DE3722595A1

DE3722595A1 - Device for the external fixation of bone fragments

Info

Publication number: DE3722595A1
Application number: DE19873722595
Authority: DE
Inventors: Robert Sturtzkopf
Original assignee: Robert Sturtzkopf
Current assignee: STURTZKOPF, ROBERT, DR., 8000 MUENCHEN, DE STEDTFE
Priority date: 1987-07-08
Filing date: 1987-07-08
Publication date: 1989-01-19

Abstract

In a device for the external fixation of bone fragments the friction between the two telescopically engaged bodies is reduced by a special coating of a mechanically resistant material to such an extent that adjustment of the device without any risk of becoming stuck is possible under any condition. In a preferred embodiment, the telescopic bodies comprise two parallel guide columns slidingly guided in coated bushes.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum externen Festlegen von Knochenfragmenten gemäß dem Oberbegiff des Patentanspruchs 1.The invention relates to a device for the external setting of Bone fragments according to the preamble of claim 1.

Derartige als Fixateure bezeichnete Vorrichtungen sind bekannt. Zur Befestigung des Fixateurs werden in jedes Knochenfragment in einem Abstand beidseitig der Bruchstelle Schrauben eingedreht, an denen der Fixateur mittels Klemmbacken befestigt wird. Der Fixa teur selbst besteht bei bekannten Vorrichtungen aus einer Füh rungssäule, die gleitend in einer Bohrung eines Außenkörpers auf genommen ist. Die Führungssäule ist mit einer Nut versehen, in welche eine Feststellschraube greift. Damit sind die beiden teleskop artig ineinandergreifenden Körper gegen Verdrehen gesichert und in Längsrichtung feststellbar. Zwischen den Klemmbacken und den Teleskopkörpern ist noch ein dreiachsiges Gelenk in Form eines Kugelgelenks vorgesehen. Mittels des Fixa teurs lassen sich nun extern die beiden Knochenfragmente gegenseitig ausrichten und in der ausgerichteten Lage un verrückbar festlegen. Es werden somit alle auf die Knochen fragmente einwirkenden Kräfte über den Fixateur und nicht über den Bruchspalt übertragen.Such devices, known as fixators, are known. In order to fix the fixator in each bone fragment screws screwed in at a distance on both sides of the break point to which the fixator is attached using clamping jaws. The fixa expensive itself consists of a Füh in known devices pillar that slides into a bore in an outer body is taken. The guide column is provided with a groove, in which grips a locking screw. This makes the two telescopic like interlocking body secured against twisting and lockable in the longitudinal direction. Between the jaws and the telescopic bodies is still a three-axis joint provided in the form of a ball joint. By means of the Fixa The two bone fragments are now more expensive align each other and in the aligned position set to move. It will all be on your bones forces acting on the fixator and not fragments transmitted through the fracture gap.

In dem nun beginnenden Heilungsprozeß bildet sich in dem Bruchspalt zwischen den beiden Knochenfragmenten zunächst eine bindegewebsartige Substanz, bis dann der Bruchspalt endgültig von Knochensubstanz durchbaut wird. Für den Hei lungsprozeß ist es förderlich, daß nach einer bestimmten Zeit der Fixateur gelöst wird und die Bruchstelle durch Auf bringen von Kräften gestaucht werden kann. Im ständig unbe lasteten Zustand der Bruchstelle besteht nämlich die Gefahr, daß die Bildung von Knochensubstanz im Bruchspalt verzögert wird und die Bruchstelle elastisch bleibt. Um dies zu ver hindern, ist eine Belastung durch Stauchen erforderlich, die durch Lösen des Fixateurs herbeigeführt wird.In the healing process that now begins, forms in the Fracture gap between the two bone fragments initially a connective tissue-like substance, until then the fracture gap is finally built up by bone substance. For the hei development process, it is beneficial that after a certain Time the fixator is released and the break point by opening bring forces can be compressed. Im constantly unbe there is a risk that that the formation of bone in the fracture gap is delayed and the break remains elastic. To ver this prevent strain from upsetting, which is brought about by loosening the fixator.

Die Annäherung der beiden Knochenfragmente nach Lösen des Fixateurs, also die Verengung des Bruchspaltes, kann von einem bekannten Weggeber gemessen werden, der an den beiden teleskopartigen Körpern des Fixateurs zu diesem Zweck be festigt werden kann. Es handelt sich dabei um sehr geringe Wege, die in der Größenordnung von wenigen Millimetern und darunter liegen. Die gemessene Stauchung gibt einen Hin weis über den Verlauf des Heilungsprozesses.The approach of the two bone fragments after loosening the Fixateurs, i.e. the narrowing of the fracture gap, can be from a known displacement sensor can be measured, the two telescopic bodies of the fixator for this purpose be can be consolidated. It is very small Paths on the order of a few millimeters and lie below. The measured compression gives an indication knows about the course of the healing process.

Ein wesentlicher Nachteil der bekannten Fixateure besteht darin, daß sich die Teleskopkörper verklemmen. Dies hat zur Folge, daß nach dem Lösen der Feststellschraube die Belastung sehr stark erhöht werden muß, bis der Klemmwider stand überwunden wird und die Teleskopkörper gängig gewor den sind. Dies bedeutet aber in der Praxis eine ruckartige Bewegung, die durchaus zu neuen Verletzungen im Bereich der Bruchstelle führen kann, die dem Patienten Beschwerden verursachen und den Heilungsprozeß verschlechtern können.A major disadvantage of the known fixators is in that the telescopic body jams. this has the consequence that after loosening the locking screw Load must be increased very much until the clamping resistance is overcome and the telescopic body became common that are. In practice, however, this means jerky Movement that may cause new injuries in the area Breakage can cause discomfort to the patient cause and worsen the healing process.

Der Erfindung liegt demzufolge die Aufgabe zugrunde, die Vorrichung der eingangs geschilderten Art so auszubilden, daß ein Verklemmen nicht eintritt und die Verschiebung der beiden Teleskopkörper des Fixateurs stets proportional der aufgebrachten Last ist. Insbesondere soll also schon bei sehr geringen aufgebrachten Kräften eine hierzu propor tionale Nachstellung des Fixateurs erfolgen können. The invention is therefore based on the object To design the device of the type described at the beginning that jamming does not occur and the displacement of the two telescopic bodies of the fixator always proportional to the applied load. In particular, should already be at very low applied forces a proportions to this tional adjustment of the fixator can take place.

Die genannte Aufgabe ist erfindungsgemäß durch die Merk male im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 gelöst.According to the invention, this object is achieved by the note male solved in the characterizing part of claim 1.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.Advantageous further developments of the invention result from the subclaims.

Mit einer entsprechenden Hartstoffbeschichtung lassen sich die Reibeigenschaften zwischen den Teleskopkörpern so ver bessern, daß zufriedenstellende Gleiteigenschaften des Fixateurs erzielt werden nd es keiner Losbrechkraft mehr bedaf, bis der Anfangsreibwiderstand überwunden wird, so daß eine Nachstellung des Fixateurs unter der Stauchbe lastung durchführbar ist. Vorzugsweise handelt es sich bei der Hartstoffbeschichtung um eine diamantartige Kohlenstoff schicht, die nach einem bekannten Verfahren (DE-PS 34 21 739) niedergeschlagen wird. Derartige Schichten zeichnen sich durch eine außerordentlich große Härte aus, so daß der Widerstand gegen Verschleiß wesentlich erhöht ist, ferner durch einen sehr niedrigen Reibkoeffizienten, ohne daß es eines Schmiermittels bedarf und auch durch eine wesentliche Erhöhung der Lebensdauer bei äußerst geringer Schichtdicke. Insbesondere ist die Wartungsfreiheit hervorzuheben, die gerade für den Einsatzzweck von großer praktischer Bedeu tung ist. With an appropriate hard material coating the frictional properties between the telescopic bodies so ver improve that satisfactory sliding properties of the Fixateurs are achieved and there is no more breakaway force need until the initial frictional resistance is overcome, so that a re-adjustment of the fixator under the upsetting load is feasible. It is preferably the hard coating around a diamond-like carbon layer by a known method (DE-PS 34 21 739) is put down. Such layers stand out by an extraordinarily great hardness, so that the Resistance to wear is significantly increased, furthermore through a very low coefficient of friction without it needs a lubricant and also by an essential one Increased service life with extremely thin layers. In particular, the freedom from maintenance should be emphasized, which of great practical importance especially for the purpose tung is.

Das Aufbringen einer derartigen Hartstoffbeschichtung ist in der vorgenannten Patentschrift erläutert, in der als Anwendungsbeispiel die Vergütung von optischen Linsen, Spiegeln oder dergleichen genannt ist.The application of such a hard material coating is in the aforementioned patent specification, in which as Application example the coating of optical lenses, Mirroring or the like is called.

Es können aber auch andere Hartmetallbeschichtungen in Be tracht gezogen werden.But there can also be other hard metal coatings in Be traditional costume.

Vorteilhafterweise wird in den äußeren Teleskopkörper eine Gleitbuchse eingesetzt, deren Innenwandung mit der Hart stoffbeschichtung versehen ist. Dabei ist es ausreichend, wenn die Gleitbuchse sich nur über eine Teillänge der Boh rungslänge im äußeren Teleskopkörper erstreckt.A is advantageously in the outer telescopic body Slide bushing used, the inner wall with the hard fabric coating is provided. It is sufficient if the sliding bush is only over a partial length of the Boh length in the outer telescopic body.

Ferner werden die Eigenschaften des Fixateurs verbessert, wenn für den inneren Teleskopkörper zwei parallele Führungs säulen vorgesehen werden, die in getrennten Bohrungen des äußeren Teleskopkörpers geführt und in beschichteten Gleit buchsen gelagert sind. Dadurch ist der Widerstand gegenüber einem am Fixateur angreifenden Drehmoment außerordentlich erhöht, auf den Fixateur einwirkende Kippmomente werden verringert und insgesamt wird einer Klemmgefahr entgegen gewirkt.Furthermore, the properties of the fixator are improved, if two parallel guides for the inner telescopic body columns are provided, which are in separate holes of the outer telescopic body and in coated sliding bushings are stored. This is the resistance to a torque acting on the fixator is extraordinary increased tilting moments acting on the fixator reduced and overall a risk of pinching is counteracted worked.

In diesem Fall braucht die Festklemmschraube nurmehr die Feststellkräfte in Längsrichtung des Fixateurs zu liefern, hat also keine mehr in Drehrichtung wirkende Kräfte aufzu nehmen. Auch dadurch werden die Führungseigenschaften des erfindungsgemäßen Fixateurs verbessert.In this case, the clamping screw only needs that To deliver locking forces in the longitudinal direction of the fixator, has no more forces acting in the direction of rotation to take. This also makes the leadership characteristics of the fixators according to the invention improved.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigtExemplary embodiments of the invention are described below the drawing explained in more detail. It shows

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines an Knochenfrag menten befestigten Fixateurs in einer ersten Aus führungsform, Fig. 1 is a schematic representation of bone fixator Frag elements mounted in a first one of the form of a guide,

Fig. 2 eine Seitenansicht, teilweise im Schnitt, eines Fixateurs in einer zweiten bevorzugten Ausführungs form und Fig. 2 is a side view, partly in section, of a fixator in a second preferred embodiment and

Fig. 3 einen Schnitt längs der Linie 3-3 in Fig. 2. Fig. 3 is a section along the line 3-3 in FIG. 2.

In Fig. 1 sind die beiden Knochenfragmente 2 und 3 über einen Bruchspalt 4 voneinander getrennt. Ein Fixateur, der aus einem äußeren teleskopartigen Körper 6 mit einer Boh rung 7 besteht, in der ein als Führungssäule 8 ausgebilde ter innerer teleskopartiger Körper gleitend verschiebbar ist, weist beidseits Klemmbacken 9 und 10 auf, mit denen der Fixateur an Schrauben 11 befestigt ist, die im Knochen fragment 2 bzw. 3 befestigt sind. Zwischen der Führungs säule 8 und den Klemmbacken 9 ist ein nicht dargestelltes Kugelgelenk vorgesehen. Dies ist auch zwischen der Klemm backe 10 und dem äußeren Teleskopkörper 6 angeordnet, so daß hierüber eine entsprechende Ausrichtung und Anpassung erfolgen kann.In Fig. 1, the two bone fragments 2 and 3 are separated from one another via a fracture gap 4 . A fixator, which consists of an outer telescopic body 6 with a drilling tion 7 , in which a trained as a guide column 8 ter inner telescopic body is slidably has on both sides clamping jaws 9 and 10 , with which the fixator is attached to screws 11 , which are fixed in the bone fragment 2 or 3 . Between the guide column 8 and the jaws 9 , a ball joint, not shown, is provided. This is also arranged between the clamping jaw 10 and the outer telescopic body 6 , so that appropriate alignment and adjustment can take place.

Es ist ferner eine Feststellschraube 12 vorgesehen, die in eine Nut 14 der Führungssäule 8 eingreift. Damit ist ein Verdrehen der beiden Teleskopkörper 6 und 8 gegeneinander vermieden und kann die Vorrichtung in Längsrichtung arre tiert werden.A locking screw 12 is also provided, which engages in a groove 14 of the guide column 8 . This prevents twisting of the two telescopic bodies 6 and 8 against one another and the device can be locked in the longitudinal direction.

Ferner ist in Fig. 1 ein Wegmeßgeber 15 dargestellt, der am Fixateur lösbar befestigt ist.Further 1, a position encoder 15 is shown in Fig., Which is releasably attached to the fixator.

Insoweit entspricht die Vorrichtung dem Stand der Technik. Zusätzlich ist nun in dieser Ausführungsform die Bohrung 7 und die Führungssäule 8 jeweils mit der eingangs genannten diamantartigen Kohlenstoffbeschichtung versehen. Dadurch sinkt der Reibwert zwischen den beiden Teleskopkörpern so stark, daß ein Klemmen vermieden ist und schon bei kleinen Belastungen die Führungssäule 8 verschiebbar ist.In this respect, the device corresponds to the prior art. In addition, in this embodiment, the bore 7 and the guide column 8 are each provided with the diamond-like carbon coating mentioned above. As a result, the coefficient of friction between the two telescopic bodies drops so much that jamming is avoided and the guide column 8 can be displaced even with small loads.

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Fig. 2 und 3 dargestellt. Hierbei sind wiederum die Klemmbacken 9 und 10 des Fixateurs in der in Fig. 1 darge stellten Weise an den Knochenfragmenten 2 und 3 festlegbar. Der äußere Teleskopkörper 6 ist über ein Kugelgelenk 20 mit der Klemmbacke 10 verbunden. Einzelheiten des Kugel gelenks sind nicht dargestellt. Mittels einer einen Exzen ter betätigenden Feststellschraube 21 kann das Kugelgelenk arretiert werden.A preferred embodiment of the invention is shown in FIGS. 2 and 3. Here again, the jaws 9 and 10 of the fixator can be fixed in the manner shown in FIG. 1 to the bone fragments 2 and 3 . The outer telescopic body 6 is connected to the jaw 10 via a ball joint 20 . Details of the ball joint are not shown. By means of a locking screw 21 actuating an eccentric, the ball joint can be locked.

Der äußere Teleskopkörper 6 weist zwei parallele nebenein anderliegende Bohrungen 23 und 24 auf, in deren oberen Hälfte jeweils eine Buchse 25, 26 eingesetzt ist, die auf ihren Innenseiten mit der genannten Hartstoffbeschichtung versehen sind.The outer telescopic body 6 has two parallel adjacent holes 23 and 24 , in the upper half of which a bushing 25, 26 is inserted, which are provided on the inside with the hard material coating mentioned.

Der äußere Teleskopkörper 6 besteht aus Aluminum, die Gleitbuchsen 25 und 26 sind aus rostfreiem gehärtetem Stahl gefertigt.The outer telescopic body 6 is made of aluminum, the sliding bushes 25 and 26 are made of stainless hardened steel.

Auch die Klemmbacken 9 sind über ein übliches Kugelgelenk 28 mit dem inneren Teleskopkörper 8 verbunden, der zwei Führungssäulen 30 aufweist, die ebenfalls aus rostfreiem gehärtetem Stahl bestehen und die mit der genannten Hart stoffbeschichtung versehen sind. The jaws 9 are connected via a conventional ball joint 28 to the inner telescopic body 8 , which has two guide columns 30 , which also consist of stainless hardened steel and which are provided with the hard material coating mentioned.

Wie aus Fig. 3 erkennbar ist, ist eine Führungssäule 30 mit einer Abflachung 31 versehen, mit der das Ende 32 einer Feststellschraube 34 zusammenwirkt, die zum Feststellen des Fixateurs in Längsrichtung in einem Gewinde 35 des äußeren Teleskopkörpers 6 einschraubbar ist.As can be seen from FIG. 3, a guide column 30 is provided with a flat 31 , with which the end 32 of a locking screw 34 cooperates, which can be screwed into the thread 35 of the outer telescopic body 6 in the longitudinal direction to lock the fixator.

Der in Fig. 1 dargestellte Wegmeßgeber ist in nicht näher dargestellter Weise lösbar an den beiden Teleskopkörpern befestigt. Es handelt sich dabei vorzugsweise um einen di gital arbeitenden Geber, der mit einer LED-Anzeige und einem Rechner versehen ist, der den Mittelwert der jeweils vorgenommenen Messungen errechnet. Dies bringt eine erheb liche Erleichterung mit sich, da die beispielsweise bei gleicher Belastung wiederholt durchgeführten Messungen der Länge kleine Unterschiede aufweisen, die automatisch durch den Rechner gemittelt werden.The encoders shown in FIG. 1 is releasably secured in a manner not shown to the two telescopic bodies. It is preferably a digitally working encoder which is provided with an LED display and a computer which calculates the average of the measurements carried out in each case. This brings considerable relief, since the measurements of the length that are carried out repeatedly under the same load, for example, have small differences that are automatically averaged by the computer.

Claims

1. Device for the external setting of bone fragments th with two telescopically interlocking bodies, each of which is attached to the bone fragment via a joint, which are secured against mutual rotation and can be locked in the longitudinal direction, characterized in that at least on one of the telescopic bodies ( 6, 8 ) a coating in the form of a hard material coating with great hardness and very low coefficient of friction is applied.

2. Device according to claim 1, characterized in that the coating is a diamond-like carbon stratification is.

3. Apparatus according to claim 1 or 2, characterized in that the coating is arranged as an inner coating on a socket ( 25 ) which is used in the outer telescopic body ( 6 ).

4. The device according to claim 3, characterized in that the bushing is made of hardened stainless steel.

5. The device according to claim 3 or 4, characterized records that the socket in the upper half of the Boh tion of the outer telescopic body is used.

6. Device according to one of claims 1 to 5, characterized in that the outer telescopic body ( 6 ) consists of aluminum.

7. Device according to one of claims 1 to 6, characterized in that the inner telescopic body ( 8 ) consists of hardened stainless steel.

8. Device according to one of claims 1 to 7, characterized in that the coating is arranged as an outer coating device on the inner telescopic body ( 8 ).

9. Device according to one of claims 1 to 8, characterized in that the inner telescopic body ( 8 ) consists of two parallel guide columns ( 30 ) which are each slidably guided in a socket ( 25, 26 ) of the outer telescopic body ( 6 ).

10. The device according to claim 9, characterized in that the guide columns ( 30 ) are cylindrical.

11. The device according to claim 9 or 10, characterized in that a guide column ( 30 ) is provided with a flattening, from which a locking screw ( 34 ) can be applied.

12. The device according to one of claims 1 to 11, characterized in that a displacement encoder ( 15 ) is releasably attached to the telescopic bodies, which display with an LED and is provided with an averager.