweiten Befestigungsmittels 352 sperrt
das zweite Aufnahmeteil 330 und hält ein eingeführtes Fixierungselement
unbiegsam fest.
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Eine
festgesetzte Schraube 370, die Gewinde 372 umfasst,
wird in die Bohrung 376 in der Basis 304 des ersten
Aufnahmeteils 302 eingeführt. Bei einer Ausführungsform
ist die festgesetzte Schraube 370 verjüngt. Das Ende 374 der
festgesetzten Schraube 370 wird in einem kugelförmigen Stellring 378 der
Basis 304 des ersten Aufnahmeteils 302 empfangen.
Gewinde 372 an der festgesetzten Schraube 370 passen
mit Innengewinden 388 der Bohrung 376 der Basis 304 des
ersten Aufnahmeteils 302 zusammen.
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Eine
kugelförmige
Tasche 390 der Basis 332 des zweiten Aufnahmeteils 330 empfängt den
kugelförmigen
Stellring 378. Wenn die festgesetzte Schraube 370 angezogen
ist, dehnt sich der Stellring 378 aus, und das Gelenk zwischen
dem ersten und dem zweiten Aufnahmeteil 302 und 330 ist
unbiegsam. In einem gelösten
Zustand, wenn die festgesetzte Schraube 370 nicht angezogen
ist, kann der kugelförmige
Stellring 378 innerhalb der kugelförmigen Tasche 390 festgehalten
werden, und der kugelförmige
Stellring 378 kann oder kann nicht gegen die kugelförmige Tasche 390 vorgespannt
werden, um Widerstand für
den Gelenkmechanismus bereitzustellen. Das Sperren des Gelenks zwischen
den zwei Aufnahmeteilen verhindert Drehung jedes der Aufnahmeteile
umeinander, aber keins der Aufnahmeteile ist durch Anziehen der
festgesetzten Schraube 370 gesperrt. Wenn die festgesetzte
Schraube 370 teilweise an Innengewinde 388 der
Basis 304 des ersten Aufnahmeteils 302 gewindet
ist und sich ein kugelförmiger
Stellring 378 innerhalb der kugelförmigen Tasche 390 befindet,
aber nicht vollständig
ausgedehnt ist, können
die Aufnahmeteile 302 und 330 umeinander gedreht
werden. Mehrere Mechanismen können verwendet
werden, um die Sperrfähigkeiten
des Gelenks, einschließlich
Beschichtungen, elastischer Materialien oder alternierender Verjüngungsformen, wie
oben erwähnt,
zu verbessern.
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Das
erste Befestigungsmittel 324 umfasst eine Bohrung 392 und
Gewinde 394. Das erste Befestigungsmittel 324 erstreckt
sich durch eine Apertur 380 in dem Kopf 308 des
ersten Aufnahmeteils 302, und Gewinde 394 sind
auf Innengewinde 388 der Basis 304 des ersten
Aufnahmeteils 302 gewindet. Das Anziehen des ersten Befestigungsmittels 324 sperrt das
Aufnahmeteil 302. Die Bohrung 392 erstreckt sich
durch das erste Befestigungsmittel 324, wobei die Einführung eines
Werkzeugs 396 ermöglicht
wird, um die festgesetzte Schraube 370 in dem kugelförmigen Stellring 378 anzuziehen
oder zu lösen.
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Ein
Verfahren zum Verwenden einer Strukturform gemäß dieser Erfindung, in 13 gezeigt, ist
wie folgt:
Mindestens zwei Halbstifte sind selbstbohrend in
einen Knochen, jeder auf jeder Seite einer Knochenfraktur. Eine
Stange-an-Stift-Fixierungskomponente ist
mit jedem Stift verbunden, indem jeder Stift in das Aufnahmeteil
jeder Fixierungskomponente, die bemessen ist, um einen Stift zu
empfangen, platziert ist, wie etwa das erste Aufnahmeteil der in 1 gezeigten
Stange-an-Stift-Fixierungskomponente.
Jedes Fixierungselement wird zur leichten Platzierung von der Seite
in der Fixierungskomponente platziert. Nachdem sich ein Stift an
der Verwendungsstelle befindet, wird das erste Befestigungsmittel
angezogen, so dass der Stift in dem Aufnahmeteil festgehalten wird,
während
sich das zweite Aufnahmeteil und das Gelenk weiter frei drehen.
Stangen werden dann in das Stangenaufnahmeteil der Fixierungskomponenten
eingerastet, wobei ein Rahmen für
das System gebildet wird. Wenn jede Stange zugefügt wird, werden die Fixierungskomponenten
wie erforderlich durch Lösen
des Gelenks und des zweiten Aufnahmeteils eingestellt, so dass optimales
Positionieren erreicht werden kann. Stange-an-Stange-Fixierungskomponenten
und Stange-an-Stift-Fixierungskomponenten können zugefügt werden, um den Rahmen wie
erforderlich auszudehnen und zu verbinden. Falls es notwendig oder
wünschenswert
ist, einen peripheren Ring oder einen Halbring bei einem System für komplexe
Frakturen, wie in 13 gezeigt, zu benutzen, werden
zusätzliche
Fixierungskomponenten mit Aufnahmeteilen, die ausgestaltet sind,
um die rechtwinklige Stange eines Rings festzuhalten, verwendet,
um das Standardsystem an den spezialisierten Rahmen anzubinden.
Eine T-Komponente wird verwendet, um die rechtwinklige Stange eines
Rings aufzunehmen und sie mit einer Stange des ursprünglichen
Rahmens zu verknüpfen,
wobei ein hybrides System gebildet wird. Falls zusätzliche
Reduzierung erforderlich ist, kann ein Aufnahmeteil einer beliebigen
Komponente gelöst
werden, ohne die Platzierung des Systems zu lösen. Eine T-Komponente kann
ebenfalls verwendet werden, um einem existierenden System, das bereits
unter Verwendung von Standardfixierungskomponentenausgestaltungen platziert
wurde, Stabilität
bereitzustellen. Eine Vielzahl von Klammern kann in verschiedenen
Konfigurationen verwendet werden, um Stabilität für unterschiedliche Frakturen
zu erhalten.
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Ähnliche
Ausstattungen und Vorrichtungen können in anderen Bereichen verwendet
werden, um einem Stift einen ortsfesten Bezug bereitzustellen. Unter
der vorliegenden Erfindung gefertigte Konstruktionen sind stabil
und gewährleisten
eine breite Vielfalt an Platzierungen. Ausführungsformen einer externen
Fixierungskomponente gemäß dieser
Erfindung können
ebenfalls zur Verwendung bei einem bildgesteuerten Chirurgiesystem
angepasst werden, um einem Bezugsrahmen oder einem anderen Führungsziel
oder -mechanismus Stabilität
bereitzustellen.
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Die
vorausgegangene Beschreibung von gewissen beispielhaften Ausführungsformen
der Erfindung ist lediglich zum Zweck der Veranschaulichung und
Beschreibung präsentiert
worden und soll weder vollständig
sein, noch die Erfindung auf die genauen offenbarten Formen begrenzen.
Viele Modifizierungen und Variationen sind angesichts der obigen
Lehre möglich.
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Die
Ausführungsformen
wurden ausgewählt und
beschrieben, um die Prinzipien der Erfindung und ihre praktische
Anwendung zu erläutern,
damit andere Fachleute die Erfindung und ihre verschiedenen Ausführungsformen
mit verschiedenen, für
den beabsichtigten Einsatz geeigneten Abwandlungen benutzen können. Alternative
Ausführungsformen, die
die vorliegende Erfindung betreffen, ohne ihren Sinn und Bereich
zu verlassen, werden dem Fachmann ersichtlich. Demgemäß ist der
Bereich der vorliegenden Erfindung eher durch die angehängten Patentansprüche als
durch die vorangehende Beschreibung und gewisse darin beschriebene
beispielhafte Ausführungsformen
definiert.