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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Distraktion von Knochensegmenten gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Eine solche Vorrichtung wird in der Mund-Kiefer-Gesichtschirurgie und in der orthopädischen Chirurgie eingesetzt, um Knochen aufzubauen. Hierfür wird ein Knochensegment von einem umgebenden Knochenbereich getrennt, um anschließend das abgetrennte Knochensegment in einem bestimmten Abstand vom umgebenden Knochenbereich zu fixieren. Der auf diese Weise erzeugte Spalt im Knochenmaterial initialisiert einen genetisch bedingten natürlichen Knochenaufbau. Das abgetrennte Knochensegment wird dann in bestimmten Distraktionsraten von z. B. bis zu 0,5 mm pro Tag aus der ursprünglichen Position entfernt, bis die gewünschte Endposition erreicht ist. Das natürliche Knochenwachstum schließt letztendlich den gesamten Bereich, so dass an dieser Stelle die gewünschte Knochenstärke durch natürliches Knochenwachstum erreicht wird. Anschließend wird der Distraktor aus dem Knochen entfernt.
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Zur Fixierung des abgetrennten Knochensegments am umgebenden Knochenbereich sowie zur beschriebenen Verschiebung des Knochensegments dient die Vorrichtung der eingangs genannten Art. Im Bereich der Mund-Kiefer-Gesichtschirurgie werden diese Vorrichtungen Endo-Distraktoren genannt, da sie innerhalb des Knochens montiert werden und arbeiten. Die hierdurch erreichte Knochenvermehrung dient z. B. zur Vorbereitung einer Implantation.
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Ein Endo-Distraktor der eingangs genannten Art ist aus der
DE 198 22802 C2 bekannt. Dieser Distraktor umfasst als Gleithülse eine äußere Hülse, die mittels eines Außengewindes in einem Knochensegment fixiert wird. In einer Bohrung der äußeren Hülse ist eine das Distraktor-Widerlager bildende innere Hülse in Längsrichtung gleitend geführt. Die innere Hülse überragt die äußere Hülse, wobei in diesem überragenden Teil ebenfalls ein Außengewinde vorgesehen ist, mit dem die innere Hülse im umgebenden Knochenbereich fixiert wird. Durch eine Einstellvorrichtung lässt sich die äußere Hülse in Längsrichtung zur inneren Hülse verschieben, so dass die beteiligten Knochensegmente relativ zueinander bewegt werden können. Die Einstellvorrichtung umfasst eine Gewindespindel, deren Gewinde in ein Innengewinde der inneren Hülse eingreift. Der Spindelkopf wiederum stützt sich mittelbar oder unmittelbar derart auf zwei Schultern der äußeren Hülse ab, dass die äußere Hülse der Bewegung der Gewindespindel relativ zur inneren Hülse folgt.
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Aufgrund des Aufbaus kann der beschriebene Distraktor im eingebauten Zustand nicht auseinander genommen werden. Daraus folgt, dass der bekannte Distraktor als Ganzes Teil aus dem fertig gestellten Knochen entfernt werden muss. Das Außengewinde des Distraktor-Widerlagers wird beim Entfernen jedoch allenfalls zufällig genau passend in das durch das Außengewinde der äußeren Hülle erzeugte Gewinde im Knochenmaterial eingreifen, so dass beim Entfernen des Distraktors regelmäßig in das Knochenmaterial ein zweites Gewinde eingeschnitten oder aber das Distraktor-Widerlager traumatisch unter unkontrollierten Rüttelbewegungen durchgezogen wird. Außerdem ist am Distraktor-Widerlager der Querschnitt des Führungsabschnitts deutlich geringer als der des Außengewindes, weshalb beim Entfernen des Distraktor-Widerlagers ein Teil des neu gebildeten Knochen unkontrolliert weggedrückt wird, was trotz der gegebenenfalls noch relativ weichen Konsistenz des Knochens ebenfalls zu einer Gewebetraumatisierung führen kann. Schließlich bedingt der Aufbau des bekannten Endo-Distraktors eine Mindestgröße, die für eine horizontale Distraktion nicht geeignet ist.
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Aus der
EP 1259177 B1 ist ein Endo-Distraktor bekannt, der eine Verankerungsschraube und eine Distraktionshülse aufweist. Die Distraktionshülse wird z. B. im abgetrennten Knochensegment fixiert und die Verankerungsschraube im umgebenden Knochenbereich. Während der Distraktion bleibt die Gesamtvorrichtung in ihrer Länge im Wesentlichen konstant. Die Verankerungsschraube wird z. B. bei einer Kieferbehandlung so weit in den umgebenden Knochenbereich eingeschraubt, dass sie den Knochen überragt, also eine Überlänge aufweist. Die Distraktionshülse ist drehbar auf den Schraubenschaft der Verankerungsschraube angeordnet. Für die Distraktionsbewegung wird die Verankerungsschraube aus dem umgebenden Knochenbereich herausgedreht, wobei die oben angesprochene Überlänge der zu erzielenden Distraktion entspricht. Hierbei ist nachteilig, dass die Überlänge der Verankerungsschraube fühlbar und gegebenenfalls auch sichtbar ist und hierdurch eine Beeinträchtigung des Patienten darstellen kann. Der Knochen selbst stellt hier das Widerlager dar. Es ist nur eine vertikale Distraktion möglich. Außerdem wird der Knochen durch die sich stets wiederholende Drehung der Verankerungsschraube im Knochen selbst regelmäßig traumatisiert.
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Der Erfindung liegt nun das technische Problem zugrunde, eine Vorrichtung der eingangsgenannten Art zur Verfügung zu stellen, mit der zum einen die Traumatisierung des Gewebes geringer als im Stand der Technik ist und die sowohl für die horizontale als auch vertikale Distraktion einsetzbar ist.
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Diese Aufgabe wird mit einer Vorrichtung der eingangs genannten Art durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
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Vorteilhafte Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind durch die Unteransprüche gegeben.
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Die Gestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung erlaubt eine Miniaturisierung, die insbesondere im Bereich der Mund-Kiefer-Gesichts-Chirurgie vorteilhaft ist. In einer entsprechend miniaturisierten Bauart sind vor allem auch horizontale Distraktionen im Ober- und Unterkiefer möglich. Aufgrund der Bauart der Vorrichtung ist die Bewegungsrichtung des Knochensegments vorgegeben, womit das Knochensegment also vektorgeführt und dadurch gegebenenfalls bei schwierigen anatomischen Situationen sogar navigierbar ist. Mit der Vektorführung kann die Bewegungsrichtung des Segments entsprechend der Form der gewünschten Knochenvermehrung bewusst gesteuert werden. Das Verfahren kann insbesondere zur Vermehrung von Knochen vor einer Zahnimplantation eingesetzt werden.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist aus mehreren Einzelteilen zusammengesetzt, die nacheinander zusammenwirken. Zum einen bilden das Distraktor-Widerlager und die Gleithülse mit Fixierarm einen Distraktor, der nach Abschluss der Distraktion derart teilbar ist, dass lediglich noch das Distraktor-Widerlager im Knochenmaterial verbleibt. Zum anderen sind Komponenten zum Entfernen des Distraktor-Widerlagers aus dem Knochenmaterial umfasst, nachdem die Gleithülse vom Distraktor-Widerlager gelöst ist. Das Entfernungsinstrument greift hierfür in die Eingriffsmittel des Führungsabschnittes des Distraktor-Widerlagers, so dass das Distraktor-Widerlager aus dem Knochenmaterial, insbesondere durch eine Drehung, gelöst werden kann. Hierzu kann der Führungsabschnitt des Distraktor-Widerlagers zum Beispiel einen Außensechskant und das Entfernungsinstrument einen passenden Innensechskant aufweisen. Um das Distraktor-Widerlager dann auch in einer Translationsbewegung aus dem Zahnmaterial herausziehen zu können, kann das Entfernungsinstrument mittels eines Sicherungsstifts am Distraktor-Widerlager fixiert werden. Auf diese Weise erhält man einen Verbund aus Distraktor-Widerlager und Entfernungsinstrument mit Sicherungsstift, welcher eine Drehbewegung als auch eine translatorische Bewegung und damit eine Entfernung des Distraktor-Widerlagers mit nur minimaler oder ohne Traumatisierung des Knochengewebes erlaubt.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann auch eine Knochenmühle umfassen, die am Führungsabschnitt des Distraktor-Widerlagers befindliches Knochengewebe zermahlt, so dass das Entfernungsinstrument über den Führungsabschnitt des Distraktor-Widerlagers geführt werden kann. Das zermahlene Knochengewebe kann nötigenfalls ausgespült werden.
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Im Folgenden wird eine bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung anhand von Figuren dargestellt.
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Es zeigt schematisch
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1: einen Endo-Distraktor im modellhaften Einsatz,
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2: eine Querschnittsansicht von 1,
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3: eine vergrößerte Darstellung des Endo-Distraktors im Querschnitt gemäß 2,
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4: ähnlich 1 einen Endo-Distraktor im Einsatz nach fertig gestelltem Knochenaufbau,
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5: die 4 in einem Querschnitt,
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6: eine vergrößerte Querschnittsansicht des Endo-Distraktors gemäß 5,
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7: eine Einzeldarstellung einer Stellschraube des Endo-Distraktors,
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8: ein Widerlager des Endo-Distraktors im Querschnitt,
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9: das Widerlage gemäß 8 in einer seitlichen Aufsicht,
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10: Gleithülse mit Fixierungsarm in perspektivischer Sicht,
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11: Gleithülse mit Fixierungsarm in Aufsicht,
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12: Gleithülse mit Fixierungsarm im Querschnitt,
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13: Knochenmühle in Seitenansicht,
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14: Knochenmühle im Querschnitt,
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15: Sicherungsstift für ein Entfernungsinstrument,
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16: Entfernungsinstrument perspektivisch,
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17: Entfernungsinstrument im Querschnitt und
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18: Entfernungsinstrument und Sicherungsstift im Einsatz
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1 zeigt schematisch anhand eines blockartig dargestellten Knochenmodells 1 den Einsatz eines Endo-Distraktors 2. Ein Knochenaußenteil 3 symbolisiert einen umgebenden Knochen, der in einem Knochenteilbereich 4 im Querschnitt zu wenig Substanz aufweist, um z. B. ein Implantat aufzunehmen. Dieser Teilbereich 4 soll mittels Distraktion aufgebaut werden. Aus dem geschwächten Knochenteilbereich 4 wurde hierfür ein Knochensegment 5, derart aus dem Verbund des Außenteils 3 herausgeschnitten, dass das Knochensegment 5 vollständig vom Knochenaußenteil 3 gelöst ist.
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Mittels des Endo-Distraktors 2 ist nun das Knochensegment 5 am Außenteil 3 fixiert, wie auch aus 2 sowie aus der vergrößerten Darstellung in 3 deutlich wird, die Querschnittsansichten darstellen.
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Wie insbesondere aus 3 deutlich wird, ist der Endo-Distraktor 2 mit einem Distraktor-Widerlager 6 über ein an einem Fixierungsabschnitt des Distraktor-Widerlagers 6 angeordneten Außengewinde 7 im Knochenaußenteil 3 fixiert. Das Distraktor-Widerlager 6 weist einen gegenüber dem Außengewinde 7 im Durchmesser verringerter Führungsabschnitt 8 auf, durch den eine Bohrung 9 mit einem Innengewinde 10 geführt ist.
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Über den Führungsabschnitt 8 ist eine Gleithülse 11 geführt, deren Außendurchmesser dem des Distraktor-Widerlagers 6 im Bereich seines Außengewindes 7 entspricht.
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In das Innengewinde 10 des Führungsabschnitts 8 greift das Gewinde 12 einer Stellschraube 13, die in 7 in einer seitlichen Aufsicht vergrößert dargestellt ist. Der Kopf 14 der Stellschraube 13 weist einen Innensechskant auf, über den die Stellschraube 13 drehbar ist. Die Stellschraube 13 ist dabei so geformt, dass eine eventuell anliegende Wange ohne Geschwürsbildung abgehalten wird.
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Die Stellschraube 13 weist unterhalb des Kopfes 14 eine umlaufende Nut 16, in die ein ringförmiger Vorsprung 17 der Gleithülse 11, eine Drehung der Stellschraube 13 in der Gleithülse 11 erlaubend, eingreift.
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An der Gleithülse 11 ist ein Fixierungsarm 18 mit einer offenen Aufnahme 22 für eine hier nicht dargestellte Fixierungsschraube angeordnet, so dass die Gleithülse 11 im Knochensegment 5 fixiert werden kann. Hierfür ist im Knochensegment 5 eine vorbereitete Bohrung 19 eingebracht.
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In der in den 1 bis 3 gezeigten Situation ist zwischen dem Knochensegment 5 und dem Knochenaußenteil 3 bereits ein Spalt 20 gegeben. Beim Einsatz des Endo-Distraktors in natürlichem Knochenmaterial wird dieser Spalt von ca. 2 mm eine Aktivierung der Knochenneubildung (Osteogenese) bewirken. Dabei füllt sich der Spalt 20 zunächst mit der noch nicht mineralisierten weichen Knochengrundsubstanz (Osteoid). Nach einer ersten Wartezeit von z. B. einer Woche wird durch sukzessives Herausdrehen der Stellschraube 13 über die umlaufende Nut 16 die Gleithülse 11 und damit das Knochensegment 5 mitgeführt, so dass der das Knochenwachstum bewirkende Spalt 20 zwischen Knochensegment 5 und Knochenaußenteil 3 sich vergrößert und weiter mit Knochengewebe aufgefüllt wird. Das Herausdrehen der Stellschraube 13 kann z. B. 0,5 mm pro Tag betragen.
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In den 4 bis 6 ist anhand des Modells 1 schematisch der gewünschte Endzustand dargestellt, bei dem das Knochensegment 5 die gewünschte Endposition erreicht hat und der Bereich zwischen dem ursprünglichen Knochensegment 5 und dem Knochenaußenteil 3 durch nachgewachsenes Knochengewebe 24 gefüllt ist.
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Die 8 und 9 zeigen das Distraktor-Widerlager 6 im Querschnitt (8) und in seitlicher Aufsicht (9). In 9 ist zu erkennen, dass der das Innengewinde 10 aufweisende Führungsabschnitt 8 an seinem oberen Ende einen Außensechskant 21 zur Aufnahme eines Entfernungsinstruments 25 (16 bis 18) aufweist.
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Bei erfolgreich fertig gestellter Distraktion und nach einer Konsolidierungsphase wird zunächst der Fixierungsarm 18 vom Knochensegment 5 gelöst, wodurch sich beim weiteren Herausdrehen der Stellschraube 13 die Gleithülse 11 aus dem Knochensegment 5 entfernen lässt. Mittels eines hier nicht dargestellten Werkzeuges mit Innensechskant kann dann nach Einsatz einer weiter unten (siehe 13 und 14) dargestellten Knochenmühle 26 durch die im Knochensegment 5 verbleibende Öffnung das Distraktor-Widerlager 6 aus dem Knochenaußenteil 3 herausgedreht und durch das Knochensegment 5 hindurch entfernt werden.
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Die 10 bis 12 zeigen in einer Perspektivansicht (10), einer Aufsicht (11) und einem Querschnitt (12) die Gleithülse 11 mit einstückig daran angeordnetem Fixierungsarm 18, der die Aufnahme 23 für eine hier nicht dargestellte Fixierungsschraube aufweist. Der Fixierungsarm 18 kann zur Anpassung an die Struktur des zu behandelnden Knochens auch anbiegbar gestaltet werden. Es kann an der Gleithülse 11 bei Bedarf mindestens ein weiterer Fixierungsarm vorgesehen werden.
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Zur Entfernung des Endo-Distraktors 2 wird zunächst die hier nicht dargestellte Fixierungsschraube entfernt und die Stellschraube 13 (siehe 6) weiter herausgedreht, so dass die Gleithülse 11 mit dem Fixierungsarm 18 weiter vom Distraktor-Widerlager 6 abgehoben werden kann. Sobald das Außengewinde 12 der Stellschraube 13 das Innengewinde 10 des Distraktor-Widerlagers 6 verlassen hat, können Stellschraube 13 und Gleithülse 11 einfach gleitend ohne Traumatisierung des Knochengewebes aus dem Knochensegment 5 und dem nachgewachsenen Knochengewebe 24 herausgezogen werden. Das Distraktor-Widerlager 6 befindet sich dann noch ohne Positionsänderung im Knochen.
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Aus 6 ist ersichtlich, dass das nachgewachsene Knochengewebe 24 auch die Außenfläche des Führungsabschnittes 8 des Distraktor-Widerlagers 6 erreicht hat. Um das Distraktor-Widerlager 6 entfernen zu können, wird nun eine Knochenmühle 26 (13 in seitlicher Ansicht) eingesetzt, mit der das am Führungsabschnitt 8 angelagerte Knochenmaterial gelöst wird. 14 zeigt die Knochenmühle 26 im Querschnitt im Einsatz mit Eingriff in das Distraktor-Widerlager 6. Die Knochenmühle 26 weist ein Griffelement 27 und ein Mahlstück 28 auf. Im Inneren des Mahlstücks 28 ist ein gewindeloser Führungsstift 29 angeordnet, welcher als Führung zum Eingriff in das Innengewinde 10 des Führungsabschnitts 8 des Distraktor-Widerlagers 6 vorgesehen ist. Eine Mahlstück-Außenhülse 30 umgibt den Führungsstift 29 und lässt dazwischen einen ringförmigen Hohlraum zur Aufnahme des Führungsabschnitts 8. Die Mahlstück-Außenhülse 30 weist an ihrem unteren Ende einen Mahlring 31 auf.
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Nach Entfernen der Gleithülse 11 wird die Knochenmühle 26 in die verbleibende Öffnung im Knochen so eingesetzt, dass der über die Mahlstück-Außenhülse 30 hinausragende Führungsstift 29 in das Innengewinde 10 des Führungsabschnitts 8 eingreift. Bei weiterem Eindrehen der Knochenmühle 26 trifft der Mahlring 31 auf das am Führungsabschnitt anliegende neu aufgebaute Knochengewebe und löst dieses kleingemahlen vom umgebenden Knochen, der in 14 nicht dargestellt ist.
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Die durch eine Person manuell oder mit einem Motor am Griffelement 27 erzeugte Drehung wird mittels eines Zwischenstücks 32 auf das Mahlstück 28 übertragen. Anders als in 13 und 14 dargestellt kann das Zwischenstück 32 im Durchmesser der zuvor eingesetzten Gleithülse 11 entsprechen. Hierdurch kann die Ausrichtung der Knochenmühle 26 durch die Anlage am umgebenden Knochensegment 5 erleichtert werden. Nach Erreichen einer Endposition wird die Knochenmühle 32 wieder entfernt. Das Distraktor-Widerlager 6 ist nun frei zugänglich. Gegebenenfalls kann das zermahlene Knochenmehl über Spülung entfernt werden.
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Zum Entfernen des Distraktor-Widerlagers 6 wird nun das Entfernungsinstrument 25 verwendet, welches in den 16 bis 18 dargestellt ist. Das Entfernungsinstrument 25 weist eine durchgehende Bohrung 33 und an seinem unteren Ende einen Innensechskant 34 auf, der zum Eingriff in den Außensechskant 21 des Führungsabschnitts 8 des Distraktor-Widerlagers 6 vorgesehen ist. Das Entfernungsinstrument weist an seinem oberen Ende einen Außensechskant 36 als Ansatz für ein manuelles oder maschinengetriebenes Drehen auf. 18 zeigt das eingesetzte Entfernungsinstrument 25 beim Eingriff in den Führungsabschnitt 8. Durch Drehen des Entfernungsinstruments 25 lässt sich das Distraktor-Widerlager 6 mit seinem Außengewinde 7 aus dem Knochenaußenteil 3 herausdrehen.
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Um das Distraktor-Widerlager 6 auch weiter aus dem umgebenden Knochenmaterial sicher herausziehen zu können, wird ein Sicherungsstift 36 eingesetzt, der in 15 perspektivisch dargestellt ist. Der Sicherungsstift weist an seinem unteren Ende ein Außengewinde 37 auf, das für den Eingriff in das Innengewinde 10 des Führungsabschnittes 8 des Distraktor-Widerlagers 6 vorgesehen ist. Bei eingesetztem Entfernungsinstrument 25 wird der Sicherungsstift 36 durch die Bohrung 33 des Entfernungsinstruments 25 geführt und in das Innengewinde 10 des Führungsabschnittes 8 eingedreht, bis ein verdickter Fixierungskopf 38 auf dem Entfernungsinstrument 25 aufsetzt, so dass Distraktor-Widerlager 6, Entfernungsinstrument 25 und Sicherungsstift 36 aneinander fixiert sind und gemeinsam aus dem Knochen herausgehoben werden können. Der Sicherungsstift 36 kann – wie in 18 gezeigt – selbstverständlich bereits vor dem drehenden Lösen des Distraktor-Widerlagers 6 aus dem Knochenaußenteil 3 eingesetzt werden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Modell
- 2
- Endo-Distraktor
- 3
- Knochenaußenteil
- 4
- Teilbereich
- 5
- Knochensegment
- 6
- Distraktor-Widerlager
- 7
- Außengewinde
- 8
- Führungsabschnitt
- 9
- Bohrung
- 10
- Innengewinde
- 11
- Gleithülse
- 12
- Gewinde
- 13
- Stellschraube
- 14
- Kopf der Stellschraube
- 15
- Innensechskant
- 16
- umlaufende Nut
- 17
- ringförmiger Vorsprung
- 18
- Fixierungsarm
- 19
- Bohrung
- 20
- Spalt
- 21
- Außensechskant
- 22
- Fixierungsabschnitt
- 23
- Aufnahme
- 24
- nachgewachsenes Knochengewebe
- 25
- Entfernungsinstrument
- 26
- Knochenmühle
- 27
- Griffelement
- 28
- Mahlstück
- 29
- Führungsstift
- 30
- Mahlstück-Außenhülse
- 31
- Mahlring
- 32
- Zwischenstück
- 33
- Bohrung
- 34
- Innensechskant
- 35
- Außensechskant
- 36
- Sicherungsstift
- 37
- Außengewinde
- 38
- Fixierungskopf
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 19822802 C2 [0004]
- EP 1259177 B1 [0006]
