DE3442004C1 - Knochenfixiervorrichtung zur Frakturbehandlung - Google Patents

Description

• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die von den Knochen über die Schrauben auf das flächige Bauteil übertragenen Kräfte, insbesondere Drehkräfte, zu vermindern, ohne die möglicherweise erforderliche Verschieblichkeit der Knochenbruchstücke in Längsrichtung zu sperren. Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 gekennzeichnete Erfindung gelöst. Die in einer Richtung verlaufenden scharfkantigen Grate ermöglichen eine Verschiebung des Knochens relativ zum flä- chigen Bauteil in Richtung der Grate, jedoch nicht senkrecht hierzu, und insofern auch nicht eine gegenseitige Verdrehbewegung. Da Querkräfte durch die Grate aufgenommen werden, sind die Schrauben hiervon entlastet und werden insoweit nicht auf Scherung beansprucht. Die Schrauben zum Befestigen des flächigen Bauteils brauchen nicht mit aller Kraft festgezogen zu werden, die Längsrillen ermöglichen ohne weiteres das Aufeinanderzulaufen der beiden Bruchstücke bei unveränderter Stabilisierung in Längsrichtung und zwischen den Graten ist die Flächenpressung am Knochen so gering, daß dort befindliche Gefäße geschont werden und auch an der an der Platte anliegenden Knochenseite eine Neueinsprossung von Gefäßen möglich ist. Hierdurch ist die Heilungsphase an den Bruchstücken in besonderem Maße verbessert.
• Die Form der flächigen Bauteile kann je nach zu behandelndem Knochen unterschiedlich sein, beispielsweise breitflächig für Plattenknochen und schienenartig für Röhrenknochen, eine bevorzugte Anwendung ist jedoch die für Röhrenknochen in der Ausführung nach Anspruch 2, die von den üblichen Knochenfixierplattenformen ausgeht. Hierbei bilden die Rechteck-Außenkanten die seitlich äußersten Grate, während dazwischen wenigstens noch ein weiterer Grat verläuft, da die Außengrate allein unter Umständen keine ausreichende Anlage am Röhrenknochen haben. Bei einer erprobten Ausführung weist das 16 mm breite rechteckige Bauteil einschließlich der Rechteckkanten fünf Grate im Abstand von 4 mm auf. Die Bemessung nach Anspruch 4 ergibt hierbei eine zweckmäßige Abstimmung der HaI-teerfordernisse auf die Eigenschaften des Knochenmaterials.
• In Anpassung an die mehr oder weniger zylindrische Außenform von Röhrenknochen kann die mit den Graten und Rillen versehene Auflagefläche des flächigen Bauteils nach Anspruch 5 eine ebenfalls zylindrische Hüllkurve aufweisen, so daß sämtliche Grate im wesentlichen mit gleicher Andrückkraft am Knochen aufliegen.
• Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der langgestreckten rechteckigen Platte ist diese nach Anspruch 6 entlang ihren Längskanten so abgerundet, daß sie, die zwischen Knochen und Knochenhaut eingefügt wird, nicht seitlich Zwickel bildet, die sich mit Blut füllen und den Heilungsvorgang verzögern.
• Als Material für das flächige Bauteil und für die Schrauben wird ein biokompatibles Metall bevorzugt, insbesondere nach Anspruch 8 Niob und/oder Tantal, die sich im Körper inert verhalten, also weder selbst korrodieren noch den Körper mit Metallionen beliefern.
• Die Korrosionssicherheit kann durch anodische Oxidation der Oberfläche des Bauteils noch verbessert werden, wobei an Stellen, an denen die Oxidschicht verletzt wird, sich eine neue Oxidschicht bildet. Von den bevorzugten Metallen weist Niob den Vorteil des geringeren Gewichts auf, während Tantal härter und mit größerer Festigkeit herstellbar ist.
• Die Maßnahme nach Anspruch 10 dient dem Zweck, daß die zur Fixierung der Knochenbruchstücke am flächigen Bauteil verwendeten Schrauben an der Bauteiloberseite sich so in die Schraublöcher einsenken, daß der Schraubenkopf nicht nennenswert über die Plattenoberfläche hinausragt, auch wenn, wie es die erfindungsgemäße Ausführung mit Graten und Rillen erlaubt, die Schrauben nicht übermäßig festgezogen werden.
• Aufgrund der Entlastung der Schrauben können, wenn die betreffende Fraktur es gestattet, Knochenfixiervorrichtungen gemäß Anspruch 12 mit nur zwei Schrauben je Knochenbruchstück verwendet werden, wodurch der Knochen selbst wesentlich geschont wird.
• Weitere Einzelheiten, Vorteile und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die Zeichnung. Es zeigt Fig. 1 eine perspektivische Endansicht einer erfindungsgemäßen Knochenfixiervorrichtung aus einem flächigen Bauteil und Schrauben; F i g. 2 eine Unteransicht des flächigen Bauteils einer vergleichbaren Ausführung; F i g. 3 zwei Stirnansichten unterschiedlicher Ausführungen des Bauteils; Fig.4 die Darstellung einer Knochenfixiervorrichtung im Einsatz.
• F i g. 1 zeigt in perspektivischer Darstellung eine Knochenfixiervorrichtung aus einem flächigen Bauteil in Form einer im Grundriß rechteckigen Fixierplatte 1 und Schrauben 2, mit deren Hilfe die Fixierplatte 1 unter Überbrückung der Knochen-Bruchstelle auf die im einfachsten Fall zwei zusammenzufügenden Knochenbruchstücke geschraubt wird. Die Fixierplatte 1 weist in bekannter Art Schraublöcher 3 auf, die entlang ihrer Länge verteilt sind und dem Durchtritt der Schrauben 2 dienen. Es handelt sich bei der dargestellten Ausführung um Langlöcher, deren Erstreckung in der Plattenlängsrichtung größer ist als in der Plattenquerrichtung, mit einem Senkprofil, das sich zum näherliegenden Plattenende zu vertieft, so daß beim Einschrauben der Schrauben 2 der konische Schraubenkopf sich auf das Senkprofil aufsetzt und eine Kraft nicht nur in Richtung der Schraube, sondern auch in Längsrichtung der Platte auf das eingeschraubte Knochenbruchstück ausübt und so die beiden Knochenbruchstücke im Bereich der Plattenmitte zueinandertreibt.
• Über die Plattenunterseite 4 ziehen sich der Länge nach in gleichmäßigen Abständen fünf parallele Grate 5, von denen die zwei äußeren die äußeren Rechteckkanten der Unterseite 4 sind, während die drei mittleren scharf vorspringende, spitzwinklige Stege einer Höhe von 0,5 mm sind. Zwischen den Graten 5 verlaufen trogförmige Rillen 6, deren Rillenbodenflächen zusammen eine durch die Grate 5 unterbrochene Zylinderbogenfläche bilden. Die Schraublöcher 3 liegen teils im Bereich der Rillen 6 und teils im Bereich der Grate 5, was keinen funktionellen Unterschied bringt.
• Die durch die Schrauben 2 in Verbindung mit den Schraublöchern 3 bewirkte Längsverschiebung der Knochenbruchstücke wird durch die Grate 5 geführt, während gleichzeitig eine Drehung der Knochenbruchstücke einerseits um eine zur Längsrichtung der Fixierplatte 1 parallele Achse und andererseits um eine auf der Flächenausdehnung der Fixierplatte 1 senkrechte Achse verhindert wird. Die Pressung entlang den Graten 5 ist flächenmäßig so beschränkt, daß sie keine Schäden auslöst, während im Bereich der Rillen 6 nur eine schwache Pressung stattfindet, die die Entwicklung und Regenerierung des Knochengewebes an diesen Stellen nicht behindert.
• Die in F i g. 1 dargestellte Platte ist in Anlehnung an Normen der Arbeitsgemeinschaft der Osteosynthese 16 mm breit und im Bereich der Grate 5, zwischen denen die Rillen 6 ausgefräst sind, 4 mm stark. Außerdem ist sie 16,7 mm lang. Es sind jedoch auch Platten anderer Größe im Einsatz und für die erfindungsgemäße Formgebung geeignet.
• F i g. 2 zeigt die Unterseite einer im wesentlichen der in F i g. 1 dargestellten Platte entsprechende Fixierplat- te 1 mit Graten 5 und Rillen 6, deren Schraublöcher 3 als Rundlöcher ausgebildet sind und somit der statischen Stabilisierung dienen, ohne die Knochenbruchstücke aufeinanderzu zu treiben. Sie besteht aus eloxiertem Aluminium. Auch bei dieser Ausführung stützen die Grate 5 die Knochenbruchstücke gegen Seitenkräfte ab und entlasten damit die in die Schraublöcher 3 eingeschraubten Schrauben.
• F i g. 3 zeigt zwei verschiedene Profile des hier wiederum als Fixierplatte 1 ausgebildeten flächigen Bauteils. Links ist eine Platte mit im wesentlichen ebener Andrückfläche dargestellt, während rechts eine Platte mit, wie nach F i g. 1, bogenförmiger Anpreßfläche dargestellt ist. Die rechts dargestellte Platte weist außerdem seitlich entlang den Oberkanten bogenförmige Abrundungen 9 auf, die von beiden Seiten her etwa jeweils ein Drittel der Plattenbreite in Anspruch nehmen, während das mittlere Drittel der üblichen geringfügigen Abrundung der normalen Fixierplattenoberfläche entspricht Beim Einschieben der Fixierplatte zwischen Knochen und Knochenhaut kann letztere den Abrundungen 9 folgen und hebt nicht unter Bildung von Zwischenräumen von diesen ab, insbesondere, wenn es sich um einen Röhrenknochen mit einem dem Radius der Abrundungen 9 vergleichbaren Radius handelt.
• F i g. 4 zeigt in perspektivischer Darstellung schematisch eine Knochenfixiervorrichtung an einem gebrochenen Knochen, der zwei Knochenbruchstücke 11 und 12 aufweist, zwischen denen eine Bruchfläche 13 liegt.
• Die Fixierplatte list an jedem der Knochenbruchstücke 11 und 12 mit zwei Schrauben 2 angeschraubt, die im Fall einer dynamischen Fixierplatte 1, also mit Langlöchern als Schraublöcher 3, durch die Rampe mit Nokkenfunktion in den Schraublöchern 3 auf die Bruchfläche 13 zu geschoben und dort aneinandergedrückt werden. Die Schrauben 2 nehmen nur die zwischen den Bruchstücken 11 und 12 übertragenen Längskräfte auf, während Seitenkräfte, die aus Dreh- oder Biegebeanspruchungen entstehen, weitgehend durch den Angriff der Grate 5 an der Knochenoberfläche zwischen den Knochenbruchstücken und der Fixierplatte 1 übertragen werden.
• Die Fixierplatte 1 und die Schrauben 2 sollen aus Niob, Tantal oder einer Niob-Tantal-Legierung bestehen, die sich bioinert verhalten. Hierdurch bleiben die Festigkeit der Fixierplatte 1 und die Scharfkantigkeit der Grate 5 auch über längere Zeit erhalten und es werden die Unverträglichkeitsprobleme - Metallose und Korrosion - entscheidend gemindert.

Claims (12)

1. Patentansprüche: 1. Knochenfixiervorrichtung zur Frakturbehandlung, bestehend aus einem mit seiner Unterseite außen an zusammenzufügende Knochenteile (11, 12) anzulegenden flächigen Bauteil (1) mit Schraublöchern (3) und aus Schrauben (2) zum Anschrauben des Bauteils an die Knochenteile, d a d u r c h g e -kennzeichnet, daß über die Unterseite (4) des flächigen Bauteils (1) in Längsrichtung der zusammenzufügenden Knochenteile scharfkantige Grate (5) verlaufen, zwischen denen flache Rillen (6) gebildet sind.
2. 2. Knochenfixiervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das flächige Bauteil (1) eine langgestreckte rechteckige Platte ist, deren Grate (5) zueinander parallel in der Plattenlängsrichtung verlaufen.
3. 3. Knochenfixiervorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß drei oder mehr als drei Grate (5) vorhanden sind.
4. 4. Knochenfixiervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Grate (5) über den Grund der flachen Rillen um eine Höhe bis zu 1 mm überstehen.
5. 5. Knochenfixiervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Grate (5) des Bauteils (1), in einer quer zur Richtung der Grate (5) verlaufenden Schnittebene gesehen, entlang einem flachen Bogen liegen.
6. 6. Knochenfixiervorrichtung nach Anspruch 2 oder einem der auf Anspruch 2 rückbezogenen Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberseite des Bauteils (1) entlang seinen längsseitigen Seitenrändern unter Bildung von Bogenflächen (9), die jeweils etwa ein Drittel der Plattenbreite einnehmen, unter Verjüngung zur Unterseite (4) zu abgerundet ist.
7. 7. Knochenfixiervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das flächige Bauteil (1) aus einem biokompatiblen Metall besteht.
8. 8. Knochenfixiervorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das biokompatible Metall Niob, Tantal oder eine Legierung dieser beiden Metalle ist.
9. 9. Knochenfixiervorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die gesamte Außenfläche des flächigen Bauteils (1) anodisch oxidiert ist
10. 10. Knochenfixiervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Schrauben (2) Senkköpfe aufweisen, deren Höhe geringer ist als die Stärke des flächigen Bauteils (1).
11. 11. Knochenfixiervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Schrauben (2) aus dem gleichen Material wie das flächige Bauteil (1) bestehen.
12. 12. Knochenfixiervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß im flächigen Bauteil (1) nur vier Schraublöcher (3) vorhanden sind.

    Die Erfindung bezieht sich auf eine Knochenfixiervorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

    Solche Knochenfixiervorrichtungen sind insbesondere in Form von Knochenfixierplatten zur Fixierung von Röhrenknochen nach den Normen der »Arbeitsgemeinschaft der Osteosynthese« bekannt. Diese Knochenfixierplatten weisen glatte Ober- und Unterflächen mit leicht abgerundeten Rändern auf und werden durch Schrauben mit den Knochenbruchstücken verbunden.

    Hierbei wird zwischen dynamischen und statischen Knochenfixierplatten unterschieden. Die statischen Ausführungen weisen runde Schraublöcher auf, so daß nach dem Ansetzen der Schrauben die relative Lage der Knochenfixierplatte zum jeweiligen Knochenbruchstück festgelegt ist. Die dynamischen Ausführungen weisen als Schraublöcher Langlöcher mit nocken- oder rampenartig absteigendem Rand auf, mit der Folge, daß beim Anziehen der Schraube auf die Knochenbruchstücke eine resultierende Kraft in der Erstreckungsrichtung der Langlöcher ausgeübt wird, die zum Aneinanderpressen der Knochenbruchflächen ausgenützt wird.

    Hierbei können sowohl beide Bruchstücke durch das Festziehen der Schrauben aufeinander zu bewegt werden, oder die Knochenfixierplatte wird am einen Bruchstück statisch festgelegt, während das andere Bruchstück auf das erste zugeschoben wird.

    Nach der Anbringung der aus dem flächigen Bauteil in Form der Knochenfixierplatte und den Schrauben bestehenden Knochenfixiervorrichtung und nach der Zulassung einer Belastung des Knochens nehmen zunächst die Schrauben und dann das flächige Bauteil einen wesentlichen Teil der zwischen den Knochenbruchstücken zu übertragenden Kräfte auf. Die Scherbeanspruchung der Schrauben kann hierbei sehr hoch werden und deren Belastbarkeit übersteigen, insbesondere bei der Aufnahme von Kräften, die die Knochenbruchstücke um die Bruchstelle gegeneinander zu verdrehen suchen. Um solche Drehkräfte durch Haftreibung zwischen dem Knochen und dem flächigen Bauteil zu übertragen, werden dann häufig die Schrauben sehr fest angezogen. Hierdurch wird die Flächenpressung zwischen dem flächigen Bauteil und der Knochenoberfläche so hoch, daß die Oberflächenbereiche des Knochens an diesen Stellen in Mitleidenschaft gezogen werden, außerdem besteht bei dynamischen Knochenplatten im Bereich der Langlöcher die Gefahr, das Knochengewebe, das an dieser Stelle nicht zusammengepreßt wird, elastisch um ein kleines Stück in das Langloch vorsteht und die weitere Längsbewegung der Knochenbruchstücke aufeinander zu sperrt.

    Es ist bei einer Knochenfixierplatte bekannt (DE-OS 27 08 704), die Plattenunterseite aufzurauhen, um so die Reibung zwischen den Knochenbruchstücken und dem flächigen Bauteil zu erhöhen. Eine derartige Aufrauhung hat sich indessen nicht bewährt, da einerseits bei dynamischen Knochenplatten die gewünschte Längsbewegung der Knochenbruchstücke verhindert wird, andererseits aber auch durch das dichte Netz der Vorsprünge eine große Zahl von Punkten wesentlich erhöhter Flächenpressung erzeugt wird, die zumindest stellenweise die Gefahr der Atrophie noch erhöhen.