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Dokumentenidentifikation DE69828379T2 12.01.2006
EP-Veröffentlichungsnummer 0000948292
Titel PLATTE FÜR ORTHOPÄDISCHEN FIXATEUR
Anmelder Smith & Nephew, Inc., Memphis, Tenn., US
Erfinder TAYLOR, Charles, J., Memphis, US;
TAYLOR, S., Harold, Memphis, US
Vertreter Murgitroyd & Company, 48149 Münster
DE-Aktenzeichen 69828379
Vertragsstaaten AT, BE, CH, DE, DK, ES, FI, FR, GB, GR, IE, IT, LI, LU, MC, NL, PT, SE
Sprache des Dokument EN
EP-Anmeldetag 19.10.1998
EP-Aktenzeichen 989523766
WO-Anmeldetag 19.10.1998
PCT-Aktenzeichen PCT/US98/22069
WO-Veröffentlichungsnummer 0099020193
WO-Veröffentlichungsdatum 29.04.1999
EP-Offenlegungsdatum 13.10.1999
EP date of grant 29.12.2004
Veröffentlichungstag im Patentblatt 12.01.2006
IPC-Hauptklasse A61B 17/62(2006.01)A, F, I, ,  ,  ,   

Beschreibung[de]

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Platte zur Verwendung als Teil einer externen Fixiervorrichtung und insbesondere auf ein einzigartiges Lochmuster innerhalb der Platte.

Traditionelle kreisförmige, externe Ring-Fixiervorrichtungen bestehen aus Ilizarov-Vorrichtungen, die auf einem externen Umfangs-Fixiersystem basieren, das von G. A. Ilizarov in den frühen 1950ern offenbart wurde. Das Ilizarov-System umfasst mindestens zwei Ringe oder „Halos", die ein Körperglied eines Patienten (z. B. ein Bein eines Patienten) umschließen, Verbindungsstangen, die sich zwischen den zwei Ringen erstrecken, Transfixionsstifte, die sich durch die Knochenstruktur des Patienten erstrecken, und Verbindungselemente zum Verbinden der Transfixionsstifte mit den Ringen. Die Verwendung des Ilizarov-Systems zum Umgang mit Abknickung, Translation und Drehung ist in „Basic Ilizarov Techniques", Techniques in Orthopaedics®, Band 5, Nr. 4, Dezember 1990, Seiten 55-59 offenbart.

Das beispielsweise in US 5,275,598 beschriebene Ilizarov-System stellt einen externen Fixierrahmen bereit, der die graduelle Korrektur entlang und um sechs Achsen ermöglicht; jedoch erfordern derartige Rahmen viele Teile und sind im klinischen Zusammenhang relativ kompliziert zu bauen und zu verwenden. Zusätzlich müssen externe orthopädische Fixatoren wie etwa Ilizarov-Rahmen häufig nach ihrer ersten Anwendung modifiziert werden. Eine derartige Modifikation kann notwendig sein, um von einer Korrekturachse auf eine andere umzustellen. Als Alternative können derartige Modifikationen die Umstellung von einer Art von Rahmen zur anfänglichen Einstellung des auf eine Last tragende Rahmenart ermöglichen, da einige der Korrekturkonfigurationen nicht stabil genug sind, um Last zu tragen.

Die in den Ilizarov-Vorrichtungen verwendeten Ringe umfassen eine Vielzahl von mit Abstand angeordneten Öffnungen oder Löchern, die die Befestigung verschiedener Zusatzteile an der Vorrichtung ermöglichen. Das Muster von Ilizarov-Ringlöchern wird vor allem als Funktion des Durchmessers des Rings bestimmt. Herkömmliches Wissen lehrt, dass der Ring bei jedem gegebenen Durchmesser die Höchstzahl von im gleichen Abstand bogenförmig positionierten Löchern umfassen sollte. Fachleute auf dem Gebiet glauben, dass ein derartiges Positionieren der Löcher dem Chirurgen den größten Grad an Flexibilität beim Konstruieren der oftmals komplizierten und aufwendigen Ilizarov-Rahmenkonfiguration bereitstellt. Obwohl die Ilizarov-Ringlöcher im gleichen Abstand um einen Kreis angeordnet sind, sind sie auf eine solche Weise positioniert, dass die Lage eines beliebigen gegebenen Lochs relativ zu einem anderen Loch auf daran befestigten zusätzlichen Ringen voltständig ohne Bedeutung ist.

Die Anmelder haben vor kurzem eine neue externe Fixiervorrichtung entwickelt, die als externer Taylor Spatial FrameTM-Fixator bekannt ist. Diese Vorrichtung ist in der gewährten U.S. Patentanmeldung Eingangsnummer 08/782,731 mit dem Titel „Orthopaedic Fixation Device" beschrieben und beansprucht. Zusätzlich haben die Anmelder eine einzigartige Methode zur Verwendung des Taylor Spatial FrameTM-Fixators entwickelt, die der Gegenstand der gewährten U.S. Patentanmeldung Eingangsnummer 08/726,713 mit dem Titel „Method of Using An Orthopaedic Fixation Device" ist. Wie in diesen älteren Patenten offenbart, besteht der Taylor Spatial FrameTM-Fixator in seiner bevorzugten Ausführungsform aus zwei Ringplatten, die durch sechs Stützen mit einstellbarer Länge untereinander verbunden sind. Diese Vorrichtung kann konfiguriert werden, um eine quasi unendliche Anzahl von Deformitäten zu korrigieren, von denen jede ansonsten die Konstruktion eines patientenspezifischen Ilizarov-Rahmens erfordert hätte.

Wie bei dem Ilizarov-Fixator des Stands der Technik umfassen die Platten des Taylor Spatial FrameTM-Fixators eine Vielzahl von mit Abstand angeordneten Öffnungen oder Löchern dahindurch zum Befestigen von Zusatzteilen an der Vorrichtung. Zusätzlich umfassen die Platten eine Vielzahl von Hohlräumen oder Löchern zum Befestigen der Stützen an den Ringen. Die Anmelder haben nun ein einzigartiges Lochplatzierungsmodell für die Taylor Spatial FrameFM-Fixatorringe entwickelt. Dieses einzigartige Lochplatzierungsmodell nutzt die einzigartige Beschaffenheit des Taylor Spatial FrameTM-Fixators und die einzigartige Methode der Verwendung desselben, und stellt gegenüber den unsystematisch platzierten Lochmustern, die in Ilizarov-Ringen benutzt werden, wesentliche Vorteile bereit.

Es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, eine neuartige externe Fixierplatte bereitzustellen, die als Teil des Taylor Spatial FrameTM-Fixators verwendet werden kann und die einzigartige Methode der Verwendung des Taylor Spatial FrameTM-Fixators erleichtert.

Es ist ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung, eine neuartige externe Fixierplatte bereitzustellen, die leicht herzustellen ist und den Konstruktionsvorgang des Fixators vereinfacht.

Es ist ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung, eine neuartige externe Fixierplatte bereitzustellen, die gegenüber Entwürfen des Stands der Technik verschiedene klinische Vorteile bietet, indem ein zweckmäßiger Bezugsrahmen bereitgestellt wird, der einem Chirurgen bei der Planung vor der Operation und der chirurgischen Anwendung der Vorrichtung hilft.

Es ist ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung, ein System von Platten bereitzustellen, in dem jede Platte innerhalb des Systems einzigartige symmetrische Eigenschaften und eine gemeinsame Abstandsanordnung der Löcher bietet.

Es ist ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung, ein Lochmodell für eine externe Fixierplatte bereitzustellen, das eine klare geometrische Beziehung zwischen den Löchern auf einer derartigen Platte relativ zu anderen Löchern auf derselben Platte oder Löchern auf daran befestigten Platten bereitstellt.

Diese und anderen Ziele werden durch eine Fixierplatte realisiert, die eine Vielzahl von darauf befindlichen Befestigungsmechanismen umfasst. Der Befestigungsmechanismus kann vorzugsweise aus einer Vielzahl von im gleichen Abstand angeordneten und symmetrisch positionierten Löchern bestehen. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform umfasst die vorliegende Erfindung eine Platte mit einem Körperabschnitt, der eine Vielzahl von im Wesentlichen im gleichen Abstand angeordneten Öffnungen oder Löchern, die darin bogenförmig positioniert sind, umfasst. Die Löcher sind entworfen, um die Befestigung einer Vielzahl von Stützen mit einstellbarer Länge, die eine oder mehrere Platten untereinander verbinden, und die Befestigung von verschiedenen Zusatzteilen an den Platten zu erleichtern. Die Stützenlöcher und die Zusatzteillöcher können ununterscheidbar sein, oder sie können unterschiedlich sein. Die Anordnung der Löcher stellt eine dreifache Symmetrie und vorzugsweise eine 2 × 3 Symmetrie bereit. Auf der Basis einer definierten geometrischen Beziehung zwischen Plattenlöchern kann ein System von Platten entworfen werden, das eine dreifache Symmetrie oder eine 2 × 3 Symmetrie bietet.

Gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein orthopädisches räumliches Fixiersystem zum Halten von Elementen bereitgestellt, das eine Vielzahl von Fixierplatten beinhaltet, wobei jede Platte einen Körperabschnitt mit n darin positionierten Löchern umfasst, wobei die Löcher im Wesentlichen entlang einem Bogen von &agr;° eines Kreises, der durch einen Durchmesser d definiert ist, positioniert sind, und die Schnurlänge zwischen benachbarten Löchern im Wesentlichen gleich l ist, und

und wobei der Durchmesser d für jede Platte innerhalb des Systems einzigartig ist und der Wert für n(360/&agr;) für jeden aufeinander folgenden Plattendurchmesser d in dem System ein Vielfaches von 3 ist.

Die vorliegende Erfindung wird nun lediglich mittels Beispielen und unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben.

1 ist eine Draufsicht auf eine Platte gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.

2 ist eine perspektivische Ansicht einer externen Fixiervorrichtung, in der eine Ausführungsform der neuartigen Platte der vorliegenden Erfindung inkorporiert ist.

3 ist eine vergrößerte Ansicht eines Abschnitts von einer der in 2 gezeigten Platten.

4 ist eine perspektivische Ansicht einer externen Fixiervorrichtung, in der eine alternative Ausführungsform der neuartigen Platte der vorliegenden Erfindung inkorporiert ist.

5 ist eine vergrößerte Ansicht eines Abschnitts einer Platte der vorliegenden Erfindung und veranschaulicht die geometrische Beziehung zwischen zwei benachbarten Löchern.

6 ist eine Draufsicht auf eine Platte gemäß einer alternativen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.

7 ist eine Draufsicht auf eine Platte gemäß einer alternativen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.

8 ist eine Draufsicht auf eine Platte gemäß einer alternativen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.

9 ist eine Draufsicht auf eine Platte gemäß einer alternativen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.

10 ist eine Draufsicht auf eine Platte gemäß einer alternativen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.

11 ist eine perspektivische Ansicht einer externen Fixiervorrichtung, in der eine alternative Ausführungsform der neuartigen Platte der vorliegenden Erfindung inkorporiert ist.

Aufgrund der einzigartigen Beschaffenheit des Taylor Spatial FrameTM-Fixators und der einzigartigen Methode der Verwendung des Taylor Spatial FrameTM-Fixators ist die Position eines gegebenen Lochs relativ zu einem anderen Loch, entweder auf derselben Platte oder einer anderen Platte, sehr wichtig. Tatsächlich haben wir herausgefunden, dass die korrekte Positionierung der Löcher die Herstellungs- und Vorrichtungskonstruktionsvorgänge vereinfachen kann, die Methode für die Verwendung der Vorrichtung durch das Vereinfachen der geometrischen Analyse des Systems vereinfachen kann und eine Reihe klinischer Vorteile bieten kann.

1 veranschaulicht eine Fixatorplatte gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die Platte 2 umfasst einen kreisförmigen Körperabschnitt 4, der aus einem geeigneten festen und steifen Material wie etwa einem Metall, einer Legierung, einem Kunststoff, einem Verbund oder einer Keramik gefertigt ist. Der Körperabschnitt 4 umfasst eine Vielzahl von im Wesentlichen im gleichen Abstand angeordneten Öffnungen oder Löchern 8, die darin bogenförmig positioniert sind. In der in 1 gezeigten spezifischen Ausführungsform bilden die Mitten der Löcher 8 einen vollständigen Kreis, wie durch die unterbrochene Linie 10 veranschaulicht, wobei der Kreis eine Mitte c und einen Radius r aufweist. Es ist wichtig, sich zu vergegenwärtigen, dass jedes Loch 8 einen anderen Durchmesser oder eine andere Form aufweisen kann, solange sich die Mitte des Lochs im Wesentlichen mit dem Kreis 10 überschneidet.

Wie in 2 und 4 veranschaulicht, sind die Löcher 8 entworfen, um die Befestigung von einer Vielzahl von Stützen 20 mit einstellbarer Länge, die eine oder mehrere Platten 2 untereinander verbinden, zu erleichtern. Gemäß der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung werden sechs Stützen 20 verwendet, um zwei Platten 2 untereinander zu verbinden. Zusätzlich sind die Löcher 8 entworfen, um die Befestigung von verschiedenen Zusatzteilen wie etwa beispielsweise Drähten (nicht gezeigt), Klemmen 24, Stiften 26, zusätzlichen Platten usw. an der Platte 2 zu erleichtern. Gemäß der in 1 und 4 gezeigten Ausführungsform sind die Stützenlöcher und die Zusatzteillöcher ununterscheidbar, d. h. ein beliebiges Loch 8 kann ausgewählt werden, um als Stützenloch oder als Zusatzteilloch zu dienen. Gemäß einer alternativen Ausführungsform, wie in 2 gezeigt, unterscheiden sich die Zusatzteillöcher 14 und die Stützenlöcher 12.

Wie in 2 veranschaulicht, weist gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung jede Platte 2 drei tatsächliche Stützenbefestigungspositionen 16 auf. Zusätzlich umfasst jede Platte 2 drei zusätzliche Stützenpositionen 18, die nicht tatsächlich verwendet werden. Die nicht verwendeten Stützenpositionen 18 sind eingeschlossen, um einen 2 × 3 symmetrischen Entwurf, der unten detaillierter erörtert wird, bereitzustellen. In der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung, wie in 2 gezeigt, sollten die verwendeten Stützenbefestigungslöcher 16 um ungefähr 120° voneinander positioniert sein, um ein im Wesentlichen gleichseitiges Dreieck zu bilden. Auf ähnliche Weise sollten die nicht verwendeten Stützenbefestigungslöcher 18 um ungefähr 120° voneinander positioniert sein, um ein zweites, im Wesentlichen gleichseitiges Dreieck zu bilden. Die beiden überlappenden Dreiecke werden in 1 durch unterbrochene Linien veranschaulicht und sind als Dreieck A und Dreieck B bezeichnet. Alternativ dazu können eine oder mehrere Stützenbefestigungslöcher 16, 18 geringfügig von ihrer idealen 120°-Position abweichen. Eine derartige Abweichung sollte jedoch weniger als 30°, aber vorzugsweise nicht mehr als 15° und idealerweise weniger als 6° betragen.

Im Gegensatz zu der unsystematischen Positionierung der Ilizarov-Ringlöcher des Stands der Technik sind die Löcher 8 in der vorliegenden Vorrichtung vorzugsweise strategisch innerhalb der Platte 2 positioniert, um eine 2 × 3 Symmetrie über ein vollständiges System von Platten hinweg bereitzustellen. 2 × 3 Symmetrie wird erreicht, wenn die Löcher so positioniert sind, dass die Platte in Schrittweiten von 180° um eine erste Achse und in Schrittweiten von 120° um eine zweite Achse gedreht werden kann und jedes Mal identische Lochpositionen gewahrt werden. Zum Beispiel kann die Platte 2 um 180° um eine Achse gedreht werden, die durch die Mitte c und innerhalb der Ebene der Platte 2 verläuft, d. h. die in 2 gezeigte x-Achse. Eine derartige Drehung würde die Platte 2 im Wesentlichen umdrehen. Für beide der zwei möglichen Positionen wäre das Lochmuster innerhalb der Platte 2 identisch. Dieses Charakteristikum stellt die „ 2" der 2 × 3 Symmetrie dar. Auf ähnliche Weise kann die Platte 2 in Schrittweiten von 120° um eine Achse, die zu der Platte senkrecht steht und durch die Mitte c verläuft, d. h. die in 2 gezeigte y-Achse, gedreht werden. Es gibt drei mögliche Positionen, die die Platte 2 durch das Vornehmen von 120°-Drehungen um die y-Achse einnehmen kann. Im Anschluss an jede Drehung bleiben die resultierenden Lochpositionen jedoch unverändert. Dieses Charakteristikum stellt die „ 3" der 2 × 3 Symmetrie dar. Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein System von Platten bereitgestellt, wie hier unten beschrieben, wobei jede Platte innerhalb des Systems mindestens eine dreifache Symmetrie (d. h. die „ 3" Symmetrie) bietet, und vorzugsweise bietet jede Platte die vollständige 2 × 3 Symmetrie.

Um die 2 × 3 Symmetrie zu erlangen, wie oben angemerkt, sollte die Platte 2 zwei Sätze von drei Stützenlöchern umfassen, wobei jedes Stützenloch 12 um ungefähr 60° entfernt in einem Kreis positioniert ist. Zusätzlich erfordert die 2 × 3 Symmetrie, dass die Gesamtzahl der Löcher 8 (einschließlich sowohl der Stützenlöcher 12 als auch der Zusatzteillöcher 14) ein Vielfaches von sechs (6) ist. Für die dreifache Symmetrie allein braucht die Gesamtzahl der Löcher 8 nur ein Vielfaches von drei (3) zu sein. Des Weiteren sollten die Zusatzteillöcher im gleichen Abstand angeordnet sein. Ein Fachmann auf dem Gebiet wird verstehen, dass asymmetrische „Atrappen"-Löcher zu der Platte 2 hinzugefügt werden können. Eine derartige Platte würde dennoch in den Bereich der vorliegenden Erfindung fallen.

Wie in 3 veranschaulicht, kann der Abstand zwischen den Zusatzteillöchern 14 in Hinsicht auf die Bogenlänge larc entlang dem Kreis 10 oder in Hinsicht auf die Sehnenlänge lchord gemessen werden. Gemäß der bevorzugten Ausführungsform wird die Entfernung zwischen den Löchern 14 durch die Sehnenlänge lchord gemessen, und derartige Längen sind gleich. Des Weiteren braucht die Entfernung zwischen jedem Stützenloch 12 und seinem benachbarten Zusatzteilloch 14 nicht gleich der Entfernung zwischen zwei benachbarten Zusatzteillöchern 14 zu sein. Wie in 3 veranschaulicht, kann die Entfernung entlang dem Bogen als darc oder entlang der Sehne als dchord gemessen werden. Gemäß der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sind die Sehnenlängen zwischen jedem Zusatzteilloch 14 und seinem benachbarten Zusatzteilloch 14 oder Stützenloch 12 gleich, das heißt dchord = lchord. Zusätzlich sollte die Sehnenlänge größer als ungefähr 12,065 mm (0,475 Inch) sein, aber sie liegt vorzugsweise zwischen ungefähr 12,192 und 13,208 mm (0,48-0,52 Inch) und ist am besten gleich ungefähr 12,7 mm (0,5 Inch).

Gemäß der spezifischen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, die in 2 veranschaulicht ist, werden die genauen Positionen der Löcher 8 wie folgt bestimmt. Der Vorgang unterscheidet sich sehr von dem unsystematischen Positionieren der Löcher in den Ilizarov-Vorrichtungen des Stands der Technik und beginnt mit der Bestimmung des Ringdurchmessers. Die Lochpositionen des Taylor Spatial FrameTM-Fixators werden bestimmt, indem zuerst die Lochabstände bestimmt werden und dann die Zahl der Löcher, die verwendet werden sollen, bestimmt wird. Das vorliegende Lochpositionierungsmodell beginnt mit der Zahl von Löchern, da es wichtig ist, dass die Zahl ein Vielfaches von drei ist, um die erforderliche Symmetrie zu wahren. Sobald die Entfernung zwischen den Löchern und die Zahl der Löcher bestimmt sind, wird der Durchmesser des Rings durch die folgende Formel definiert:

wobei l die Sehnenentfernung zwischen den Löchern 8 ist und N die Gesamtzahl von Löchern ist.

Wie in 5 veranschaulicht, beträgt für zwei beliebige gegebene benachbarte Löcher 8 der Winkel zwischen den Löchern &thgr;, und die Sehne zwischen den Löchern ist l. Ein gleichschenkliges Dreieck T wird gebildet, indem die zwei benachbarten Plattenlöcher 8 und die Mitte c des Kreises 10 verbunden werden. Wenn eine Linie 28 mit der Länge b in der Mitte des gleichschenkligen Dreiecks T gebildet wird, werden zwei rechtwinklige Dreiecke gebildet, und die folgende Beziehung besteht: b2 + (1/202 = r2(1) und

wobei r den Radius des Kreises 10 darstellt. Wenn zur Vereinfachung v = ½l definiert wird und

Q = tan (½&thgr;), können die folgenden Beziehungen von den obigen Gleichungen abgeleitet werden:

Aus Gleichung (1): b2 = r2 – v2(3)

Aus Gleichung (2):

Unter Kombination von (4) und (5)

Lösen für den Radius r ergibt:

Daher kann für jede beliebige Platte mit N Löchern und einer Sehnenentfernung von l zwischen benachbarten Löchern der Durchmesser des Kreises, der die Lage der Löcher definiert, mathematisch wie folgt ausgedrückt werden:

Wenn die Gesamtzahl der Löcher in dem Ring N ist, dann ist &thgr; = 360°/N und

Unter Verwendung der in Gleichung 10 definierten Beziehung kann ein System von Ringen, das eine Vielzahl von Ringdurchmessern umfasst, entwickelt werden, wobei jeder Ring eine dreifache Symmetrie aufweist und der Lochabstand für jeden Ring der gleiche ist. Die folgende Tabelle veranschaulicht ein derartiges System, bei dem der Lochabstand 12,7 mm (0,5 Inch) beträgt:

Tabelle I

Die dreifache Symmetrie für das vollständige System wird realisiert, indem nur Ringe eingeschlossen werden, bei denen die Anzahl der Löcher in jeder Platte ein Vielfaches von drei ist. Auf ähnliche Weise kann ein System mit vollständiger 2 × 3 Symmetrie entworfen werden, indem Platten verwendet werden, bei denen die Anzahl der Löcher in jeder Platte ein Vielfaches von sechs ist.

Wie oben angemerkt, kann die Bogenlänge im Gegensatz zu der Sehnenlänge zwischen benachbarten Löchern 8 fixiert sein. Wenn die Bogenlänge zwischen den Löchern 8 fixiert ist, ist für jede gegebene Bogenlänge k und Löcher N der Umfang des Kreises 10 gleich k × N. Der Durchmesser wäre daher: Durchmesser = kN/&pgr;

Unter Verwendung dieser Beziehung kann ein Plattensystem wie das Folgende aufgestellt werden:

TABELLE II

4 veranschaulicht eine alternative Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Im Gegensatz zu der in 2 veranschaulichten Ausführungsform sind die angrenzenden Stützen 20 in 4 nicht mit den Platten 2 an einem einzelnen gemeinsamen Loch 8 verbunden. Infolgedessen umfasst jede Platte 2 in 4 sechs (6) Stützenlöcher 32, die mit einer Stütze 20 verbunden sind. Wie veranschaulicht, sind die benachbarten verbindenden Stützenlöcher 32 durch ein einzelnes nicht verwendetes Loch 30 getrennt. In anderen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung können die benachbarten verbindenden Stützenlöcher 32 nicht durch Löcher oder durch mehr als ein nicht verwendetes Loch 30 getrennt sein. Wenn benachbarte Stützen 20 nicht an einem gemeinsamen Loch enden, sollte ein theoretisches Stützenloch bestimmt werden. Wie in 6 veranschaulicht, ist das theoretische Stützenloch 34 entlang dem Bogen des Kreises 10 positioniert, auf halbem Weg zwischen den beiden tatsächlichen Stützenlöchern 32, d. h. entlang dem Kreis 10 an der Halbierenden der beiden tatsächlichen Stützenlöcher. Wenn die benachbarten Stützen wie in 2 an einem einzelnen Stützenloch enden, ist das theoretische Stützenloch das tatsächliche Stützenloch. Gemäß der vorliegenden Erfindung sollten die theoretischen Stützenlöcher 34 auf der Platte 2 zwei überlappende Dreiecke A, B auf die gleiche Weise bilden, wie oben in Hinsicht auf die in 2 veranschaulichte Ausführungsform beschrieben. Wie bei den tatsächlichen Stützenlöchern bilden die Sehnen, die die theoretischen Stützenlöcher 34 verbinden, vorzugsweise zwei im Wesentlichen gleichseitige Dreiecke. Die theoretischen Stützenlöcher 34 können jedoch von ihren idealen 120° Positionen in demselben Ausmaß abweichen, wie oben in Hinsicht auf die tatsächlichen Stützenlöcher beschrieben.

Das Ausmaß, zu dem ein tatsächliches Stützenloch 32 von seinem theoretischen Stützenloch abweichen kann, ist beschränkt. Mit Zunahme dieser Abweichung wird der Bewegungsspielraum zwischen den zwei Platten 2 reduziert. Der reduzierte Spielraum schränkt die verschiedenen Konfigurationen, die die Vorrichtung einnehmen kann, ein und schränkt somit die Arten von Deformitäten ein, die mit der Vorrichtung korrigiert werden können. Infolgedessen sollte die Abweichung eines tatsächlichen Stützenlochs 32 von seinem theoretischen Stützenloch weniger als ungefähr 30° betragen, aber sie kann weniger als 12° und am besten nicht mehr als 6° betragen.

Das Lochabstandsmodell der vorliegenden Erfindung kann benutzt werden, um Platten mit Löchern, die keinen vollständigen Kreis bilden, zu entwerten. Zum Beispiel kann eine halbe Platte oder eine 1/6 Platte, wie in 7 bzw. 8 veranschaulicht, entworfen werden. Zusätzlich dazu braucht die Platte selbst nicht kreisförmig zu sein, wie in der in 9 gezeigten Ausführungsform veranschaulicht.

Die mathematischen Beziehungen zwischen dem Lochabstand, der Anzahl von Löchern und dem Durchmesser, die oben aufgezeigt sind, beziehen sich spezifischerweise auf ein Lochmuster, das einen kompletten Kreis bildet und im gleichen Abstand um den gesamten Kreis angeordnete Löcher umfasst. Diese mathematischen Beziehungen können jedoch angepasst werden, um das Lochmuster für einen Teilkreis zu beschreiben. Es sei angenommen, dass zum Beispiel n Löcher erwünscht sind, die in einem Teilring, welcher eine Bogenlänge von &agr;°, d. h. 180° für einen Halbring, 90° für einen Viertelring usw., aufweist, positioniert sind. Die Anzahl derartiger Teilringe, die zum Bilden eines vollständigen Kreises erforderlich sind, wäre 360/&agr;. Die Anzahl von Löchern in einem derartigen theoretischen Kreis (N) entspricht n(360/&agr;). In dem Fall würde die Anzahl von Löchern für den theoretischen vollständigen Ring (N) in den oben aufgezeigten Gleichungen verwendet, um Lochpositionen zu definieren, die zum Bilden der erforderlichen Teilplatte gebraucht werden.

Gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann eine Platte Löcher umfassen, die mehr als einem Durchmesser innerhalb eines gegebenen Systems entsprechen. Wie oben angemerkt, wird jedes System durch den Lochabstand definiert. Ein Beispiel ist in 10 unter Verwendung des oben in Tabelle I definierten Systems veranschaulicht. Die Platte 2 umfasst zwei Sätze von Löchern 8. Der erste Satz 38 umfasst sechzig (60) Löcher, die im gleichen Abstand (lchord = 12,7 mm (0,5 Inch)) entlang dem Kreis 10 angeordnet sind. Wie oben in Tabelle I angegeben, beträgt der Durchmesser des Kreises 10 242,664 mm (9,5537 Inch) und der Radius r1 = 121,333 mm (4,7769 Inch). Der zweite Satz von Löchern 40 besteht aus sechs Gruppen von drei Löchern, d. h. sechs Teilplatten. Diese Löcher sind entlang dem nächst größten Durchmesser innerhalb des Systems mit Abstand angeordnet. Daher beträgt der Durchmesser des Kreises 36 266,908 mm (10,5082 Inch) und der Radius r2 = 133,454 mm (5,2541 Inch). Platten mit mehrfachem Durchmesser, wie etwa in 10 gezeigt, sind sehr nützlich. Bei solchen Platten können die Stützen an einem Durchmesser befestigt werden, zum Beispiel unter Verwendung des Lochsatzes 40, und die Zusatzteile können unter Verwendung der anderen Durchmesser befestigt werden, zum Beispiel unter Verwendung des Lochsatzes 38.

Obwohl die vorliegende Erfindung in Hinsicht auf Zusatzteillöcher und Stützenlöcher beschrieben ist, ist es wichtig zu betonen, dass andere Befestigungsmechanismen verwendet werden können und noch immer in den Bereich der vorliegenden Erfindung fallen. Zum Beispiel könnte jedes Loch mit einer Klammer ersetzt werden, die die Befestigung einer Stütze oder eines Zusatzteils erleichtern würde. Alternativ dazu könnte die Platte 42, wie in 11 veranschaulicht, eine kontinuierliche kreisförmige Rille 44, die den Kreis 10 verfolgt, umfassen. Es könnten Klemmen 46 bereitgestellt sein, die an jeder beliebigen Stelle an der Rille 44 befestigt werden können. Derartige Klemmen 46 können leicht positioniert werden, um die oben beschriebenen Lochmuster zu imitieren. In der Tat könnte eine derartige Platte 42 Anzeigemittel wie etwa Markierungen 48 oder Ätzungen 50 innerhalb der Platte umfassen, die die oben beschriebenen Lochpositionen bezeichnen.

Das hier beschriebene einzigartige Lochplatzierungsmodell stellt gegenüber dem Stand der Technik eine Reihe von Vorteilen bereit. Insbesondere vereinfacht ein Ring, der eine 2 × 3 Symmetrie aufweist, den Herstellungsvorgang und den Fixator-Konstruktionsvorgang wesentlich. Bei 2 × 3 symmetrischen Ringen kann ein Ring entweder als oberer Ring oder als unterer Ring dienen. Infolgedessen braucht ein Hersteller nur halb so viele Ringentwürfe für ein System zu fertigen. Zusätzlich müssen sich Chirurgen, die die Vorrichtung verwenden, nicht zu sehr selbst darum zu sorgen, den richtigen Ring oder die richtige Orientierung für den Ring zu haben, wenn sie zusätzliche Ringe an der Basis des Taylor Spatial FrameTM-Fixators befestigen wollen.

Wichtige Vorteile gehen ebenfalls daraus hervor, dass eine bestimmte Beziehung zwischen den verschiedenen Löchern auf einer Platte und eine bestimmte Beziehung zwischen verschiedenen Löchern auf unterschiedlichen Platten bestehen. Im Allgemeinen erleichtert dies die Verwendung von mathematischen Methoden zum Analysieren eines Fixiersystems und zum Bestimmen der richtigen Art für die Korrektur einer Deformität. Von einem klinischen Standpunkt gewährt dies einem Chirurgen ein großes Ausmaß an Flexibilität und hilft bei der Planung vor der Operation und der chirurgischen Anwendung der Vorrichtung. Im Fall von starken Deformitäten weichen die verschiedenen Knochenfragmente beispielsweise vollständig von der richtigen Ausrichtung ab. In solchen Fällen fällt es dem Chirurgen schwer, die verschiedenen Platten auf den verschiedenen Fragmenten mit derselben Orientierung zu platzieren. Mit Hilfe der gegenwärtigen Erfindung kann ein Chirurg beim Befestigen der Vorrichtung Bezugsdrähte auf jedem nicht ausgerichteten Knochenfragment in der gleichen, vorbestimmten anatomischen Position platzieren. Nachdem der Chirurg die angemessene Positionierung der ersten Platte auf dem ersten Knochenfragment bestimmt hat, wird die erste Platte an dem Bezugsdraht gesichert. Nachfolgende Platten können dann leicht auf den verbleibenden Knochenfragmenten positioniert werden. Ein Chirurg würde die nachfolgenden Platten an den Bezugsdrähten auf den verbleibenden Fragmenten unter Verwendung der Zusatzteillöchern an den gleichen Lagen, wie auf der ersten Platte verwendet, befestigen. Die verschiedenen Platten würden dann ausgerichtet, nachdem die Korrektur vorgenommen wurde. Eine derartige strategische Platzierung der Platten relativ zu einander erleichtert die Verwendung der einzigartigen Methode der Verwendung des Taylor Spatial FrameTM-Fixators. Außerdem stellt dies während des Ablaufs der Korrektur einen leicht zu benutzenden Maßstab bereit, der es dem Chirurgen ermöglicht zu beurteilen, ob die Korrektur akkurat ist oder eine Einstellung benötigt. Und zwar weiß der Chirurg, dass eine Einstellung benötigt wird, wenn sich die Plattenlöcher nicht in eine Ausrichtung bewegen. Des Weiteren kann ein Chirurg einfach horizontale Stäbe einfügen, nachdem die Platten auf ihre neutralen Positionen zurückgekehrt sind, in denen die Löcher in den oberen und unteren Platten perfekt ausgerichtet sind. Derartige Stäben könnten eine zusätzliche Stabilisierung bereitstellen, wenn erfordert.


Anspruch[de]
  1. Ein orthopädisches räumliches Fixiersystem zum Halten von Elementen, das eine Vielzahl von Fixierplatten (2) beinhaltet, wobei jede Platte (2) einen Körperabschnitt mit n darin positionierten Löchern (8) oder Klemmen (46) umfasst, wobei die Löcher (8) oder Klemmen (46) im Wesentlichen entlang einem Bogen von &agr;° eines Kreises (10), der durch einen Durchmesser d definiert ist, positioniert sind, und die Schnurlänge zwischen benachbarten Löchern (8) oder Klemmen (46) im Wesentlichen gleich l ist, und
    und dadurch gekennzeichnet ist, dass der Durchmesser d für jede Platte (2) innerhalb des Systems einzigartig ist und der Wert für n(360/&agr;) für jeden aufeinander folgenden Plattendurchmesser d in dem System ein Vielfaches von 3 ist.
  2. Orthopädisches räumliches Fixiersystem gemäß Anspruch 1, das ferner Stifte (26) beinhaltet, um die Elemente und die Platten miteinander zu verbinden; und eine Vielzahl von Stützen (20), die sich zwischen den Platten (2) erstrecken, um die Platten (2) relativ zueinander und relativ zu den Elementen in einer ausgewählten Position zu halten; wobei die Stützen an den Platten (2) an den Löchern (8) befestigt sind; und wobei eine Vielzahl der Stützen (20) Teilabschnitte mit einstellbarer Länge zum Verändern der Länge der Stütze (20) aufweisen, um die relative Position der Platten (2) einzustellen.
  3. Orthopädisches räumliches Fixiersystem gemäß Anspruch 2, wobei die Löcher (8) auf mindestens einer der Platten (2) um hundertzwanzig Grad (120°) voneinander entfernt sind.
  4. Orthopädisches räumliches Fixiersystem gemäß Anspruch 1, wobei die Drehung einer Platte um hundertzwanzig Grad (120°) relativ zu einer benachbarten Platte (2) zur Folge hat, dass die Ausrichtung benachbarter Löcher (8) dieselbe ist wie vor der derartigen Drehung der Platten (2).
  5. Orthopädisches räumliches Fixiersystem gemäß Anspruch 1, wobei die Platten (2) symmetrisch konfiguriert sind, so dass die Löcher (8) in jeder Platte (2) ausgerichtet werden können, wenn eine Platte (2) über eine benachbarte Platte (2) platziert wird.
  6. Orthopädisches räumliches Fixiersystem gemäß Anspruch 5, wobei die Platten (2) symmetrisch konfiguriert sind, so dass eine Platte (2) umgedreht werden kann, ohne die Ausrichtung benachbarter Löcher (8) zu beeinträchtigen.
  7. Orthopädisches räumliches Fixiersystem gemäß Anspruch 2, in dem es zwei Platten (2) gibt und jede Platte (2) mindestens 3 Löcher (8) umfasst.
  8. Orthopädisches räumliches Fixiersystem gemäß Anspruch 7, in dem es sechs Stützen (20) gibt, die jeweils ein erstes Ende und ein zweites Ende aufweisen; das erste Ende jeder Stütze (20) an einer der Platten (2) befestigt ist und das zweite Ende jeder Stütze (20) an der anderen Platte (2) befestigt ist; die Enden der Stützen (20) an den Platten (2) an den Löchern (8) befestigt sind; und jedes Loch (8) zwei Stützenenden, eines von jeder der zwei benachbarten Stützen (20), unterbringt.
Es folgen 7 Blatt Zeichnungen






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