DE3878156T2 - Chirurgisches instrument. - Google Patents
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Description
- Die Erfindung betrifft ein chirurgisches Instrument zur Verwendung beim Schneiden von von Gelenken benachbarten Knochen. Das Instrument dient besonders zur Anwendung bei einer totalen Kniegelenkplastik.
- Bei der Durchführung einer totalen Kniegelenkplastik ist es erforderlich, den distalen Oberschenkelknochen und den proximalen Unterschenkelknochen abzuschneiden, um von ihnen die Gelenkoberfläche zu entfernen. Eine solche Operation wird im allgemeinen bei degenerativer Knochenerkrankung der Gelenke oder bei chronischer Arthritis erforderlich.
- Die bei derzeit zur Verfügung stehenden Instrumenten angetroffene Hauptschwierigkeit besteht darin, daß es häufig sehr schwierig ist, genaue, ebene Knochenschnitte zu erhalten. Für eine optimale Funktionsleistung und für Langzeitergebnisse verlangen zementierbare oder nichtzementierbare Gesamtknieaustauschteile genaue, ebene Knochenschnitte, die zu einer gleichmäßigen Lastverteilung an der Implantat-Knochen-Zwischenfläche führen. Nahezu alle Systeme nach dem Stand der Technik ergeben Schnitte, die mit einem schmalen, schwingenden Sägeblatt über oder durch eine Metallschweifsäge durchgeführt werden. Die Flexibilität des Blattes erlaubt der Säge, abzuweichen, wobei häufig der Weg des geringsten Widerstandes genommen wird, wenn sklerotischer Knochen durchlaufen wird, und hat ungenaue Schnitte oder unebene Oberflächen zum Ergebnis.
- EP-A-0121142 offenbart eine solche Einrichtung nach dem Stand der Technik. Um als eine Führung während des Schneidens zu wirken, ist eine Schneidführung fest an einer Zwischenmarkstange befestigt. Das Schneidegerät, eine hin- und hergehende Säge, muß dann relativ zu der Schneidführung und der Stange gehandhabt werden, um den vollständigen Schnitt durchzuführen.
- Die in US-A-4487203 geoffenbarte Einrichtung nach dem Stand der Technik umfaßt ebenfalls eine Schneidführung, die fest an einer Zwischenmarkstange angebracht ist. Wiederum muß ein Schneidgerät, eine Säge, relativ zu der festen Führung gehandhabt werden, um den vollen Schnitt durchzuführen.
- Die Anordnungen der EP-A-0121142 und der US-A-4487203 besitzen beide den obenerwähnten Nachteil, daß sie die Herstellung ungenauer Schnitte wegen der Notwendigkeit für den Chirurgen erlauben, daß er das Schneidgerät um eine festangebrachte Schneidführung herum handhaben muß.
- Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein chirurgisches Instrument zur Verwendung beim Schneiden von Knochen auf einer oder auf beiden Seiten eines Gelenks geschaffen, das umfaßt einen Stab, der in den Markkanal des zu schneidenden Knochens einführbar ist, eine Einrichtung zum Verriegeln des Stabes in einer gewünschten Stellung in dem zu schneidenden Knochen, eine Führungseinrichtung zur Positionierung eines Knochenschneidgerätes in einer gewünschten Stellung in Bezug auf den Knochen, und eine Einrichtung zur Verriegelung der Führungseinrichtung in Bezug auf den Stab, um eine Bewegung der Führungseinrichtung längs der genannten Achse zu verhindern, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungseinrichtung mit dem Stab in Eingriff bringbar ist, um das gewünschte Knochenschneidgerät in der genannten gewünschten Stellung zur freien Drehung der Führungseinrichtung und des Knochenschneidgeräts um die Längsachse des Stabes zu tragen. Mit dem Instrument der vorliegenden Erfindung wird das Knochenschneidgerät von der Führungseinrichtung getragen und die Führungseinrichtung ist mit dem Knochenschneidgerät um die Längsachse des Stabes (während er axial festgehalten wird) herum drehbar. Diese Anordnung erlaubt, daß der Knochen genau geschnitten werden kann.
- Bei einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung besteht das Knochenschneidgerät aus einem festen Fräser oder einem Seitenschneidspiralbohrer, und beim Einsatz wird vor dem Schneiden des Knochens mit dem festen Fräser ein hohler Bohrer durch die Führungseinrichtung eingeführt und vor dem Einführen des festen Fräsers ein Loch in den Knochen gebohrt.
- Damit die vorliegende Erfindung klarer verstanden wird, wird nun eine bevorzugten Form von ihr unter Bezugnahme auf die folgenden Zeichnungen beschrieben, in denen
- Fig. 1 eine Seitenansicht eines Stabes zur Einführung in den Markkanal eines menschlichen Unterschenkels zur Verwendung als ein Teil des chirurgischen Instruments gemäß der vorliegenden Erfindung ist;
- Fig. 2 eine weitere Seitenansicht des Stabes der Fig. 1 ist;
- Fig. 3 eine Seitenansicht ähnlich der Fig. 1 eines Stabes zur Verwendung als ein Teil des chirurgischen Instruments gemäß der vorliegenden Erfindung jedoch zum Einsetzen in den Markkanal eines menschlichen Oberschenkelknochens ist;
- Fig. 4 eine Seitenansicht einer Verriegelungsnagelbohrführung zur Verwendung als Teil des chirurgischen Instruments gemäß der vorliegenden Erfindung ist, an der eine Tiefenführung angebracht ist, die bei Verwendung des Instrumentes an einem menschlichen Unterschenkelknochen geeignet ist;
- Fig. 5 eine Seitenansicht eines Spiralbohrers mit einem Tiefenanschlag zur Verwendung in der Bohrführung ist, die in Fig. 4 gezeigt ist;
- Fig. 6 eine teilweise aufgeschnittene Seitenansicht einer Fräserführung mit einem Verriegelungsmechanismus zur Verwendung als ein Teil des chirurgischen Instruments gemäß der vorliegenden Erfindung ist;
- Fig. 7 eine Seitenansicht eines hohlen Bohrers zur Verwendung in der Fräserführung der Fig. 6 ist;
- Fig. 8 eine Seitenansicht eines Fräsers oder Seitenschneidbohrers zur Verwendung in der Fräserführung der Fig. 6 ist;
- Fig. 9 eine Seitenansicht eines Verriegelungsnagels zur Verwendung als Teil des chirurgischen Instruments gemäß der vorliegenden Erfindung ist;
- Fig. 10 eine Längsschnittansicht durch ein menschliches Kniegelenk ist, wobei ein Teil des chirurgischen Instruments gezeigt ist, das verwendet wird, um eine Bohrung zur Aufnahme eines Verriegelungsnagels zu bilden, um den Stab in seiner Lage in dem Markkanal des Oberschenkelknochens des Patienten zurückzuhalten;
- Fig.11 eine Längsschnittdarstellung durch das menschliche Kniegelenk der Fig. 9 ist, wobei die Fräserführung und der Fräser in ihrer Lage an dem Stab gezeigt sind, der in dem Markkanal befestigt ist;
- Fig. 12 ist eine Längsschnittdarstellung durch das menschliche Kniegelenk der Fig. 9 ist, die einen Teil des chirurgischen Instruments zeigt, das verwendet wird, um ein Loch zur Aufnahme eines Verriegelungsnagels zu bilden, um den Stab in seiner Lage in dem Markkanal des Unterschenkelknochens des Patienten zurückzuhalten.
- Das chirurgische Instrument gemäß der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung, das zum Einsatz bei einer totalen Kniegelenkplastik geeignet ist, umfaßt einen Zwischenmarkstab 10, eine Verriegelungsnagel-Bohrführung 11, einen Bohrer 12, Verriegelungsnägel 13, eine Fräserführung 14, einen hohlen Bohrer 15 und einen Fräser oder Seitenschneidbohrer 16.
- Der intrameduläre Stab 10A, der in den Fig. 1 und 2 gezeigt ist, ist zum Einführen in den menschlichen Unterschenkelknochenmarkkanal geeignet und umfaßt einen länglichen Schaft 19, der an einem Ende einen vollen Kugelradius 17 und an dem anderen Ende einen zylindrischen Abschnitt 18 mit kleinerem Durchmesser aufweist. Der Abschnitt 18 und er Schaft 19 sind axial ausgerichtet und an einer Schulter 21 miteinander verbunden. Die Verbindung des Schaftes 19 und des zylindrischen Abschnittes 18 ist mit einem Paar von durchmessermäßig gegenüberliegenden Flachbereichen ausgebildet. Der Schaft 19 verjüngt sich etwas nach innen über seine Länge von der Schulter 21 bis zu dem vollständig gekrümmten Ende 17. Ein durchmessermäßig ausgerichtetes Loch 23 erstreckt sich durch den Schaft 19 unter rechten Winkeln zu der den flachen Abschnitten 22 benachbarten Schulter 21. Das freie Ende des Abschnittes 18 ist mit einem sich axial erstreckenden Gewindeloch 24 ausgebildet, das einen Verriegelungsbolzen 25 (siehe Fig. 10, 11 und 12) aufnehmen kann.
- Ein intramedulärer Stab 10b zur Verwendung in dem menschlichen Oberschenkelknochenmarkkanal ist in der Fig. 3 gezeigt und ist mit dem Stab 10A, der in den Fig. 1 und 2 gezeigt ist, mit der Ausnahme identisch, daß die Achsen des zylindrischen Abschnittes 18 und des Schaftes 19 um 7º versetzt sind, um die Tatsache auszugleichen, daß die Gelenkoberflächen des menschlichen Oberschenkelknochens gegenüber seiner Achse um in etwa diese Größe versetzt sind, weil der Oberschenkelknochen von den Hüften bis zum Knie eingewinkelt ist. Der Durchschnittsfachmann sieht, daß in einigen Fällen der Winkel zwischen den Achsen des Schafts 19 und des zylindrischen Abschnittes 18 von dem beschriebenen 7º Winkel abweichen kann, um einem besonderen Patienten zu entsprechen. Man wird zu würdigen wissen, daß derselbe Stab 10B für das rechte und das linke Bein bei Drehung um seine Längsachse über 180º verwendet werden kann. Der Schaft 19 ist wegen der größeren Abmessung des Markkanals eher ein gerader Zylinder, als daß er abgeschrägt ist.
- Die Bohrerführung 11 schließt einen Rohrkörper 26 ein, der für den Abschnitt 18 des Stabes 19 ein enger Gleitsitz sein kann. Der Körper 26 ist an einem Ende mit einem Paar von Vorsprüngen 27 gebildet, die an den flachen Bereichen 22 des Stabes 10 eingreifen können und eine relative Bewegung dazwischen verhindern, wenn die Bohrerführung 11 an dem Stab 10 befestigt ist. Ein Arm 28 erstreckt sich radial von dem anderen Ende des Körpers 26 und ist dann um 90º gebogen, um sich parallel zu dem Körper 26 zu erstrecken. An seinem freien Ende trägt der Arm 28 ein rohrförmiges Führungsteil 29. Das Führungsteil 29 ist so positioniert, daß es beim Einsatz den Bohrer 12 durch das Loch 23 in dem Stab 10 führt.
- Die Bohrerführung 11 kann mit einer Tiefenführung verwendet werden, die das Ausmaß begrenzt, mit dem der Stab 10 in dem Markkanal eingeführt werden kann, und somit die Größe des Knochens, der von der zu ersetzenden Gelenkoberfläche abgeschnitten wird. Im Falle eines Oberschenkelknochens kann die Führungseinrichtung eine Platte 31 (wie in Fig. 10 zu sehen) umfassen, die eine Ausnehmung 32 aufweist, die um den Körper 26 der Bohrerführung 11 paßt und daran durch den Bolzen 25 zurückgehalten wird. Die Platte 31 kann beim Einsatz gegen einen oder beide Oberschenkelknorren anliegen und sicherstellen, daß jedenfalls eine festgelegte Menge an Knochen von dem Oberschenkelknochen entfernt wird.
- Im Falle des Unterschenkelknochens mag es erwünscht sein, die minimale Menge an Knochen zu entfernen, und deshalb wird ein unterschiedlicher Typ einer Tiefenführung verwendet. In diesem Fall umfaßt die Tiefenführung einen Ring 33 (siehe Fig. 4 und 12) der an der Außenseite des Körpers 26 der Bohrerführung 11 drehbar angebracht ist und gegen den Arm 28 anliegen kann. Der Ring 33 trägt einen L-förmigen Sitft 34. Der Stift 34 besitzt einen langen Arm 35, der verschiebbar in einer Bohrung in dem Ring 33 normal zu dessen Achse angeordnet ist. Ein kurzer Arm 36 des Stiftes 34 weist ein spitzes Ende auf, das gegen den tiefsten Punkt an den Unterschenkelknochengelenkoberflächen anstoßen kann. Das Instrument ist dann geeignet, den Unterschenkelknochen bis auf eine Ebene abzuschneiden, die einen festen Abstand unterhalb des tiefsten Punktes aufweist, gegen den der Stift 34 gestoßen war.
- Die Fräserführung 14 umfaßt einen Bohrkörper 37, der einen engen Gleitsitz auf dem Abschnitt 18 des Stabes 10 annehmen kann und um diesen herum drehbar ist. Ein Arm 38 erstreckt sich radial von einem Ende des Körpers 37 und ist um 90º gebogen, um sich parallel zu dem Körper 37 zu erstrecken. An seinem freien Ende trägt der Arm 38 ein rohrförmiges Führungsteil 39. Die rohrförmige Führung trägt einen radial angeordneten Verriegelungsstift 41, der in einem radial angeordneten Rohrgehäuse 42 befestigt ist. Eine Feder 43 in dem Gehäuse, die den Stift 41 umgibt, drückt das freie Ende des Stiftes 43 radial nach innen in das Innere des rohrförmigen Führungsteils 39. Der Stift 41 weist an seinem Außenende einen gerändelten Knopf 44 auf, der gegen das radial äußere Ende des Gehäuses 42 stoßen kann. Die Unterseite des Knopfes 44 ist mit einem Vorsprung 45 ausgebildet, der normalerweise in einer Ausnehmung in dem Ende des Gehäuses 42 aufgenommen ist. Wenn es gewünscht wird, das freie Ende des Stiftes 41 aus der Bohrung des rohrförmigen Führungsteils 39 zurückgezogen zu halten, kann der Stift 41 radial nach außen gezogen und so gedreht werden, daß der Vorsprung 45 an dem Außenende des Gehäuses 42 anliegt. Der Körper 37 der Fräserführung 14 ist mit einem radialen Loch 46 in axialer Ausrichtung mit der Bohrung des rohrförmigen Führungsteils 39 gebildet.
- Der hohle Bohrer 15 umfaßt einen rohrförmigen Körper 47 mit einer Anordnung von Schneidezähnen um sein freies Ende herum. Der Körper 47 grenzt axial an einen Schaft 48, der von dem Futter eines üblichen, orthopädischen Bohrers erfaßt werden kann. Ein Anschlagring 49 ist an dem Bohrer 15 zwischen seinen Enden gebildet. Aus Reinigungsgründen ist der Bohrer 15 vollständig von einem Kanal durchzogen.
- Der Fräser oder Seitenschneidbohrer 16 weist in axialer Ausrichtung einen Schaft 52, einen Schneidkörper 51 und einen Vorsprung 53 auf. Der Schaft 52 besitzt eine Umfangsnut 54.
- Beim Einsatz wird das Kniegelenk in der normalen Weise bei abgebogenem Bein freigelegt. Ein Spiralbohrer, normalerweise 3/8 Zoll Durchmesser, wird verwendet, um durch die distale, kortikale Oberschenkelknochenoberfläche in dem Vertiefungsbereich zwischen den Gelenkknorren und in Ausrichtung mit dem Markkanal zu bohren. Dieses Bohrloch ermöglicht das Einführen des Stabes 10B in den Oberschenkelknochenmarkkanal. Der Stab 10B ist mit der Tiefenführung 31 und der Verriegelungsnagel-Bohrerführung 11 an dem Abschnitt 18 des Stabes 10B zusammengebaut und wird durch den Bolzen 25 in seiner Lage gehalten. Der Stab 10B wird dann in den Oberschenkelknochenmarkkanal eingeführt und gedreht, bis die Achse des Führungsteils 29 unter 90º zu dem vorderen Abschnitt des distalen Oberschenkelknochens verläuft und die Tiefenführungsplatte 31 parallel zu dem hinteren Scheitel der Knorren des Oberschenkelknochens und mit einer für entweder das rechte oder linke Bein geeigneten Winkelversetzung ist, wie es der Fall sein mag. Wenn gewünscht, kann ein Nagel 13 durch ein Loch (nicht gezeigt) in der Tiefenführungsplatte 31 in das distale Ende des Oberschenkelknochens eingeführt werden, um die Bohrerführung 11 in der richtigen Ausrichtung in bezug auf den Oberschenkelknochen zurückzuhalten.
- Der Bohrer 12 wird dann durch das Führungsteil 29 eingeführt und unter Verwendung eines herkömmlichen, orthopädischen Bohrers gedreht. Man bohrt den Bohrer 12 durch den Oberschenkelknochen, bis ein Anschlagring 55 an den Bohrer 12 gegen das Führungsteil 29 stößt. Der Bohrer 12 wird dann entfernt, und ein kurzer Nagel 13 wird in das so gebildete Loch eingeführt, um vorübergehend den Stab 18b in seiner Lage in dem Knochen aufrechtzuerhalten. Die Tiefenführung 31 und die Bohrerführung 11 können dann von der Stange 10B entfernt werden und der kurze Nagel kann durch einen längeren solchen Nagel 13 ersetzt werden, der sich durch das Loch 23 in dem Stab 10B und in den schwammigen Knochen auf der anderen Seite des Stabes 18B schiebt.
- Die Fräserführung 14 kann dann auf dem Abschnitt 18 des Stabes 10B positioniert und auf diesem durch einen Bolzen 25 drehbar gehalten werden. Der hohle Bohrer 15 wird dann durch das Führungsteil 39 bei zurückgezogenem Stift 41 eingeführt. Der Bohrer 15 wird unter Verwendung eines herkömmlichen, orthopädischen Bohrers gedreht und durch den Knochen oder anderes Gewebe zwischen dem Führungsteil 39 und dem Körperteil 37 der Fräserführung 14 getrieben. Nach dem Zurückziehen des Bohrers 15 wird der Fräser 16 in dem Führungsteil 39 positioniert, wobei sich der Vorsprung 53 in das Loch 46 in dem Körper 37 der Fräserführung 14 erstreckt und sich der Stift 41 in die Nut 54 in dem Fräser 16 erstreckt. Der Fräser wird dann um seine Achse unter Verwendung eines herkömmlichen, orthopädischen Bohrers gedreht. Die Fräserführung 14 wird dann in beide Richtungen um den Abschnitt 18 des Stabs 10 soweit gedreht, wie sie kann. Der Fräser 16 schneidet in und dann durch den Knochen auf beiden Seiten der zwischen den Knorren liegenden Vertiefung. Wenn der maximal mögliche Schnittbogen durchgeführt worden ist, wird die Gesamtheit des chirurgischen Instruments von dem Oberschenkelknochen entfernt und der Schnitt wird unter Verwendung einer hinund hergehenden Säge abgeschlossen.
- Der Vorgang zum Entfernen des Unterschenkelknochens ist ähnlich dem für den Oberschenkelknochen, mit der Ausnahme, daß, nachdem das Loch durch die proximale, kortikale Unterschenkelknochenoberfläche in Linie mit dem Markkanal gebohrt worden ist, es normalerweise notwendig sein wird, den Markkanal mit einem Ausweiter etwas zu erweitern, um den Stab 10A aufzunehmen. Diese Ausweitung wird vorzugsweise mit einem stumpfen Ausschaber (nicht gezeigt) durchgeführt, der die Form des Stabes 10A mit sich in Längsrichtung erstreckenden Schneidklingen auf seiner Seite aufweist. Ein solcher Ausweiter stellt sicher, daß der Markkanal ausreichend gerade so weit vergrößert wird, daß er ohne Seitenbewegung den Stab 10A aufnehmen kann, während es nicht wahrscheinlich ist, den den Kanal umgebenden Knochen zu durchstoßen.
- Die Bohrerführung 11 ist mit der Tiefenführung 33 zusammengebaut. Der Stift 34 wird radial von der Achse des Stabes 10 bewegt und um sie gedreht, bis die Spitze des Stiftes 34 in Berührung mit dem tiefsten Punkt der oberen Unterschenkelknochenoberfläche kommt. Wenn gewünscht können Stifte unterschiedlicher Längen verwendet werden oder es kann eine Mehrzahl von Löchern in dem Ring 33 vorgesehen sein, durch die der Stift 34 geschoben wird, damit das Entfernen des Unterschenkelknochens bei unterschiedlichen Abständen unterhalb der Höhe durchgeführt wird, die durch die Stiftspitze gekennzeichnet ist. Es ist auch möglich, die Tiefenführung zu verwenden, um den höchsten Punkt an dem Unterschenkelknochen festzustellen und diesen als einen Bezugspunkt zu verwenden, von dem aus die Schnittiefe festgelegt wird. Das Entfernen wird dann wie oben beschrieben abgeschlossen. -
- Die so gebildeten Oberflächen an dem Oberschenkelknochen und dem Unterschenkelknochen haben sich als im wesentlichen flach und gut geeignet herausgestellt, eine vollständige Knieprothese aufzunehmen, die das Herstellen solcher anderer Schnitte verlangt, wie es herkömmlicher Weise erfordert wird, um eine solche Prothese anzubringen.
- Die obenbeschriebene, bevorzugte Ausführungsform der Erfindung liefert ein Instrument, das verwendet werden kann, um im wesentlichen flache, ebene Schnitte quer zu der Längsachse des Knochens auf beiden Seiten des Gelenks durchzuführen.
Claims (7)
1. Chirurgisches Instrument zum Einsatz beim Schneiden von
Knochen auf einer oder auf beiden Seiten eines Gelenkes, das einen
Stab (10) umfaßt, der in den Markkanal eines zu schneidenden
Knochens eingeführt wird, eine Einrichtung (13) zur Arretierung
des Stabes in einer gewünschten Stellung im zu schneidenden
Knochen, eine Führungseinrichtung (14) zur Positionierung eines
Knochenschneidgerätes in einer gewünschten Stellung in Bezug auf
den Knochen, sowie eine Einrichtung (25) zur Arretierung der
Führungseinrichtung in Bezug auf den Stab, um eine Bewegung der
Führungseinrichtung entlang der Achse zu verhindern, dadurch
gekennzeichnet, daß die Führungseinrichtung (14) am Stab
angebracht werden kann und das Knochenschneidgerät in der
gewünschten Stellung so hält, daß die Führungseinrichtung und das
Knochenschneidgerät frei um die Längsachse des Stabes gedreht
werden können.
2. Chirurgisches Instrument nach Anspruch 1, wobei das
Instrument eine Führungseinrichtung (11) enthält, die einen Bohrer
(12) zur Formung eines Loches quer zum zu schneidenden Knochen
führt, so daß sich ein Stift, Nagel oder ein ähnliches Teil
(13), das die Einrichtung zum Arretieren des Stabes in einer
gewünschten Stellung im Knochen bildet, durch ein in den Knochen
gebohrtes Loch, durch ein Loch im Stab und in den Knochen hinein
auf der anderen Seite des Stabes erstrecken kann.
3. Chirurgisches Instrument nach Anspruch 1, wobei das
Instrument eine Tiefenbegrenzungseinrichtung (31, 33) enthält, die das
Maß begrenzt, in dem der Stab (10) in den Markkanal des zu
schneidenden Knochens eingeführt werden kann.
4. Chirurgisches Instrument nach Anspruch 3, wobei die
Tiefenbegrenzungseinrichtung eine Platte (31) umfaßt, die an einem Ende
des Stabes (10) angebracht werden kann.
5. Chirurgisches Instrument nach Anspruch 3, wobei die
Tiefenbegrenzungseinrichtung (33) einen Taststift (34) umfaßt, der
drehbar am Stab angebracht ist und in Bezug auf ihn radial bewegt
werden kann.
6. Chirurgisches Instrument nach Anspruch 1, wobei die
Führungseinrichtung (14) einen röhrenförmigen Körper (37) enthält, der
einen Endabschnitt (18) des Stabes eng anliegend umgeben kann
und um ihn gedreht werden kann, während er daran gehindert wird,
sich axial zum Stab zu bewegen.
7. Chirurgisches Instrument nach Anspruch 1, wobei das
Knochenschneidgerät einen Außenfräser oder Seitenschneidbohrer (16)
umfaßt, der sich radial zum Stab (10) erstreckt und um seine
eigene Längsachse gedreht werden kann.
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