DE69431401T2

DE69431401T2 - Streckmechanismus für externe fixiervorrichtung

Info

Publication number: DE69431401T2
Application number: DE69431401T
Authority: DE
Inventors: G. Birch; David Ross; L. Samchukov
Original assignee: Texas Scottish Rite Hospital for Children
Current assignee: Texas Scottish Rite Hospital for Children
Priority date: 1993-06-10
Filing date: 1994-06-03
Publication date: 2003-08-07
Anticipated expiration: 2014-06-04
Also published as: DE69431401D1; EP0705082A4; EP0705082A1; ES2182844T3; WO1994028829A1; AU6920394A; US5630814A; US5451225A; EP0705082B1

Description

1. Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf externe Fixiervorrichtungen und insbesondere auf Streckmechanismen für externe Fixiervorrichtungen.

2. Beschreibung des verwandten Standes der Technik

Die externe Fixierung von Knochenbrüchen ist im Stand der Technik hinreichend bekannt. Viele verschiedene, externe Fixiervorrichtungen sind entwickelt worden, die im Wesentlichen alle in einer oder einer anderen Form zahlreiche, querverlaufende Fixierdrähte oder Stifte aufweisen, die sich durch den Knochen oder das den Knochen umgebende, weiche Gewebe erstrecken oder darin eingebettet, und an verschieden gestalteten Traggliedern befestigt sind, wie z. B. Ringe, Halbringe, Bögen oder Stangen.
Ausser der stabilen Fixierung von Knochenteilen, um die richtige Heilung des Knochenbruches zu begünstigen, sind die externen Fixiervorrichtungen auch Mittel zum Bewegen der Knochenteile, um Längenabweichungen oder Winkelfehlstellungen des Knochens zu korrigieren. Eine der gebräuchlichsten, externen Fixiervorrichtungen, welche für diese Zwecke eingesetzt, und oft als Ilizarov externe Fixiervorrichtung bezeichnet wird, umfasst drei Grundbauteile, d. h. mehrere Ringe (oder Bögen), die koaxial um die zu fixierenden Knochenteile anzuordnen sind; querverlaufende Drähte oder Stifte zur Fixierung der Knochenteile an den Ringen (oder Bögen); und Streckmechanismen.
Demgemäss hat eine typische Grundbaugruppe für die lineare Streckung Proximal und Distalringe oder Ringgruppen, die über drei oder vier Streckmechanismen miteinander verbunden sind.
Ein herkömmlicher Streckmechanismus für die lineare Streckung besteht aus einer Gewindestange, die an beiden Ringen mittels doppelten Schraubenmutteranordnungen befestigt ist, d. h. Schraubenmuttern, die auf die Stange aufgeschraubt und gegen jede Seite eines jeden Ringes festgezogen sind, wie in der SU-A-858797 beschrieben ist, auf welche die zweiteilige Form des unabhängigen Anspruches 1 sich stützt.
Die herkömmlichen, externen Fixiervorrichtungen (Streckvorrichtungen) einschliesslich der SU-A-858797 haben eine Reihe von Nachteilen. Erstens, da die Schraubenmutteranordnungen für die Einstellung gelöst werden müssen und die Befestigungsstellen für die Streckmechanismen, d. h. die Löcher in den Ringen und Gelenken, etwas grosser sein müssen als der Durchmesser der Gewindebauteile (Stangen und Schraubenbolzen) ist die gesamte Baugruppe immer unstabil wenn die Schraubenmutteranordnungen gelöst sind. Mit anderen Worten, während dem Anbringen, dem Einstellen oder dem Strecken liegt ein gewisses freies mechanisches Spiel vor. Während dem Heilprozess des Knochenbruches kann dies Schmerzen hervorrufen und dies ist tatsächlich öfters der Fall.
Es werden z. Zt. zwei Verfahren angewendet, um zu versuchen dieses Problem zu beheben. Gemäss einem ersten Verfahren werden sämtliche Gelenk- und Schraubenmuttern der Streckeinrichtungen vor und nach jedem linearen Streckvorgang gelöst und wieder festgezogen. Dies kann wirksam sein, ist aber zeitraubend und frustierend für den Patienten. Ausserdem kann das Drehmoment, das zum Lösen und Wiederbefestigen der Gerätbauteile angelegt werden muss, den Heilprozess nachteilig beeinflussen und dem Patienten Schmerzen bereiten. Gemäss dem zweiten Verfahren werden Nylock-Schraubenmuttern in den Streckmechanismen eingesetzt, um eine gewisse radiale Stabilität durch Anlegung einer axialen Vorspannung auf die drehbaren Bauteile zu erreichen. Das freie mechanische Spiel ist noch immer vorhanden, aber es ist durch Reibungskräfte von den Befestigern gedämpft. Selbst wenn die Streckvorrichtung genau eingestellt ist liegt das Potential für einen unstabilen Rahmen noch immer vor infolge des überdimensionierten Lochdurchmessers.
Ein zweites Problem tritt während jedem Streckvorgang auf. Jede zusätzliche Streckung ist sehr zeitraubend und der Vorgang ist im Allgemeinen zu kompliziert, um von jungen Patienten zuverlässig durchgeführt zu werden. Mit so vielen Bauteilen, d. h. Scheiben, Stangen, Schraubbolzen und Muttern, welche zu lösen, zu drehen und wieder festzuziehen sind, ist es für den Patienten schwierig sich die Reihenfolge der vorzunehmenden Einstellungen zu merken und einen konsistenten Streckgrad beizubehalten. Ausserdem kann eine Instabilität vorliegen und dementsprechend Schmerzen auftreten und die Heilung kann verzögert werden, falls irgendwelche Schraubmuttern durch Zufall unbefestigt bleiben.
Andere Beispiele der eingangs erwähnten, herkömmlichen externen Fixiervorrichtungen, welche Spiel in der Vorrichtung während dem Anlegen, dem Einstellen oder dem Strecken hervorrufen, sind in der SU-A-611612 und desr US-A-2,055,024 beschrieben.
Aufgabe der Erfindung ist es dementsprechend eine externe Fixier Vorrichtung zu schaffen mit einem Streckmechanismus, der eine einstellbare Streckung erlaubt bei gleichzeitiger Aufrechterhaltung einer starren Struktur, d. h. sowohl eine radiale als auch eine axiale Stabilität der gesamten Baugruppe.

KURZE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG

Zur Lösung dieser Aufgabe schafft die Erfindung eine externe Fixiervorrichtung zum starren Unbeweglichmachen eines Knochenbruches während dem linearen Strecken der Knochenbruchstücke, mit einem ersten und einem zweiten äusseren Fixierrahmenteil und wenigstens einem Streckmechanismus zum Miteinanderverbinden des ersten und des zweiten äusseren Fixierrahmenteiles und zum starren Einstellen des zweiten äusseren Fixierrahmenteiles in einem Abstand von dem ersten äusseren Fixierrahmenteil, wobei der Streckmechanismus eine eingängige Gewindestange aufweist, die an dem zweiten äusseren Fixierrahmenteil starr befestigt ist, und einen Drehverbinder auf weist, der die eingängige Gewindestange mit dem ersten äusseren Fixierrahmenteil verbindet, um eine lineare Einstellung des Abstandes zwischen den Rahmenteilen zu erlauben, wobei der Drehverbinder eine Befestigungseinrichtung ist, welche den Streckmechanismus mit dem ersten äusseren Fixierrahmenteil verbindet, und die Befestigungseinrichtung zwei Gewindemuttern auf weist, die sich auf gegenüberliegenden Seiten des ersten äusseren Fixierrahmenteiles befinden, und die eingängige Gewindestange durch die Gewindemuttern ragt und in diese eingeschraubt ist, damit der erste und der zweite äussere Fixierrahmenteil und der Streckmechanismus eine starre Struktur bilden, dadurch gekennzeichnet, dass die Muttern Kunststoffmuttern sind, die ausgelegt sind, um durch einen doppelten Schraubschlüssel gleichzeitig erfasst und gedreht zu werden, damit die Steifheit der starren Struktur während den Einstellen des Abstandes aufrechterhalten wird.
Diese und andere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden nun auführlicher beschrieben mit Bezugnahme auf die nachfolgende, ausführliche Beschreibung der Erfindung und die zugehörigen Zeichnungen.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Die Fig. 1 zeigt eine externe Fixiervorrichtung einer linearen Streckbaugruppe, welche nicht Teil der Erfindung ist, jedoch zum Verständnis der Erfindung beiträgt.
Die Fig. 2 zeigt einen der linearen Streckmechanismen nach Fig. 1 im Längsschnitt (längs der Linie 2-2).
Die Fig. 3A und 3B zeigen eine Ratscheneinrichtung, die zusammen mit dem linearen Streckmechanismus der Fig. 1 benutzt werden kann.
Fig. 4 zeigt eine externe Fixiervorrichtung mit einer linearen Streckbaugruppe gemäss der vorliegenden Erfindung.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG

Bezugnehmend auf Fig. 1, eine externe Fixiervorrichtung 100a zum Durchführen einer linearen Streckung umfasst lineare Streckmechanismen 102a, sowie obere und untere Rahmenteile oder Ringe 106, 108 der externen Fixiervorrichtung. Jeder Ring 106, 108 hat eine Vielzahl von voneinander beabstandeten Löchern 110, wovon eine Anzahl zum Anschluss von Befestigungsanordnungen 112 (die später ausführlicher beschrieben werden) dient, zum Befestigen von querverlaufenden Drähten 114 und/oder Stiften 116. Diese Drähte 114 und/oder Stifte 116 erstrecken sich durch Knochenteile 118a, 118b oder sind in diesen verankert, welche durch die Fixiervorrichtung 100a extern fixiert werden sollen.
Jeder Streckmechanismus 102a hat eine eingängige Gewindestange 120, die in ein Kunststoffeinsatzstück 128 mit einem entsprechenden Innengewinde koaxial eingeschraubt ist, das in einer drehbaren Hülse 122 sitzt. Die Stange 120 ist am oberen Ring 106 befestigt durch Hindurchführung durch eines der Löcher 110 sowie durch zwei Schraubenmuttern 126a, 126b, welche gegen gegenüberliegende Seiten des Ringes 106 festgeschraubt sind. Die Hülse 122 ist drehbar an dem unteren Ring 108 befestigt mittels eines drehbaren Verbinders 124 (welcher noch ausführlicher beschrieben wird). Etwa halbwegs zwischen den Enden der Hülse 122 befindet sich ein eingeschnürter, viereckiger Abschnitt 130, der zum Anlegen eines Werkzeuges (z. B. eines Schraubenschlüssels 134) dienen kann, um die Hülse 122 zu drehen.
Der Streckmechanismus 102a kann auch eine Ratscheneinrichtung 132 umfassen (wie in den Fig. 3A und 3B gezeigt ist und noch im Folgenden beschrieben wird). Die Ratscheneinrichtung 132 verhindert die Rotation der Hülse 122 in einer bestimmten Richtung.
Zur Beschreibung des linearen Streckmechanismus 102a wird nun auf die Fig. 2 Bezug genommen. Die Metall- Kunststoff-Zwischenschicht der Gewindestange 120 und des mit gleichen Gewinde versehenen Kunststoffeinsatzstückes 128 ist in der Fig. 2 im Querschnitt dargestellt. Das Kunststoffeinsatzstück 128 ist in das Ende 122a der drehbaren Hülse 122 eingepresst, die auf gebohrt ist und gegen Rotation in der Hülse 122 oder gegen Herausziehen aus der Hülse 122 gesichert durch Umbördelung des oberen Endes 122b der Hülse 122 (z. B. in Pyramidform) nach dem Einpressen des Einsatzstückes 128 in die Hülse 122.
Mit weiterem Bezug auf die Fig. 2 wird der drehbare Verbinder 124 nun ausführlicher beschrieben. Die drehbare Hülse 122 ist mit dem unterem Ring 108 verbunden durch Einfügen von Kunststoffscheiben 124a und 124b auf gegenüberliegenden Seiten des Ringes 108 und Hindurchführen eines Schraubenbolzens 124c durch das Ringloch 110 und die Kunststoffscheiben 124a, 124b sowie Einschrauben in ein inneres Verriegelungsgewinde 122c (d. h. ein Schraubengewindeeinsatz, der unter dem eingetragenen Warenzeichen HELI-COIL® vertrieben wird) der Hülse 122. Der Schraubenbolzen 124c wird dann in der Hülse 122 festgeschraubt und gegen die Kunststoffscheiben 124a, 124b, um jedes freie Axialspiel zwischen dem Ring 108 und der Hülse 124 auszuschalten. Das innere Verriegelungsgewinde 122c verhindert eine Rotation des Schraubenbolzens 124c unabhängig von der Hülse 122. Dadurch wird verhindert, dass die Einheit des Schraubenbolzens 124c und der Hülse 122 übermässig fest wird (was eine Rotation der Hülse 122 verhindern würde) oder zu lose wird (wodurch ein unerwünschtes freies Axialspiel zwischen dem Ring 108 und der Hülse 120 entstehen könnte). Die Kunststoff Scheiben 124a, 124b werden zusammengedrückt durch den angezogenen Schraubenbolzen 124c und setzen die Reibung wesentlich herab, und tragen dadurch zum Einstellen und Aufrechterhalten einer geeigneten Vorspannung zwischen dem metallischen Schraubenbolzen 124c, der drehbaren Hülse. 122 und dem Ring 108 bei.
Infolge der Metall-Kunststoffzwischenflächen der Hülse 122, der Kunststoff Scheibe 124a und des Ringes 108, sowie des Bolzens 124c, der Kunststoff Scheibe 124b und des Ringes 108, kann die Hülse 122 wahlweise gedreht und dabei gleichzeitig die starre Struktur in Bezug auf den unteren Ring 108 erreicht und beibehalten werden. Diese Steifheit wird des Weiteren beibehalten infolge der Metall- Kunststoffzwischenfläche der Gewindestange 120 und des Kunststoffeinsatzes 128, da die Metallstange 120 fest, und dementsprechend starr bleibt in Bezug auf den oberen Ring 106.
Die Gewindestange 120 hat an ihrem Ende eine sechseckige Steckfassung 120a, um die Stange 120 in die Hülse 122 hinein- oder aus dieser herauszudrehen mittels eines herkömmlichen Sechskantschraubenschlüssels (nicht dargestellt). Solche Einstellungen sind oft erforderlich bei der Anfangseinstellung oder Befestigung eines linearen Strechmechanismus 102a an den Ringen 106, 108, da der Eingriff zwischen dem Kunststoffeinsatzstück 128 und der Gewindestange 120 so schwergängig ist, dass eine Rotation der Stange 120 mit den blossen Fingern zum Hineinschrauben in die Hülse 122 oder Herausdrehen aus derselben nicht möglich ist. Dagegen bietet der grössere Durchmesser der drehbaren Hülse 122 aber einen ausreichend grossen Hebelarm, so dass die Hülse 122 mit den blossen Fingern auf der Stange 120 gedreht werden kann, nachdem die Stange 120 durch die Schraubenmuttern 126a und 126b an dem Ring 106 befestigt ist.
In den Fig. 3A und 3B ist die Ratscheneinrichtung 132 ausführlicher dargestellt. Die Ratscheneinrichtung 132 hat einen kreisförmigen Ring 132a, der um die drehbare Hülse 122 befestigt ist durch Festklemmen mittels einer Stellschraube 132b mit Sechskantfassung. Der kreisförmige Ring 132a sitzt über einem Kreisbogenstück 132c, das auch koaxial zu der Hülse 122 ist. Dieses Kreisbogenstück 132c hat einen einseitig abgeschrägten Zahn 132d, der mit ähnlich geformten Kerben 132e in der unteren Kante des Kreisringes 132a zusammenwirkt. Ein Ansatz 132f erstreckt sich von dem Kreisbogenstück 132c und hat einen nach unten vorstehenden Stift 132g, der in ein Loch 110 in dem unteren Ring 108 eingreift. Eine Schraubenfeder 132h ist um den Stift 132g angeordnet und drückt das Kreisbogenstück 132c nach oben. Demgemäss erlaubt der Zahn 132d in Zusammenwirkung mit den Kerben 132e eine Rotation der Hülse 122 und dementsprechend des Kreisringes 132a in nur einer Richtung.
Diese Ratscheneinrichtung 132 bietet den Vorteil, dass die Hülse 122 um kalibrierte Winkelbeträge gedreht werden kann, d. h. durch Hören der "Knackgeräusche" beim Einschnappen des Zahnes 132d in eine der Kerben 132e während der Rotation der Hülse 122. Auf diese Weise kann der Benutzer der externen Fixiervorrichtung 100a kalibrierte Einstellungen des Streckmechanismus 102a ausführen ohne Zuhilfenahme von Werkzeugen und ohne Bruchteile der Umdrehungen der Hülse 122 zählen zu müssen. Es ist lediglich erforderlich die Anzahl der Knackgeräusche zu zählen, um zu wissen ob und wann eine ausreichende Einstellung erfolgt ist.
Die Fig. 4 zeigt eine externe Fixiervorrichtung 100b zur Durchführung einer linearen Streckung mit einer linearen Streckeinrichtung gemäss der vorliegenden Erfindung mit einem linearen Streckmechanismus 102b eines anderen Typs sowie oberen und unteren Rahmenteilen, oder Ringen, 106 und 108 der äusseren Fixiervorrichtung. Diese Ausführung des linearen Streckmechanismus 102b ist besonders geeignet in Fällen wo der initiale oder anfängliche Abstand zwischen den Ringen 106, 108 sowie die Verlängerung gering sind. In solchen Fällen ist die eingängige Gewindestange 120 an einem Ring 106 durch zwei Schraubmuttern 126a, 126b, wie oben beschrieben, befestigt und ragt durch ein Loch 110 in dem anderen Ring 108 und ist daran befestigt mittels zwei selbstsichernden Kunststoffblockiermuttern 136a, 136b, welche gegen gegenüberliegende Seiten des Ringes 108 festgezogen sind. Die Seitenflächen der Kunststoffmuttern 136a, 136b sind miteinander ausgerichtet zum gleichzeitigen Erfassen und Drehen in der gewünschten Richtung durch einen Doppelschlüssel 138.
Die Gewindestangen 120 (Fig. 1 und 4) bestehen aus Metall, vorzugsweise rostfreiem Stahl. Die drehbare Hülse 122 (Fig. 1) ist aus Metall, vorzugsweise Aluminium gefertigt. Die verschiedenen Kunststoffeinsatzstücke 128 (Fig. 1), Kunststoffscheiben 124a, 124b (Fig. 2), und Kunststoffschraubenmuttern 136a, 136b (Fig. 4) sind vorzugsweise gefertigt aus Nylon (z. B. Nylon 6/6), Polyphenylensulfid, Polyamid oder Polyimid. Andere Kunststoffe mit ähnlichen Elastizitätseigenschaften können ebenfalls eingesetzt werden.
Es wird darauf hingewiesen, dass die Ausdrücke "oben" und "unten", in Zusammenhang mit den zwei externen Fixierringen 106, 108 nur zum Zwecke der Beschreibung benutzt wurden, und nicht einschränkend auszulegen sind hinsichtlich ihrer tatsächlichen Lage und Orientierung in Bezug aufeinander.

Claims

1. Externe Fixiervorrichtung zum starren Unbeweglichmachen eines Knochenbruches während dem linearen Strecken der Knochenbruchstücke, mit einem ersten und einem zweiten äusseren Fixierrahmenteil (108, 106) und wenigstens einem Streckmechanismus (102a; 102b) zum Miteinander verbinden des ersten und des zweiten äusseren Fixierrahmenteiles (108, 106) und zum starren Einstellen des zweiten äusseren Fixierrahmenteiles (106) in einem Abstand von dem ersten äusseren Fixierrahmenteil (108), wobei der Streckmechanismus (102a; 102b) eine eingängige Gewindestange (120) aufweist, die an dem zweiten äusseren Fixierrahmenteil (106) starr befestigt ist, und einen Drehverbinder (124) aufweist, der die eingängige Gewindestange (120) mit dem ersten äusseren Fixierrahmenteil (108) verbindet, um eine lineare Einstellung des Abstandes zwischen den Rahmenteilen (108, 106) zu erlauben, wobei der Drehverbinder (124) eine Befestigungseinrichtung ist, welche den Streckmechanismus (102a; 102b) mit dem ersten äusseren Fixierrahmenteil (108) verbindet, und die Befestigungseinrichtung zwei Gewindemuttern (136a, 136b) aufweist, die sich auf gegenüberliegenden Seiten des ersten äusseren Fixierrahmenteiles (108) befinden, und die eingängige Gewindestange (120) durch die Gewindemuttern ragt und in diese eingeschraubt ist, damit der erste und der zweite äussere Fixierrahmenteil (108, 106) und der Streckmechanismus (102a; 102b) eine starre Struktur bilden, dadurch gekennzeichnet, dass die Muttern (136a, 136b) Kunststoffmuttern (136a, 136b) sind, die ausgelegt sind, um durch einen doppelten Schraubschlüssel (138) gleichzeitig erfasst und gedreht zu werden, damit die Steifheit der starren Struktur während dem Einstellen des Abstandes aufrechterhalten wird.

2. Externe Fixiervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kunststoffmuttern (136a, 136b) selbstsichernde Blockiermuttern sind.