WO2003079912A1 - Distraktionsgerät for die osteogenese - Google Patents

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WO2003079912A1
WO2003079912A1 PCT/DE2003/000741 DE0300741W WO03079912A1 WO 2003079912 A1 WO2003079912 A1 WO 2003079912A1 DE 0300741 W DE0300741 W DE 0300741W WO 03079912 A1 WO03079912 A1 WO 03079912A1
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WO
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distraction osteogenesis
anchors
nut
elements
thread
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PCT/DE2003/000741
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English (en)
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Inventor
Ernst Fuchs
Michael Cierny
Original Assignee
Ernst Fuchs
Michael Cierny
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    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B17/00—Surgical instruments, devices or methods, e.g. tourniquets
    • A61B17/56—Surgical instruments or methods for treatment of bones or joints; Devices specially adapted therefor
    • A61B17/58—Surgical instruments or methods for treatment of bones or joints; Devices specially adapted therefor for osteosynthesis, e.g. bone plates, screws, setting implements or the like
    • A61B17/60—Surgical instruments or methods for treatment of bones or joints; Devices specially adapted therefor for osteosynthesis, e.g. bone plates, screws, setting implements or the like for external osteosynthesis, e.g. distractors, contractors
    • A61B17/66—Alignment, compression or distraction mechanisms
    • A61B17/663—Alignment, compression or distraction mechanisms for jaw bones, e.g. subcutaneous distractors with external access
    • A61B17/666—Alignment, compression or distraction mechanisms for jaw bones, e.g. subcutaneous distractors with external access for alveolar distraction

Definitions

  • the invention relates to a device for distraction osteogenesis with a drive having a threaded spindle and two anchors displaceable relative to one another by the drive, one of which can be connected to a fixed bone segment and one to a movable bone segment.
  • a sub-area of maxillofacial surgery includes the reconstruction of bone structures. Such measures are required in a number of diseases, such as severe cases of cleft lip and palate, but also Crouzon or aperous syndromes. In addition, the treatment of bone defects after trauma or tumor surgery is dependent on the reconstruction of bones.
  • a newer method of reconstructing bone structures has become known as distraction osteogenesis. Instead of implanting tissue, this procedure uses bone weave newly won. The basis for this procedure was laid by the Russian orthopedic surgeon llizarov in 1988 and led to a method for the elongation of long bones. This is based on pulling apart a callus formed after corticotomy at a speed of about one millimeter per day. This activates the self-healing powers of the bone, so that new callus tissue is continually being produced, thereby lengthening the long bones.
  • Distraction osteogenesis has developed into an important therapeutic procedure in oral, maxillofacial and facial surgery.
  • it is used to vertically build edentulous or tooth-bearing alveolar extension segments and highly atrophic mandibles in the anterior, posterior or in the area of the entire mandible.
  • distraction devices are used which have the task of continuously displacing a bone segment covering the reconstruction area, which was previously surgically separated from the residual bone, with respect to the residual bone.
  • the permanent displacement of the bone segment has the consequence that the callus that forms between the shores of the displaced and fixed bone is permanently enlarged and new bone tissue is thus obtained.
  • Practice has shown that the smaller the distraction steps, the more intense the formation of callus, i.e.
  • the object of the invention is to provide a device for distraction osteogenesis which avoids the disadvantages mentioned, and in particular ensures exact guidance of the anchors which can be moved relative to one another, even with small dimensions of the device.
  • the proposed device also allows it to be used as a dental implant post which remains in the patient's jaw.
  • the drive is designed as a linear drive, by means of which two elements are translationally displaceable relative to one another without rotation, and one of said anchors is fixed at the first end of one element and the other of said anchors is fixed at the first end of the other element.
  • the present distractor has a drive and two anchors which can be displaced relative to one another by the drive.
  • the drive is not designed as a simple screw drive, but as a linear drive. This design ensures that the two main elements of the drive can be shifted purely translationally without rotation to one another.
  • the mentioned anchors are fixed at one end of the two elements.
  • one anchor is connected to the displaceable bone segment, the other to the fixed bone.
  • the exact guidance inherent in the drive is thus also transferred to the two anchors and thus to the relative movement between the two bones.
  • the distraction therefore takes place in a precisely predetermined direction.
  • the advantageous consequence of this is that the shape of the callus formed corresponds to the planned shape at any point in time of use.
  • the new bone area emerging from the callus therefore has exactly the planned shape and size after completion of the treatment.
  • the anchors have plate-shaped regions which, in a preferred embodiment, are oriented perpendicular to the direction of displacement. This configuration advantageously ensures exact support of one anchor on the fixed bone and exact support of the bone segment to be displaced by the other anchor.
  • the movable bone segment is displaced perpendicularly to the plate-shaped regions of the anchors and is therefore exactly predetermined.
  • the invention provides several advantageous solutions.
  • a first solution has anchors in which the plate-shaped regions are arranged eccentrically to the linear drive. This configuration means that the linear drive comes to rest in the edge region of the armature. It enables an advantageous use of the distractor, in which the plate-shaped region of at least one of the two anchors is inserted into a slot leading from the outside into the bone segment in question, while the linear drive remains outside the bone.
  • the advantage of this design is the fact that the distractor can be attached and removed from the outside with comparatively little effort.
  • This type of incorporation also leads to the plate-shaped region of the anchor in question being given a very stable fit in the bone.
  • the direction of distraction in the application mentioned is perpendicular to the orientation of the slot and, since the orientation of the slot can be specified very precisely, can also be determined very precisely in an advantageous manner.
  • the thickness of the plate-shaped area of at least one armature tapers at least at the edges pointing away from the linear drive.
  • the wedge-shaped edges are then pressed into the bone substance.
  • the outer surface of the linear drive is also wedge-shaped in the direction facing the eccentrically arranged plate-shaped areas.
  • the invention provides two variants, a first in which both elements have a non-circular, preferably square, cross section, and a second in which both elements have a round cross section.
  • one of the elements is equipped with a longitudinal groove in which a pin rigidly connected to the other element engages. It is equivalent to the element on which the groove is provided and the element on which the pin is fixed.
  • the linear drive is adjusted from the second end of the two elements.
  • the invention provides two variants.
  • the outer of the two elements in the region of its second end is equipped with an internal thread, in which a nut with an external thread engages.
  • the mother in turn, has a concentrically arranged blind hole which overlaps the second end of the inner element with little play.
  • turning the nut clockwise causes the nut to disappear continuously into the internal thread.
  • the outer element since it is supported on the second end of the inner element which engages in the blind hole, the outer element is continuously displaced towards its second end in this process.
  • the anchors attached to the two first ends of the elements are moved away from each other, thus continuously increasing the distance between the freely movable bone segment and the fixed bone.
  • the roles of the inside and outside element are reversed. Accordingly, the interior of the two elements has an external thread in the region of its second end, into which a nut with an internal thread engages.
  • the mother is in turn rotatably attached to the outer element. In the case of a right-hand thread, a rotation of the nut counterclockwise leads to the nut and thus the outer element attached to it being continuously displaced towards its second end.
  • the associated relative movements of the anchors fixed to the elements correspond to those of the aforementioned variant.
  • the attachment of the armature to the first end of the elements of the linear drive mentioned allows several design options. It is advantageous for the use of the device for osteogenesis according to the invention to fix the anchors in each case by means of a thread at the first end of the respective element.
  • the thread on the one hand ensures a secure and rigid connection, but allows the possibility of separating the armature and the above-mentioned elements of the linear drive from each other.
  • the latter option is of interest if the components of the distraction device are to be removed again after the end of the treatment. In this case, the screw connection between anchors and linear elements is loosened in order to subsequently remove the components of the device from the treatment area.
  • the direction of rotation of the existing threads is suitably matched to one another.
  • the thread of the nut and the anchor mentioned in the same direction, preferably as a right-hand thread.
  • the thread of the nut and the anchor mentioned are each designed in opposite directions.
  • a solution is preferred in which the thread of the nut is designed as a right-hand thread and the thread of the anchors mentioned is in each case designed as a left-hand thread.
  • the material of the device is made of precious metal.
  • a feature of the invention provides for the components to be produced from gold or platinum.
  • the invention provides both an application of the proposed device in which it is removed again after the distraction is complete, and an application in which the device or components thereof remain in the patient's body.
  • the latter case is of interest if the osteogenesis is connected with a subsequent reconstruction of the dentition.
  • the advantage of this solution is obvious, it saves further interventions in the jaw that serve to produce the dentition after the distraction treatment has been completed.
  • anchors are formed centrally to the linear drive.
  • Anchors with a plate-like geometry are preferred, recesses being generally provided within the plate, which have a symmetry of two, three or more numbers with respect to the axis of the linear drive.
  • anchors with a star-shaped geometry are preferably used, which also have a symmetry with two, three or more numbers.
  • the anchors are arranged eccentrically to the linear drive and are designed as plate-shaped elements.
  • the plate-shaped area of the anchors is preferably each in the form of a U.
  • the invention provides different ways of fixing the anchors.
  • the plate-shaped regions of both anchors are arranged in the joint between the movable and fixed bone segment.
  • Another application is characterized in that the plate-shaped area of at least one of the two anchors is incorporated into the respective bone segment. A particularly stable fit of the distraction device can be achieved in particular if both anchors are incorporated within the bone tissue.
  • Figure 1a a longitudinal section through the device
  • Figure 1 b a section along the section plane AB of Figure 1a.
  • Figure 2 shows a longitudinal section through a variant of the device
  • the basic structure of the distractor can be seen in FIG.
  • the essential components include a linear drive with the elements 1 and 2 and the armatures 3 and 4 attached to their respective first ends 1a, 2a.
  • the elements run elements 1, 2 telescopically one inside the other, element 1 forming the inner element, element 2 the outer element. Both elements have a non-circular cross-section, element 1 a square and element 2 that of a square square tube.
  • the selected design of the linear drive ensures that the two elements 1, 2 of the drive can be displaced purely translationally without rotation to one another.
  • the adjustment of the linear drive is carried out by means of the adjustment head 5 from the second end 1b, 2b of the two elements 1, 2.
  • the adjustment head 5 comprises a nut 6, which is equipped with an internal thread and is screwed onto the inner element 2.
  • the element 2 therefore has a corresponding external thread 7 in the region 8 of its second end 2b.
  • the nut 6 is in turn rotatably attached to the second end 2b of the outer element 2.
  • the definition of the type mentioned is indicated in the present illustration by the two brackets 9, 9 '.
  • one anchor 4 When using the device for distraction osteogenesis, one anchor 4 is connected to the displaceable bone segment (not shown), the other 3 to the fixed bone (not shown). The exact guidance of the linear drive results in an equally exact movement of the displaceable bone segment.
  • an increase in the distance 10 between the two anchors 3, 4 then leads to the fact that the callus formed between the shores of the displaced and fixed bone is permanently enlarged and thus new bone tissue is obtained.
  • the anchors 3, 4 have plate-shaped regions 11 which ensure exact support of the one anchor 3 on the fixed bone and exact support of the bone segment to be displaced by the other anchor 4.
  • the anchors 3, 4 are each fastened to the first end 1a, 2a of the respective element 1, 2 by means of a thread 12, 13. This type of fastening permits the possibility of separating the armatures 3, 4 and the elements 1, 2 of the linear drive from one another and is recommended if the components of the distraction device are to be removed again after the treatment has ended.
  • FIG. 2 shows a variant of the device in which the linear drive has a sleeve 22 with a round inner cross section and a telescoping pin 21 with a round outer cross section.
  • a longitudinal groove 23 in the pin 21, in which a pin 24 rigidly connected to the sleeve 22 engages, ensures that both elements 21, 22 do not rotate against one another when the linear drive is adjusted.
  • the adjustment of the linear drive is effected by a nut 25, which is seated on the second end 21 b of the pin 21 and meshes with an internal thread of the sleeve 22.
  • the external thread of the nut 25 and the internal thread of the sleeve 22 are not shown in the drawing for the sake of clarity.
  • the nut 25 is actuated by a screwdriver (not shown) which engages in a slot 27 in the nut 25 through a bore 26 in the end 22b of the sleeve 22.
  • the through The diameter of the bore 26 is dimensioned such that a collar 28 extending over the nut 25 is retained on the sleeve.

Abstract

Bei einer Vorrichtung zur Distraktionsosteogenese mit einem eine Gewindespindel (1) aufweisenden Trieb und zwei durch den Trieb relativ zueinander verschiebbaren Ankern (3, 4), von denen einer mit einem feststehenden Knochensegment und einer mit einem beweglichen Knochensegment verbindbar ist, wird vorgeschlagen, den Trieb als Lineartrieb auszubilden, mittels dessen zwei Elemente (1, 2) ohne Drehung zueinander translatorisch zueinander verschiebbar sind, wobei der eine der genannten Anker am ersten Ende (1a) des einen Elementes und der andere der genannten Anker am ersten Ende (2a) des anderen Elementes festgelegt ist.

Description

DISTRAKTIONSGERÄT FÜR DIE OSTEOGENESE
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Distraktionsosteogenese mit einem eine Gewindespindel aufweisenden Trieb und zwei durch den Trieb relativ zueinander verschiebbaren Ankern, von denen einer mit einem feststehenden Knochensegment und einer mit einem beweglichen Knochensegment verbindbar ist.
Ein Teilgebiet der Kiefer-, Mund- und Gesichtschirurgie umfaßt die Rekonstruktion von Knochenstrukturen. Derartige Maßnahmen sind bei einer Reihe von Erkrankungen gefordert, wie in schweren Fällen von Lippen-Kiefer-Gaumen-Spalten, aber auch Crouzon oder Apertsyndro- men. Daneben ist auch die Behandlung von Knochendefekten nach Trauma oder Tumorchirurgie auf die Rekonstruktion von Knochen angewiesen.
Konventionelle Augmentationsverfahren beruhen auf der Transplantation von autologem Gewebe. Dabei gehören sowohl die Auflagerungs- osteoplastik als auch die Interposition von Knochen- oder Knorpelgewebe zu den im Stand der Technik praktizierten Verfahren. Hierbei werden dem Patienten Knochenstückchen von Bereichen des Körpers entnommen, die außerhalb des Kopfes liegen, und an der defekten Stelle im Gesichts- oder Kiefernbereich eingesetzt. Bei der Rekonstruktion von Kiefer und Gebiß schließt sich in der Regel an die genannten Maßnahmen die Insertion von Implantaten an.
Die genannten Verfahren weisen jedoch eine Reihe von Nachteilen und Problemen auf, zu denen u.a. langsame Mineralisation und erhöhtes Infektionsrisiko der therapierten Körperstelle und eine vergleichsweise hohe Morbidität der Entnahmestelle gehören.
Ein neueres Verfahren zur Rekonstruktion von Knochenstrukturen ist unter dem Namen Distraktionosteogenese bekannt geworden. Anstelle einer Implantation von Gewebe wird bei diesem Verfahren Knochenge- webe neu gewonnen. Die Grundlagen zu diesem Verfahren wurden durch den russischen Orthopäden llizarov im Jahr 1988 gelegt und führten zu einer Methode zur Verlängerung von Röhrenknochen. Diese beruht darauf, einen nach Kortikotomie gebildeten Kallus mit einer Geschwindigkeit von etwa einem Millimeter pro Tag auseinander zu ziehen. Hierdurch werden die Selbstheilungskräfte des Knochens aktiviert, so daß laufend neues Kallusgewebe produziert und dadurch der Röhrenknochen verlängert wird.
Die Distraktionsosteogenese hat sich zu einem bedeutenden Therapieverfahren in der Mund-, Kiefer- und Gesichtschirurgie entwickelt. Insbesondere wird sie eingesetzt, um zahnlose oder zahntragende Alveolar- fortsatzsegmente und hochatrophe Unterkiefer im Front-, Seitenzahnbe- reich oder im Bereich des gesamten Unterkiefers vertikal aufzubauen. Bei der Durchführung des genannten Verfahrens kommen Distraktions- vorrichtungen zum Einsatz, welche die Aufgabe haben, ein den Rekonstruktionsbereich abdeckendes Knochensegment, das zuvor operativ vom Restknochen getrennt wurde, gegenüber dem Restknochen kontinuierlich zu verschieben. Dabei hat die permanente Verschiebung des Knochensegments zur Folge, daß der zwischen den Ufern des verschobenen und feststehenden Knochens sich bildende Kallus sich permanent vergrößert und somit neues Knochengewebe gewonnen wird. Dabei hat die Praxis gezeigt, daß die Bildung von Kallus um so intensiver ist, je kleiner die Distraktionsschritte sind, d.h. optimal ausfällt, wenn die Distraktion kontinuierlich erfolgt. Neben der Bildung von neuem Knochen ist bei dieser Methode auch die einhergehende Dehnung und Vermehrung des umliegenden Weichgewebes (Histogenese) von großem Vorteil. Sie trägt wesentlich zur Vitalität des verschobenen Knochensegmentes und damit zur Verminderung von Infektionsrisiken und zur schnellen Abheilung bei.
Ein wesentlicher Gesichtspunkt bei der Entwicklung von Distraktoren ist deren Miniaturisierung. Bei den im Stand der Technik bekannten Distraktoren führte diese Vorgabe jedoch in nachteiligerweise zu einer mäßigen Stabilität der Vorrichtung und einer wenig exakten Führung der gegeneinander verschiebbaren Anker.
Vor diesem Hintergrund hat sich die Erfindung die Aufgabe gestellt, eine Vorrichtung zur Distraktionsosteogenese anzugeben, welche die genannten Nachteile vermeidet, und insbesondere eine exakte Führung der gegeneinander verschiebbaren Anker auch bei kleinen Abmessungen der Vorrichtung sicherstellt. Darüber hinaus erlaubt die vorgeschlagene Vorrichtung auch deren Verwendung als Zahnimplantatpfosten, welche im Kiefer des Patienten verbleiben.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß
der Trieb als Lineartrieb ausgebildet ist, mittels dessen zwei Elemente ohne Drehung zueinander translatorisch zueinander verschiebbar sind, und der eine der genannten Anker am ersten Ende des einen Elementes und der andere der genannten Anker am ersten Ende des anderen Elementes festgelegt ist.
Wie bei Distraktoren nach dem Stand der Technik weist vorliegender Distraktor einen Trieb und zwei durch den Trieb relativ zueinander verschiebbare Anker auf. In Abweichung zum Stand der Technik ist der Trieb jedoch nicht als einfacher Gewindetrieb, sondern als Lineartrieb ausgebildet. Diese Ausbildung stellt sicher, daß die beiden Hauptelemente des Triebs ohne Drehung zueinander rein translatorisch verschiebbar sind. Gemäß Vorschlag sind die genannten Anker jeweils an dem einen Ende der beiden Elemente festgelegt.
Bei Anwendung der Vorrichtung zur Distraktionsosteogenese wird der eine Anker mit dem verschiebbaren Knochensegment verbunden, der andere mit dem feststehenden Knochen. Die dem Trieb eigene exakte Führung überträgt sich damit auch auf die beiden Anker und somit auf die Relativbewegung zwischen den beiden Knochen. Die Distraktion erfolgt daher in einer genau vorgegebenen Richtung. Die vorteilhafte Folge hiervon ist, daß die Form des gebildeten Kallus in jedem Zeitpunkt der Anwendung der geplanten Form entspricht. Der aus dem Kallus erwachsende neue Knochenbereich weist daher nach Abschluß der Behandlung genau die geplante Form und Größe auf.
Die rein translatorische Verschiebung der Anker ohne gleichzeitige Drehung der mit diesen verbundenen Elemente des Lineartriebes bringt noch einen weiteren Vorteil mit sich. Bei einer Distraktionosteogenese wird häufig die komplette Distraktionsvorrichtung implantiert, bis auf den Verstellkopf der Vorrichtung, der bei vorliegender Vorrichtung am zweiten Ende der beiden genannten Elemente gelegen ist. Bei Vorrichtungen nach dem Stand der Technik bedeutet dies, daß die Gewindewelle zur Verschiebung der Anker ebenfalls implantiert ist und bei Verstellung der Anker relativ zum umgebenden Gewebe verdreht werden muß. Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung hingegen ist zur Verschiebung der Anker lediglich eine Verschiebung eines Elementes mit glatter Oberfläche relativ zum umgebenden Gewebe notwendig.
Die durch eine exakte Führung des Lineartriebes erzielte Wirkung wird bei vorliegenden Vorrichtung noch durch eine geeignete Ausbildung der Anker unterstützt. Gemäß einem Merkmal der Erfindung ist vorgesehen, daß die Anker plattenförmig ausgeführte Bereiche aufweisen, welche bei einer bevorzugten Ausführungsform senkrecht zur Verschiebungsrichtung orientiert sind. Diese Ausbildung gewährleistet in vorteilhafter Weise eine exakte Abstützung des einen Ankers am feststehenden Knochen und eine exakte Unterstützung des zu verschiebenden Knochensegmentes durch den anderen Anker. Die Verschiebung des beweglichen Knochensegmentes erfolgt bei letzt genannter Ausführungsform des Distraktors senkrecht zu den plattenförmigen Bereichen der Anker und ist somit exakt vorbestimmt.
Ein weiterer Vorteil letztgenannter Ausführungsform ist darin zu sehen, daß für die linke und rechte Kiefernhälfte sowohl bei Anwendung im O- ber- als auch Unterkiefer ein und dieselbe Ausführung einsetzbar ist. Bei Distraktoren nach dem Stand der Technik hingegen ist für die genannten Einsatzbereiche in der Regel ein "rechter" und ein "linker" Distraktor erforderlich.
Bei der Ausgestaltung der plattenförmig ausgeführten Bereiche der Anker sieht die Erfindung mehrere vorteilhafte Lösungen vor.
Eine erste Lösung weist Anker auf, bei denen die plattenförmig ausgeführten Bereiche exzentrisch zum Lineartrieb angeordnet sind. Diese Ausgestaltung führt dazu, daß der Lineartrieb im Randbereich des Ankers zu liegen kommt. Sie ermöglicht eine vorteilhafte Anwendung des Distraktors, bei welcher der plattenförmig ausgebildete Bereich wenigstens eines der beiden Anker in einen von außen in das betreffende Knochensegment führenden Schlitz eingeführt ist, während der Lineartrieb außerhalb des Knochens verbleibt.
Der Vorteil dieser Ausführung ist darin zu sehen, daß der Distraktor mit vergleichsweise wenig Aufwand von außen angebracht und entfernt werden kann. Dieser Art der Incorporation führt darüber hinaus dazu, daß der plattenförmig ausgebildete Bereich des betreffenden Ankers einen sehr stabilen Sitz im Knochen erhält. Die Distraktionsrichtung bei der genannten Anwendung liegt senkrecht zur Orientierung des Schlitzes und ist - da die Orientierung des Schlitzes sehr genau vorgebbar ist - in vorteilhafter Weise ebenfalls sehr exakt vorbestimmbar.
Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der genannten Ausführungsform ist vorgesehen, daß sich die Dicke des plattenförmig ausgeführten Bereichs wenigstens eines Ankers wenigstens an den vom Lineartrieb wegweisenden Rändern keilförmig verjüngt. Beim Einsetzen des betreffenden Ankers in den Knochenschlitz werden die keilförmigen Ränder dann in die Knochensubstanz eingedrückt. Hierdurch erhält der Sitz Ankers im Knochengewebe eine noch höhere Stabilität als bei vorbenannter Ausführung. Der gleichen Zielsetzung, dem Distraktor nach dessen Inkorporation in das Knochengewebe einen stabilen Sitz zu verleihen, dient auch eine weitere Ausgestaltung der Erfindung. Hierbei ist vorgesehen, auch die Außenfläche des Lineartriebes in der zu den exzentrisch angeordneten plattenförmigen Bereichen weisenden Richtung keilförmig auszubilden. Die keilförmige Gestalt der genannten Außenfläche wird bei Inkorporation des Distraktor dann gegen die Oberfläche des betreffenden Knochensegmentes gepreßt und verbessert hierdurch ebenfalls den Sitz des Distraktors.
Eine entscheidende Voraussetzung für die Anwendbarkeit von Distraktoren im Kiefernbereich sind kleine Abmessungen der Distraktorelemente. Etliche Maßnahmen bei der Entwicklung von Distraktoren sind daher auf deren Miniaturisierung ausgerichtet. Eine weitere Lösung zur Ausgestaltung der Anker verfolgt eben diese Zielsetzung. Sie ist dadurch gekennzeichnet, daß der plattenförmig ausgeführte Bereich des einen Ankers innerhalb einer Aussparung des plattenförmig ausgeführten Bereichs des anderen Ankers Platz findet. Im vollkommen eingefahrenen Zustand des Distraktors liegen beide Anker daher nicht aufeinander, sondern in einander und verursachen somit nur eine Aufbauhöhe von der einfachen Dicke des plattenförmigen Bereichs. Distraktoren diese Bauart lassen sich somit innerhalb eines Osteomie-Schnittes geringer Höhe einsetzen.
Bei der Ausbildung des Lineartriebs wird gemäß vorliegender Erfindung eine Lösung bevorzugt, bei welcher die beiden verschiebbaren Elemente teleskopisch in einander laufen. Die Erfindung sieht hierbei zwei Varianten vor, eine erste bei der beide Elemente einen unrunden, vorzugsweise quadratischen, Querschnitt aufweisen, und eine zweite, bei der beide Elemente einen runden Querschnitt besitzen. Bei letzterer Variante ist eines der Elemente mit einer Längsnut ausgestattet, in die ein mit dem anderen Element starr verbundener Zapfen eingreift. Dabei ist es gleichwertig, an welchem Element die Nut vorgesehen und an welchem Element der Zapfen festgelegt ist. Der Vorteil der vorgeschlagenen Ausführung liegt darin, daß sie einerseits eine exakte Führung zur Verfü- gung stellt, anderseits mit Blick auf eine Miniaturisierung auch kleine Abmessungen des Triebes zuläßt.
Die Verstellung des Lineartriebes wird vom zweiten Ende der beiden Elemente aus durchgeführt. Bei der Ausgestaltung des Verstellkopfes sieht die Erfindung zwei Varianten vor.
Bei der einen Variante ist das äußere der beiden Elemente im Bereich von dessen zweiten Ende mit einem Innengewinde ausgestattet, in welches eine Mutter mit Außengewinde eingreift. Die Mutter ihrerseits weist ein konzentrisch angeordnetes Sackloch auf, welches das zweite Ende des inneren Elementes mit einem geringen Spiel übergreift. Im Falle eines Rechtsgewindes führet eine Drehung der Mutter im Uhrzeigersinn dazu, daß die Mutter kontinuierlich im Innengewinde verschwindet. Da sie sich jedoch auf dem in das Sackloch eingreifenden zweiten Ende des inneren Elementes abstützt, wird bei diesem Vorgang das äußere Element kontinuierlich in Richtung zu dessen zweiten Ende hin verschoben. Die an den beiden ersten Enden der Elemente jeweils befestigten Anker werden dabei voneinander weg bewegt und somit der Abstand des frei beweglichen Knochensegmentes gegenüber dem feststehenden Knochen kontinuierlich vergrößert.
Bei der anderen Variante sind die Rollen von innen- und außen liegendem Element vertauscht. Dementsprechend weist das innere der beiden Elemente im Bereich seines zweiten Endes ein Außengewinde auf, in welches eine Mutter mit Innengewinde eingreift. Die Mutter ist ihrerseits drehbar am äußeren Element festgelegt. Im Falle eines Rechtsgewindes führt eine Drehung der Mutter im Gegenuhrzeigersinn dazu, daß die Mutter und damit das an ihr festgelegte äußere Element kontinuierlich in Richtung zu dessen zweiten Ende hin verschoben wird. Die damit verbunden Relativbewegungen der an den Elementen festgelegten Anker entsprechen denen der vorbenannten Variante.
Zur Drehung der Mutter bei vorliegender Distraktionsvorrichtung sind an der von den genannten Elementen wegweisenden Stirnseite der Mutter entsprechende Mittel vorgesehen. Sie umfassen beispielsweise einen Sechskant für einen Mutternschlüssel und/oder einen Schlitz für einen Schraubendreher.
Die Befestigung der Anker am ersten Ende der genannten Elemente des Lineartriebes läßt mehrere konstruktive Möglichkeiten zu. Von Vorteil für den Einsatz der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Osteogenese ist eine Festlegung der Anker jeweils mittels eines Gewindes am ersten Ende des jeweiligen Elementes. Das Gewinde gewährleistet einerseits eine sichere und biegesteife Verbindung, läßt jedoch die Möglichkeit zu, die Anker und die genannten Elemente des Lineartriebs von einander zur trennen. Letztere Option ist dann von Interesse, wenn die Komponenten der Distraktionsvorrichtung nach Abschluß der Behandlung wieder entfernt werden sollen. In diesem Fall wird die Schraubverbindung zwischen Ankern und Linearelementen gelöst um anschließend die Komponenten der Vorrichtung aus dem Behandlungsbereich zu entfernen.
Bei Ausbildung der Ankerbefestigung an den Elementen des Lineartriebes als lösbare Verbindung ist es zweckmäßig, wenn der Drehsinn der vorhandenen Gewinde jeweils geeignet aufeinander abgestimmt ist. Dementsprechend wird bei der Variante der Vorrichtung, die eine Verstellmutter mit Außengewinde aufweist, vorgeschlagen, das Gewinde der genannten Mutter und der genannten Anker jeweils gleichsinnig, vorzugsweise jeweils als Rechtsgewinde, auszubilden. Bei der Variante der Vorrichtung, die eine Verstellmutter mit Innengewinde aufweist, ist es dagegen zweckmäßig, wenn das Gewinde der genannten Mutter und der genannten Anker jeweils gegensinnig ausgeführt sind. Bevorzugt wird hierbei eine Lösung, bei der das Gewinde der Mutter als Rechtsgewinde und das Gewinde der genannten Anker jeweils als Linksgewinde ausgebildet ist.
Diese Ausführungen stellen sicher, daß bei einer Drehung der Mutter in der Richtung, welche zu einer Vergrößerung des Abstandes zwischen beiden Ankern führt, jeweils die von der Mutter auf die Elemente über- tragenen Momente ein Einschrauben der genannten Elemente in die Anker begünstigen. Ein selbsttätiges Lösen der Verbindung zwischen Ankern und Elementen des Lineartriebes ist bei einer Vergrößerung der Distraktionszone daher ausgeschlossen. Will man dagegen nach Abschluß der Behandlung die Elemente des Lineartriebes entfernen, genügt ein Drehen in Linksrichtung, um die Verbindung zwischen den genannten Elementen und den Ankern jeweils zu lösen.
Der Anwendung der Distraktionsvorrichtung zur Implantation im menschlichen Körper entsprechend ist das Material der Vorrichtung aus Edelmetall ausgebildet. Insbesondere ist gemäß einem Merkmal der Erfindung vorgesehen, die Komponenten aus Gold oder Platin herzustellen.
Die Erfindung sieht sowohl einen Einsatz der vorgeschlagenen Vorrichtung vor, bei der diese nach Abschluß der Distraktion wieder entfernt wird, als auch eine Anwendung, bei welcher die Vorrichtung oder Komponenten davon im Körper des Patienten verbleiben. Letzterer Fall ist von Interesse, wenn die Osteogenese mit einer nachfolgenden Rekonstruktion des Gebisses verbunden ist. In diesem Fall wird vorgeschlagen, die Komponenten der Distraktionsvorrichtung als Zahnimplantatpfosten zu nutzen und Zahnprothesen darauf aufzubauen. Der Vorteil dieser Lösung ist offenkundig, sie erspart weitere der Herstellung des Gebisses dienende Eingriffe in den Kiefer nach Abschluß der Distrakti- onsbehandlung.
Bei Distraktionsvorrichtungen, welche nach Abschluß der Distraktion im Körper des Patienten verbleiben, werden seitens der Erfindung Ausführungsformen empfohlen, bei denen die Anker zentrisch zum Lineartrieb ausgebildet sind. Bevorzugt werden hierbei Anker mit tellerartiger Geometrie, wobei innerhalb des Tellers in der Regel Aussparungen vorgesehen sind, welche bezüglich der Achse des Lineartriebes eine zwei-, drei- oder mehrzählige Symmetrie besitzen. Bei minimalem Knochenangebot kommen bevorzugt Anker mit sternförmiger Geometrie zum Einsatz, die ebenfalls eine zwei-, drei- oder mehrzählige Symmetrie aufweisen. Bei Distraktionsvorrichtungen, die nach erfolgter Distraktion wieder entfernt werden, ist es hingegen von Vorteil, wenn - wie oben bereits erwähnt - die Anker exzentrisch zum Lineartrieb angeordnet und als plat- tenförmige Elemente ausgebildet sind. Der plattenförmige Bereich der Anker ist hierbei vorzugsweise jeweils in Form eines U's ausgebildet.
Unabhängig von der zentrischen oder exzentrischen Anordnung sieht die Erfindung unterschiedliche Arten zur Festlegung der Anker vor. Bei einer ersten Variante sind die plattenförmig ausgebildeten Bereiche beider Anker in der Trennfuge zwischen beweglichem und fest stehendem Knochensegment angeordnet sind. Eine weitere Anwendung ist dadurch gekennzeichnet, daß der plattenförmig ausgebildete Bereich wenigstens eines der beiden Anker in das jeweilige Knochensegment inkorporiert ist. Ein besonders stabiler Sitz der Vorrichtung zur Distraktion läßt sich hierbei insbesondere dann erreichen, wenn beide Anker innerhalb des Knochengewebes inkorporiert sind.
Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung lassen sich dem nachfolgenden Teil der Beschreibung entnehmen. In diesem Teil wird ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Distraktionsosteogenese anhand einer Zeichnung erläutert. Gleiche Bezugszeichen in den einzelnen Figuren bezeichnen dabei jeweils gleiche Elemente. Im einzelnen zeigen:
Figur 1a: einen Längsschnitt durch die Vorrichtung
Figur 1 b: einen Schnitt entsprechend der Schnittebene AB nach Figur 1a. Figur 2: einen Längsschnitt durch eine Variante der Vorrichtung
Der Figur 1 läßt sich der prinzipielle Aufbau des Distraktors entnehmen. Die wesentlichen Komponenten umfassen einen Lineartrieb mit den E- lementen 1 und 2 und die an deren jeweiligen ersten Ende 1a, 2a befestigten Anker 3 und 4. Bei vorliegender Ausführungsform laufen die Ele- mente 1 , 2 teleskopisch ineinander, wobei Element 1 das innere, Element 2 das äußere Element bildet. Beide Elemente weisen einen unrunden Querschnitte auf, Element 1 einen quadratischen und Element 2 den eines quadratischen Vierkantrohres. Die gewählte Ausbildung des Lineartriebes stellt sicher, daß die beiden Elemente 1 , 2 des Triebs ohne Drehung zueinander rein translatorisch verschiebbar sind.
Die Verstellung des Lineartriebes wird mittels des Verstellkopfes 5 vom zweiten Ende 1 b, 2b der beiden Elemente 1 , 2 aus durchgeführt. Der Verstellkopf 5 umfaßt eine Mutter 6, die mit einem Innengewinde ausgestattet ist und auf dem inneren Element 2 aufgeschraubt ist. Das Element 2 weist daher im Bereich 8 seines zweiten Endes 2b ein entsprechendes Außengewinde 7 auf. Die Mutter 6 ist ihrerseits drehbar am zweiten Ende 2b des äußeren Elementes 2 festgelegt. Die Festlegung der genannten Art wird in vorliegender Darstellung durch die beiden Klammern 9, 9' angedeutet. Bei dem zugrunde gelegten Rechtsgewinde 7 führt eine Drehung der Mutter 6 im Gegenuhrzeigersinn dazu, daß die Mutter 6 und damit das an ihr festgelegte äußere Element 2 kontinuierlich in Richtung zum Ende 1 b des ersten Elementes 1 hin verschoben wird. Die an den beiden ersten Enden 1a, 2a der Elemente 1, 2 jeweils befestigten Anker 3, 4 werden hierbei voneinander weg bewegt und somit der Abstand 10 zwischen ihnen vergrößert.
Bei Anwendung der Vorrichtung zur Distraktionsosteogenese wird der eine Anker 4 mit dem (nicht dargestellten) verschiebbaren Knochensegment verbunden, der andere 3 mit dem (nicht dargestellten) feststehenden Knochen. Die exakte Führung des Lineartriebes hat hierbei eine ebenso exakte Bewegung des verschiebbaren Knochensegmentes zur Folge. Bei Durchführung der Distraktion führt eine Vergrößerung des Abstandes 10 zwischen beiden Ankern 3, 4 dann dazu, daß der zwischen den Ufern des verschobenen und feststehenden Knochens entstehende Kallus sich permanent vergrößert und somit neues Knochengewebe gewonnen wird. Wie der Figur 1 zu entnehmen ist, weisen die Anker 3, 4 plattenförmig ausgeführte Bereiche 11 auf, die eine exakte Abstützung des einen Ankers 3 am feststehenden Knochen und eine exakte Unterstützung des zu verschiebenden Knochensegmentes durch den anderen Anker 4 gewährleisten.
Bei vorliegender Ausführung sind die Anker 3, 4 jeweils mittels eines Gewindes 12, 13 am ersten Ende 1a, 2a des jeweiligen Elementes 1, 2 befestigt. Diese Art der Befestigung läßt die Möglichkeit zu, die Anker 3, 4 und die Elemente 1 , 2 des Lineartriebs von einander zur trennen und ist dann zu empfehlen, wenn die Komponenten der Distrktraktionsvor- richtung nach Abschluß der Behandlung wieder entfernt werden sollen.
Bei Vorgabe eines Rechtsgewindes 7 für die Mutter 6 ist für die Ankerbefestigung jeweils ein Linksgewinde 12, 13 vorzusehen. Diese Ausführung stellt sicher, daß bei einer Drehung der Mutter 6 in Gegenuhrzeigersinn zur Vergrößerung des Abstandes 10 zwischen beiden Ankern 3, 4 die von der Mutter auf die Elemente 1 , 2 übertragenen Momente nicht zu einem Lösen der Verbindung zwischen Ankern 3, 4 und Elementen 1 , 2 des Lineartriebes führen.
Figur 2 gibt eine Variante der Vorrichtung wieder, bei welcher der Lineartrieb eine Hülse 22 mit rundem Innenquerschnitt und einen teleskopisch darin laufenden Stift 21 mit rundem Außenquerschnitt aufweist. Eine Längsnut 23 im Stift 21 , in welche ein mit der Hülse 22 starr verbundener Zapfen 24 eingreift, sorgt dafür, daß sich beide Elemente 21, 22 beim Verstellen des Lineartriebes nicht gegeneinander verdrehen. Die Verstellung des Lineartriebes wird durch eine Mutter 25 bewirkt, welche auf dem zweiten Ende 21 b des Stiftes 21 aufsitzt und mit einem Innengewinde der Hülse 22 kämmt. Das Außengewinde der Mutter 25 und das Innengewinde der Hülse 22 sind in vorliegender Zeichnung der Übersichtlichkeit halber nicht eingezeichnet. Die Mutter 25 wird durch einen (nicht eingezeichneten) Schraubendreher betätigt, welcher durch eine am zweiten Ende 22b der Hülse 22 stirnseitig angebrachte Bohrung 26 hindurch in einen Schlitz 27 in der Mutter 25 eingreift. Der Durch- messer der Bohrung 26 ist dabei so bemessen, daß an der Hülse ein die Mutter 25 übergreifender Kragen 28 erhalten bleibt.
Bei einem Rechtsgewinde an Mutter 25 und Hülse 22 führt (bei Blick auf den Mutternschlitz) eine Verdrehung der Mutter 25 im Uhrzeigersinn dazu, daß die Mutter 25 die Hülse 22 und damit den an ihrem ersten Ende 22a befestigten Anker 4 anhebt und somit den Abstand 10 zwischen beiden Ankern 3 und 4 vergrößert.

Claims

PATENTANSPRÜCHE
1. Vorrichtung zur Distraktionsosteogenese mit einem eine Gewindespindel aufweisenden Trieb und zwei durch den Trieb relativ zueinander verschiebbaren Ankern (3, 4), von denen einer mit einem feststehenden Knochensegment und einer mit einem beweglichen Knochensegment verbindbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß
- der Trieb als Lineartrieb ausgebildet ist, mittels dessen zwei Elemente (1 , 2) ohne Drehung zueinander translatorisch zueinander verschiebbar sind, und der eine der genannten Anker (3) am ersten Ende (1 a) des einen Elementes (1) und der andere der genannten Anker (4) am ersten Ende
(2a) des anderen Elementes (2) festgelegt ist.
2. Vorrichtung zur Distraktionsosteogenese nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß
- die Anker (3, 4) plattenförmig ausgeführte Bereiche (11) aufweisen,
- welche vorzugsweise senkrecht zur Verschiebungsrichtung orientiert sind.
3. Vorrichtung zur Distraktionsosteogenese nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß
- die plattenförmig ausgeführten Bereiche (11) exzentrisch zum Lineartrieb angeordnet sind.
4. Vorrichtung zur Distraktionsosteogenese nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß
- sich die Dicke des plattenförmig ausgeführten Bereichs (11) wenigstens eines Ankers (3 bzw. 4) wenigstens an den vom Lineartrieb wegweisenden Rändern keilförmig verjüngt.
5. Vorrichtung zur Distraktionsosteogenese nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß
- die Außenfläche des Lineartriebes in der Richtung der genannten Exzentrizität keilförmig ausgebildet ist.
6. Vorrichtung zur Distraktionsosteogenese nach einem der Ansprüche 2 - 5, dadurch gekennzeichnet, daß
- der plattenförmig ausgeführte Bereich (11) des einen Ankers (4) innerhalb einer Aussparung des plattenförmig ausgeführten Bereichs des anderen Ankers (3) Platz findet.
7. Vorrichtung zur Distraktionsosteogenese nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß
- die beiden genannten Elemente (1, 2) teleskopisch in einander laufen, und entweder beide Elemente (1 , 2) einen unrunden, vorzugsweise einen quadratischen, Querschnitt aufweisen, oder beide Elemente (1 , 2) einen runden Querschnitt besitzen
- und das eine der Elemente eine Längsnut aufweist, in die ein mit dem anderen Element starr verbundener Zapfen eingreift.
8. Vorrichtung zur Distraktionsosteogenese nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß
- das äußere der beiden Elemente (2) im Bereich seines zweiten Endes (2b) ein Innengewinde aufweist, in welches eine Mutter mit Außengewinde eingreift,
- die ein konzentrisch angeordnetes Sackloch aufweist, welches das zweite Ende des inneren Elementes mit einem geringen Spiel übergreift,
- und die genannte translatorische Bewegung durch Drehen an der Mutter erzeugbar ist.
9. Vorrichtung zur Distraktionsosteogenese nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß
- das innere der beiden Elemente (1) im Bereich seines zweiten Endes (1 b) ein Außengewinde (7) aufweist, in welches eine Mutter (6) mit Innengewinde eingreift, - die drehbar am äußeren Element (2) festgelegt ist,
- und die genannte translatorische Bewegung durch Drehen an der Mutter (6) erzeugbar ist.
10. Vorrichtung zur Distraktionsosteogenese nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß
Mittel zum Drehen der Mutter vorgesehen sind, beispielsweise ein Sechskant für einen Mutternschlüssel und/oder ein Schlitz für einen Schraubendreher, wobei die Mittel an der von den genannten Elementen wegweisenden Stirnseite der Mutter angebracht sind.
11. Vorrichtung zur Distraktionsosteogenese nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß
- die genannten Anker (3, 4) jeweils mittels eines Gewindes (12, 13) am ersten Ende (1a bzw. 2a) des jeweiligen Elementes (1 bzw. 2) festgelegt sind.
12. Vorrichtung zur Distraktionsosteogenese nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß
- das Gewinde der genannten Mutter (6) und der genannten Anker (3, 4) jeweils gleichsinnig, vorzugsweise jeweils als Rechtsgewinde, ausgeführt ist.
13. Vorrichtung zur Distraktionsosteogenese nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß
- das Gewinde der genannten Mutter (6) und der genannten Anker (3, 4) jeweils gegensinnig ausgeführt ist, vorzugsweise das Gewinde der genannten Mutter als Rechtsgewinde und das Gewinde (12, 13) der genannten Anker jeweils als Linksgewinde.
14. Vorrichtung zur Distraktionsosteogenese nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Komponenten der Vorrichtung aus Edelmetall, insbesondere aus Gold oder Platin hergestellt sind.
15. Verwendung der Vorrichtung zur Distraktionsosteogenese nach einem der Ansprüche 1 - 14, dadurch gekennzeichnet, daß
- die Vorrichtung oder wesentliche Teile davon als Zahnimplantatpfosten im Kiefer des Patienten verbleiben.
16. Verwendung der Vorrichtung zur Distraktionsosteogenese nach einem der Ansprüche 2 - 15, dadurch gekennzeichnet, daß
- die plattenförmig ausgebildeten Bereiche (11) beider Anker (3, 4) in der Trennfuge zwischen beweglichem und fest stehendem Knochensegment angeordnet sind.
17. Verwendung der Vorrichtung zur Distraktionsosteogenese nach einem der Ansprüche 2- 16, dadurch gekennzeichnet, daß
- der plattenförmig ausgebildete Bereich (11) wenigstens eines der beiden Anker (3 bzw. 4) in das jeweilige Knochensegment inkorporiert ist.
18. Verwendung der Vorrichtung zur Distraktionsosteogenese nach einem der Ansprüche 3- 17, dadurch gekennzeichnet, daß
- der plattenförmig ausgebildete Bereich (11) wenigstens eines der beiden Anker (3 bzw. 4) in einen von außen in das betreffende Knochensegment führenden, vorzugsweise mit einem Schneidwerkzeug hergestellten Schlitz, eingeführt ist.
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