DE69111931T2

DE69111931T2 - IMPROVEMENTS ON AN EXTERNAL FASTENING DEVICE.

Info

Publication number: DE69111931T2
Application number: DE69111931T
Authority: DE
Inventors: Bruce Henry Ide; Anthony Philip Pohl
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1990-02-05
Filing date: 1991-02-05
Publication date: 1996-04-11
Anticipated expiration: 2011-02-06
Also published as: DE69111931D1; KR920700591A; CA2050596A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft Verbesserungen in und an einer externen Befestigungsvorrichtung zur Verwendung bei der Behandlung von Knochenbrüchen und insbesondere eine verbesserte unilaterale oder einseitige teleskopische Einrahmen- Befestigungsvorrichtung, die eine dynamische Axialbewegung verleihen kann.The present invention relates to improvements in and to an external fixation device for use in the treatment of bone fractures, and more particularly to an improved unilateral or one-sided single-frame telescopic fixation device capable of imparting dynamic axial movement.

Der Stand der Technik der GB-A-2 110 094 offenbart eine dynamisierende teleskopische externe Befestigungsvorrichtung mit den im Oberbegriff des Anspruchs 1 enthaltenen Merkmalen.The prior art of GB-A-2 110 094 discloses a dynamizing telescopic external fastening device with the features contained in the preamble of claim 1.

Der Zweck einer externen Befestigungsvorrichtung besteht darin, die Teile oder Segmente eines gebrochenen Knochens derart mittels Bolzen zusammenzuhalten, daß die Heilung fortschreiten kann, während die Beweglichkeit der benachbarten Gelenke des Patienten beibehalten werden kann. Um diese Aufgabe zu erfüllen, muß die Befestigungsvorrichtung ausreichend starr oder steif sein, um die auf sie aufgebrachten Belastungen abzufangen, ohne übermäßige Bewegungen an der Bruchstelle zuzulassen.The purpose of an external fixation device is to hold the parts or segments of a broken bone together using bolts in such a way that healing can proceed while maintaining mobility in the patient's adjacent joints. To accomplish this task, the fixation device must be sufficiently rigid or stiff to support the loads placed on it without allowing excessive movement at the fracture site.

Der Einsatz von externen Befestigungsvorrichtungen ist eine anerkannte und empfohlene Art der Behandlung vieler Formen von Gliederverletzungen, und es wurden viele verschiedene Befestigungsvorrichtungen konzipiert und sind den Anmeldern bekannt. Es gibt zwar manche, die im allgemeinen für zufriedenstellend erachtet werden, doch ist man der Meinung, daß die meisten unnötig aufwendig sind und den für eine optimale Knochenheilung erforderlichen Steifigkeitsgrad nicht bieten. In einem Versuch, die Steifigkeit zu erhöhen haben Konstrukteure auf multilaterale oder mehrachsige Einheiten (mit mehr als einem externen Befestigungskörper) zurückgegriffen, doch sind solche Einheiten sperrig und schwierig in der Handhabung und technisch kompliziert. Außerdem macht ihre Sperrigkeit den Zutritt zur Wunde sowie die Behandlung von Weichteilen schwierig.The use of external fixation devices is an accepted and recommended way of treating many forms of limb injury and many different fixation devices have been designed and are known to applicants. While there are some that are generally considered satisfactory, it is felt that most are unnecessarily cumbersome and do not provide the level of rigidity required for optimal bone healing. In an attempt to increase rigidity, designers have resorted to multilateral or multiaxial units (with more than one external fixation body), but such units are bulky and difficult to handle and technically complex. In addition, their bulkiness makes access to the wound and treatment of soft tissue difficult.

Ein weiterer mit bekannten externen Befestigungsvorrichtungen verbundener Nachteil bestand darin, daß es dem Chirurgen unmöglich war, die Bolzenklemmen und ihre Befestigungen am Hauptkörper der Befestigungseinheit leicht und rasch anzupassen, und daß der Bewegungsbereich, dem solche Bestandteile unterliegen, eingeschränkt war. Dies erschwerte die Einführung der Halterungsbolzen und ebenso die Leichtigkeit, mit der ein allfälliger Drehversatz des gebrochenen Knochens korrigiert werden konnte. Weiters gibt es Einschränkungen hinsichtlich des Ausmaßes, zu welchem die Ausrichtung jeder Gruppe von Halterungsbolzen in bezug auf den Hauptkörper der Befestigungseinheit im Raum verändert werden kann, welche Veränderung erforderlich ist, um eine einfache Installierung der Einheit zu ermöglichen und den Körper der Befestigungsvorrichtung parallel zur Längsachse des Knochens in Lage bringen zu können, unabhängig davon, wo der Knochenbruch vorliegt - ob an einem breiten oder schmalen Knochenteil.Another disadvantage associated with known external fixation devices was that it was impossible for the surgeon to easily and quickly remove the bolt clamps and their attachments to the main body of the fixation unit. and that the range of motion to which such components are subject was limited. This made insertion of the retaining bolts difficult and also the ease with which any rotational misalignment of the fractured bone could be corrected. Furthermore, there are limitations on the extent to which the orientation of each group of retaining bolts can be changed in space with respect to the main body of the fixation unit, which change is necessary to enable the unit to be easily installed and to enable the body of the fixation unit to be positioned parallel to the long axis of the bone, regardless of where the fracture occurred - whether in a wide or narrow part of the bone.

Zwar sind gewisse externe Befestigungsvorrichtungen des Standes der Technik zur Schaffung einer dynamischen Axialbewegung konzipiert, doch ist diesen Vorrichtungen ein Problem gemeinsam, nämlich die hohen Biegemomente, die in den Haltebolzen und damit im Hauptkörper der Befestigungseinheit während des Herumgehens auftreten. Studien haben gezeigt, daß diese hohen Biegemomente zu einem Klemmen der Teleskopteile der Einheit führen, insbesondere dort, wo mit einer Gleitreibung zu rechnen ist und die Teleskopteile aus dem oder denselben Metall(en) mit einem hohen Reibungskoeffizienten herges teilt sind. Diese Einheiten können an der Bruchstelle durch Aufbringung einer Last durch die Befestigungsbolzen über einen extern beaufschlagten Motor eine passende dynamische Axialbewegung (d.h. axiale Teleskopbewegung) erzeugen (genannt "aktive Dynamisierung"), es kann aber im allgemeinen nicht von ihnen erwartet werden, daß sie eine passende und verlässliche passive Dynamisierung durch Herumgehen bieten.While certain prior art external fastening devices are designed to provide dynamic axial movement, these devices share a problem, namely the high bending moments that occur in the retaining bolts and hence in the main body of the fastening unit during walk-around. Studies have shown that these high bending moments lead to binding of the telescopic parts of the unit, particularly where sliding friction is expected and the telescopic parts are made of the same metal(s) with a high coefficient of friction. These units can provide appropriate dynamic axial movement (i.e. axial telescopic movement) at the point of failure by applying a load through the fastening bolts via an externally powered motor (called "active dynamization"), but they cannot generally be expected to provide appropriate and reliable passive dynamization by walk-around.

Es ist wichtig, daß die Befestigungsvorrichtung ausreichend stabil ist, um eine dynamische Axialbewegung durch Auseinander- und Zusammenschieben der Vorrichtung und nicht durch die Instabilität der Befestigungsvorrichtung zu gewährleisten. Wiederholte axiale Bewegungen können bewirken, daß die Teleskopeinheit mit der Zeit locker wird oder klemmt, was wiederum zu drastischen Veränderungen der Steifigkeit der Befestigungsvorrichtung und der Effizienz der Dynamisierung führen kann. Beispielsweise ist ein bedeutendes Problem bei gewissen Einheiten des Standes der Technik die Rotationsinstabilität derselben. Eine Lösung dieses Problems bestand im Einsatz eines Sperrsystems mit Keil, d.h. Innen- und Außen- Teleskopglieder sind halbkreisförmig und ein Keil greift in einer entlang des Innenglieds verlaufenden Nut ein. Eine verbesserte Rotationsstabilität kann durch eine knapper sitzende Keilsperre geschaffen werden, doch führt dies zu einer Haftreibung der Kontaktflächen der Keilsperre. Keilsperren mit Spiel, bei denen ein Keilbolzen in eine im Innenglied geformte Keilnut eingreift, verhindern eine derartige Komplikation, können aber keine entsprechende Rotationsstabilität bieten.It is important that the mounting device is sufficiently stable to accommodate dynamic axial movement by extending and contracting the device and not by the instability of the mounting device. Repeated axial movements can cause the telescopic unit to become loose or jammed over time, which in turn can lead to drastic changes in the stiffness of the fastening device and the efficiency of the dynamization. For example, a significant problem with certain prior art units is the rotational instability of the same. One solution to this problem has been to use a wedge locking system, ie the inner and outer telescopic links are semi-circular and a wedge engages in a groove running along the inner link. Improved rotational stability can be provided by a tighter fitting wedge lock, but this leads to stiction of the contact surfaces of the wedge lock. Clearance wedge locks, in which a wedge bolt engages in a keyway formed in the inner link, prevent such a complication but cannot provide equivalent rotational stability.

Es wurden auch Befestigungsvorrichtungen entwickelt, die auf einer Wälzreibung zwischen den Teleskopteilen und nicht auf einer Gleitreibung beruhen, wobei hierbei Wälzlager verwendet werden, die in Kugellagerringen rollen. Dadurch, daß die für externe Befestigungsvorrichtungen erforderliche Mikrobewegung in der Größenordnung von 1 mm oder darunter liegt, rollen solche Kugel- oder Wälzlager zur Erzeugung einer solchen Bewegung jedoch nicht, sondern bewegen sich vielmehr hin und her und unterliegen daher einer Reibkorrosion. Eine solche Reibkorrosion ist eine Ursache für Instabilität und/oder Klemmen, was bei dynamisierenden externen Befestigungsvorrichtungen vermieden werden sollte.Fasteners have also been developed that rely on rolling friction between the telescopic parts rather than sliding friction, using roller bearings that roll in ball bearing rings. However, because the micro-movement required for external fasteners is of the order of 1 mm or less, such ball or roller bearings do not roll to produce such movement, but rather move back and forth and are therefore subject to fretting corrosion. Such fretting corrosion is a cause of instability and/or binding, which should be avoided in dynamic external fasteners.

Ein weiterer Mangel von manchen bekannten unilateralen teleskopischen externen Befestigungsvorrichtungen ist noch ihr Unvermögen, die Starrheit der Vorrichtung auf eine Axialbewegung der Teleskopteile während des Bruchheilungsprozesses zu verandern. Es wurde gefunden, daß in den frühen Phasen der Bruchheilung eine größere Starrheit und später dann eine geringere Starrheit erforderlich ist. Es ist wünschenswert, Mittel vorzusehen, um eine passive Bewegung der Teleskopteile der Befestigungsvorrichtung während des frühen Stadiums der Bruchheilung zu vermeiden, bis eine Sollast oder vorbestimmte Last überschritten wird.A further deficiency of some known unilateral telescopic external fixation devices is their inability to vary the rigidity of the device to accommodate axial movement of the telescopic parts during the fracture healing process. It has been found that greater rigidity is required in the early stages of fracture healing and less rigidity is required later. It is desirable to provide means to prevent passive movement of the telescopic parts of the fixation device during the early stages of fracture healing until a target load or predetermined load is exceeded.

Ein Ziel der vorliegenden Erfindung ist daher die Schaffung einer verbesserten unilateralen, teleskopischen externen Befestigungsvorrichtung von einfacher Ausgestaltung, leichter Handhabbarkeit und größerer Vielseitigkeit bei der veränderbarkeit der Ausrichtung und Positionierung der Bolzenklemmen und andererseits Ausrichtung und Positionierung der in den Klemmen befestigten Halterungsbolzen.An object of the present invention is therefore to provide an improved unilateral, telescopic external fastening device of simple design, easy handling and greater versatility in the variability of the orientation and positioning of the bolt clamps and, on the other hand, the orientation and positioning of the support bolts fastened in the clamps.

Es ist ein anderes Ziel der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte unilaterale, teleskopische externe Befestigungsvorrichtung zu schaffen, die eine passende, verlässliche und effiziente (sowohl aktive als auch passive) Dynamisierung ohne Klemmen der Teleskopteile bieten kann.It is another object of the present invention to provide an improved unilateral telescopic external fastening device that can provide convenient, reliable and efficient (both active and passive) dynamization without clamping of the telescopic parts.

Es ist noch ein anderes Ziel der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte unilaterale, teleskopische externe Befestigungsvorrichtung zu schaffen, deren Widerstand gegen eine Axialbewegung im Verlauf der Bruchheilung leicht verändert werden kann.It is yet another object of the present invention to provide an improved unilateral telescopic external fixation device whose resistance to axial movement can be easily varied during fracture healing.

Es ist ein noch weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung eine verbesserte unilaterale, teleskopische externe Befestigungsvorrichtung zu schaffen, die eine äußerst stabile, starre Struktur bieten kann, wodurch eine raschere Heilung und ein frühzeitiges Herumgehen gefördert werden.It is yet another object of the present invention to provide an improved unilateral telescopic external fixation device that can provide a highly stable, rigid structure, thereby promoting more rapid healing and early ambulation.

Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung umfaßt daher eine verbesserte unilaterale, teleskopische externe Befestigungsvorrichtung eine längliche Teleskopeinheit, bestehend aus einem länglichen Innen- und Außenteil, welche Teile teleskopisch ineinandergreifen und für eine relative axiale Oszillationsbewegung entlang einer Achse ausgelegt sind, und lösbaren Blockiermitteln zum lösbaren Blockieren dieser Teile gegen eine relative axiale Bewegung, ein Paar Bolzenklemmen, die jeweils auf den Teleskopteilen zur Klemmung einer oder mehrerer in Längsrichtung der Klemme und sich quer von dieser erstreckender, im Abstand vorgesehener orthopädischer Befestigungsbolzen vorgesehen sind, Klemmenverbindungsmittel auf jedem der Teleskopteile der länglichen Teleskopeinheit zum Verbinden der jeweiligen Klemme mit derselben, wobei jedes Klemmenverbindungsmittel einen Klemmenhalter mit einer im radialen Abstand von der Längsachse der Teleskopeinheit befindlichen ersten Rotationsachse aufweist, wodurch sich der Klemmenhalter im nicht blockierten Zustand zusammen mit seiner zugehörigen Klemme körperlich um die erste Achse drehen kann, wobei der Klemmenhalter verstellbar für eine Gleitbewegung der Länge nach entlang seiner ersten Achse gelagert ist, wodurch die räumliche Lage seiner zugehörigen Klemme durch Veränderung des radialen Abstandes (gemessen entlang der ersten Achse) zwischen der Klemme und der Teleskopeinheit veränderbar ist, und worin jede Klemme vom Klemmenhalter drehbar abgestützt ist, damit sich die Klemme körperlich um eine sich der Länge nach und im rechten Winkel zur ersten Achse erstreckende zweite Rotationsachse drehen kann.According to one aspect of the present invention, therefore, an improved unilateral telescopic external fastening device comprises an elongate telescopic unit comprising an elongate inner and outer part, which parts telescopically engage one another and are adapted for relative axial oscillatory movement along an axis, and releasable locking means for releasably locking these parts against relative axial movement, a pair of bolt clamps each provided on the telescopic parts for clamping one or more orthopedic fastening bolts extending longitudinally of the clamp and transversely therefrom, at a distance, clamp connecting means on each of the telescopic parts of the elongate telescopic unit for connecting the respective clamp thereto, each clamp connecting means comprising a clamp holder having a first axis of rotation radially spaced from the longitudinal axis of the telescopic unit, whereby the clamp holder, in the unlocked state, can physically rotate together with its associated clamp about the first axis, the clamp holder being adjustably mounted for sliding movement longitudinally along its first axis, whereby the spatial position of its associated clamp can be changed by changing the radial distance (measured along the first axis) between the clamp and the telescopic unit, and wherein each clamp is rotatably supported by the clamp holder to enable the clamp to physically rotate about a second axis of rotation extending longitudinally and at right angles to the first axis.

Bei der obigen Vorrichtung können sich die Bolzenklemmen der Befestigungsvorrichtung zusammen mit der Gruppe von Bolzen aus einer Quer- durch eine Vertikalebene drehen. Dadurch können die Bolzen horizontal am Ende des Knochens angeordnet werden, was für metaphysikalische Brüche langer Knochen wünschenswert ist.In the above device, the bolt clamps of the fixation device can rotate together with the group of bolts from a transverse through a vertical plane. This allows the bolts to be placed horizontally at the end of the bone, which is desirable for metaphysical fractures of long bones.

Die Vorrichtung ermöglicht es auch, die Bolzenklemmen über einen weiten Bogen zu kippen, was für Spiral- oder Vertikalbrüche, die einen weiten Winkelbereich der Bruchebene haben, erforderlich ist.The device also allows the bolt clamps to be tilted over a wide arc, which is necessary for spiral or vertical fractures that have a wide angle range of the fracture plane.

Die Fähigkeit der Klemmen, horizontal zu gleiten, gestattet die Rotation der Knochenfragmente ohne Verlust der axialen Ausrichtung der Befestigungsvorrichtung und auch eine weitgehende Veränderung des Einsetzwinkels der Klemmen in den Knochen. Eine fehlerhafte Ausrichtung der Längsachse der Befestigungsvorrichtung mit jener des Schienbeins verringert das Potential für eine dynamische axiale Bewegung der Vorrichtung. Bekannte dynamisierende Befestigungsvorrichtungen lassen eine Rotation der Knochenfragmente nur durch eine axiale Abweichung des Körpers der Befestigungsvorrichtung von der Längsachse des Schienbeins zu.The ability of the clamps to slide horizontally allows rotation of the bone fragments without loss of the axial alignment of the fixation device and also a significant change in the angle of insertion of the clamps into the bone. Misalignment of the long axis of the fixation device with that of the tibia reduces the potential for dynamic axial movement of the device. Known dynamizing fixation devices only allow rotation of the bone fragments by axial deviation of the body of the fixation device from the long axis of the tibia.

Vorzugsweise umfaßt jedes Klemmenverbindungsmittel (oder zumindest jenes am äußeren Teleskopteil) weitere Laschen- oder Verbindungsmittel, die gleitbar auf dem zugehörigen Teleskopteil abgestützt sind, wodurch das gesamte Klemmenverbindungsmittel in der nicht blockierten Stellung zusammen mit seiner zugehörigen Klemme entlang der Teleskopeinheit gleiten kann. die Positionierung zumindest einer der Bolzenklemmen an irgendeiner Stelle entlang der gesamten Länge des äußeren Teleskopteils gewährleistet die minimale Trennung der inneren Klemmen. Vorzugsweise ist eines der Laschenmittel mit dem freien Ende des inneren Teleskopteils fest verbunden, während das andere Laschenmittel gleitbar entlang der Länge des äußeren Teleskopteils angeordnet werden kann. Auf diese Weise erfordert die Trennung der Bolzenklemmen und der Bolzen keine Ausrichtung zu den Teleskopteilen, was im Gegensatz zu Einheiten des Standes der Technik steht, die eine relative axiale Trennung derselben verlangen. Dadurch können die Teleskopteile über einen Großteil der Länge der Befestigungsvorrichtung in Kontakt miteinander stehen, was zu geringeren Biegebewegungen führt und die Wahrscheinlichkeit eines "Klemmens" der Einheit während einer dynamischen Axialbewegung verringert.Preferably, each clamp connection means (or at least that on the outer telescopic part) comprises further tabs or connecting means slidably supported on the associated telescopic part, whereby the entire clamp connecting means in the unblocked position can slide along the telescopic unit together with its associated clamp. the positioning of at least one of the bolt clamps anywhere along the entire length of the outer telescopic part ensures minimal separation of the inner clamps. Preferably, one of the tab means is fixedly connected to the free end of the inner telescopic part, while the other tab means can be slidably arranged along the length of the outer telescopic part. In this way, separation of the bolt clamps and the bolts does not require alignment with the telescopic parts, which is in contrast to prior art units which require relative axial separation thereof. This allows the telescopic parts to be in contact with each other over much of the length of the fastener, resulting in less bending movements and reducing the likelihood of "jamming" of the unit during dynamic axial movement.

Bei einer anderen bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das Laschenmittel auf seinem Teleskopteil drehbar abgestützt, wodurch das Klemmenverbindungsmittel drebbar um eine Achse, die mit der Längsachse der Teleskopeinheit zusammenfällt oder parallel zu dieser verläuft, adjustiert werden kann, um verschiedene Winkelpositionen zu der Teleskopeinheit einzunehmen.In another preferred embodiment of the invention, the tab means is rotatably supported on its telescopic part, whereby the clamp connection means can be rotatably adjusted about an axis coinciding with or parallel to the longitudinal axis of the telescopic unit to assume different angular positions relative to the telescopic unit.

Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfaßt jedes Klemmenverbindungsmittel einen Schwenkteil, der zwischen dem Laschenmittel und dem Klemmenhalter zwischengeschaltet ist und im nicht blockierten Zustand um eine dritte Achse drehbar ist, welche sich sowohl zur Achse der Teleskopeinheit als auch zur ersten Achse im rechten Winkel erstreckt. Dadurch ist es möglich, den Teil zusammen mit seinem Klemmenhalter um diese dritte Achse zu schwenken und in eine Reihe von verschiedenen Winkelpositionen in bezug auf die Teleskopeinheit zu bringen.In a further preferred embodiment of the invention, each clamp connecting means comprises a pivoting part which is interposed between the tab means and the clamp holder and which, in the unlocked state, is rotatable about a third axis which extends at right angles to both the axis of the telescopic unit and the first axis. This makes it possible to pivot the part together with its clamp holder about this third axis and to bring it into a number of different angular positions in relation to the telescopic unit.

Vorzugsweise umfaßt das Verbindungs- oder Laschenmittel einen Befestigungskörper, der den zugehörigen Teleskopteil umgibt und mit einem Blockierelement, z.B. einer Klemmschraube oder einem Klemmbolzen versehen ist, welche(r) im festgezogenen Zustand bewirkt, daß der Körper am Teleskopteil klemmend angreift und das Verbindungsmittel sowohl gegen eine Rotations- als auch gegen eine Längsbewegung in bezug auf die Teleskopeinheit blockiert. Vorzugsweise umfaßt der Körper ein Paar Anlenkhälften, die entlang einer parallel zur Achse der Befestigungsvorrichtung verlaufenden Achse aneinander angelenkt sind, wobei die Klemm- oder Blockierschraube die freien Enden derselben an den entgegengesetzten Seiten der Befestigungsvorrichtung aneinanderklemmt. Dadurch kann eine Klemme leicht aus der Befestigungsvorrichtung entfernt oder in diese eingefügt werden, selbst wenn die Befestigungsvorrichtung am Patienten verbleibt.Preferably, the connecting or locking means comprises a fastening body surrounding the associated telescopic part and provided with a locking element, e.g. a clamping screw or a clamping bolt, which when tightened causes the body to clamp onto the telescopic part and to lock the connecting means against both rotational and longitudinal movement with respect to the telescopic unit. Preferably, the body comprises a pair of hinge halves hinged together along an axis parallel to the axis of the fastening device, the clamping or locking screw clamping the free ends thereof together on opposite sides of the fastening device. This allows a clamp to be easily removed from or inserted into the fastening device, even when the fastening device remains on the patient.

Vorzugsweise haben die Bolzenklemmen einen 360ºigen horizontalen Winkelbereich, der es ermöglicht, den Körper der Befestigungsvorrichtung von einer Seite des Beins zur anderen herumzubewegen, wodurch ein vollständiger Zutritt zu den Wunden während eines operativen Weichgewebeverschlusses oder einer Wundbehandlung gegeben ist.Preferably, the bolt clamps have a 360º horizontal angular range that allows the body of the fastener to be moved around from one side of the leg to the other, thereby providing complete access to the wounds during surgical soft tissue closure or wound treatment.

Bei wieder einer anderen bevorzugten Ausführungsform umfaßt jeder Klemmenhalter eine(n) querlaufende(n) Bolzen oder Welle kurzer Länge, der bzw. die drehbar um die erste Achse gelagert ist und an seinem/ihrem Ende ein Paar halbkreisförmige Finger oder Backenglieder aufweist, deren innere Umfangswände miteinander eine durchgehende Öffnung definieren, in welcher die jeweilige Klemme drehbar aufgenommen ist, damit sich die Klemme um 360º drehen kann, was wiederum eine ähnliche Veränderung der Ausrichtung der darin gehaltenen Befestigungsbolzen ermöglicht.In yet another preferred embodiment, each clamp holder comprises a transverse bolt or shaft of short length, pivotally mounted about the first axis, and having at its end a pair of semi-circular fingers or jaw members, the inner peripheral walls of which together define a through opening in which the respective clamp is pivotally received to enable the clamp to rotate through 360º, which in turn allows a similar change in the orientation of the fastening bolts held therein.

Gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine verbesserte externe unilaterale teleskopische Befestigungsvorrichtung vorgesehen, welche durch ein Paar längliche teleskopisch ineinandergreifende und für eine begrenzte relative Gleitbewegung entlang der Längsachse der Teleskopeinheit ausgelegte Teile gebildet ist, wobei der äußere Teil ein Gehäuse mit einer durch dasselbe verlaufenden Bohrung bildet und der innere Teil eine mit Gleitpassung in die Bohrung eingreifende und um diese Achse nicht drehbare Stange bildet, wobei das Profil der Stange und der Bohrung jeweils nicht kreisförmig ist und mindestens eine flache Stelle aufweist, und worin die Stange aus Metall, vorzugsweise aus rostfreiem Stahl gefertigt ist und die Oberfläche der Bohrung ein hartes Polymermaterial umfaßt, wodurch die Gleitreibung zwischen den Teilen während der relativen axialen Gleitbewegung minimiert ist.According to another aspect of the present invention, there is provided an improved external unilateral telescopic fastening device comprising a pair of elongate telescopically interlocking and adapted for limited relative sliding movement along the longitudinal axis of the telescopic unit. designed parts, the outer part forming a housing with a bore extending therethrough and the inner part forming a rod engaging with a sliding fit in the bore and non-rotatable about this axis, the profile of the rod and the bore each being non-circular and having at least one flat spot, and wherein the rod is made of metal, preferably stainless steel, and the surface of the bore comprises a hard polymer material, whereby the sliding friction between the parts is minimized during relative axial sliding movement.

Vorzugsweise hat das Gehäuse eine zylindrische Außenwandfläche und. ist durch zwei identische axiale Hälften gebildet, die durch Klemmschrauben aneinander befestigt sind. Das Gehäuse kann jedoch auch als Einheitselement ausgebildet sein.Preferably, the housing has a cylindrical outer wall surface and is formed by two identical axial halves which are secured together by clamping screws. However, the housing can also be designed as a unitary element.

Durch den Einsatz ungleicher Materialien für die Innenstange und die Bohrungsfläche des zylindrischen Gehäuses, in welchem sich der Kolben bewegt, ist die Gleitreibung sehr reduziert (im Vergleich zum Einsatz von z.B. gleichartigen Metallen), und die Wahrscheinlichkeit eines Klemmens der Einheit während der Dynamisierung derselben ist geringer. Von den Erfindern durchgeführte Versuche haben gezeigt, daß die Kombination aus einem geeigneten Polymermaterial mit rostfreiem Stahl eine im Vergleich zu Paaren aus gleichartigen Metallen oder sogar ungleichen Metallen, z.B. rostfreiem Stahl/Hartchrom-rostfreiem Stahl, rostfreiem Stahl/Messing, bezüglich Reibungswiderstand äußerst signifikante Bewegung gewährt.By using dissimilar materials for the inner rod and the bore surface of the cylindrical housing in which the piston moves, the sliding friction is greatly reduced (compared to the use of, for example, similar metals) and the probability of the unit jamming during dynamization is reduced. Tests carried out by the inventors have shown that the combination of a suitable polymer material with stainless steel provides extremely significant movement in terms of frictional resistance compared to pairs of similar metals or even dissimilar metals, e.g. stainless steel/hard chrome stainless steel, stainless steel/brass.

Vorzugsweise ist die Bohrung des zylindrischen Gehäuses mit einer Schicht aus hartem Polymermaterial, vorzugsweise Acetal und insbesondere dem unter dem Markennamen "ERTACETAL" (Polyoxymethylen) verkauften Material ausgekleidet. Die Auskleidung kann mittels länglicher flacher Streifen erfolgen, die in der Bohrung eingesetzt sind und sich mit dieser erstrecken, wobei jeder Streifen an einer entsprechenden planen Bohrungsfläche, die entlang der Länge der Bohrung verläuft, anliegt. Es würde sich jedes harte Polymermaterial mit einer hohen Abrieb- und Verschleißfestigkeit und einem niedrigen Reibungskoeffizienten eignen. Neben Acetalen können weitere Beispiele hochdichtes Polyethylen und Polypropylen mit umfassen.Preferably, the bore of the cylindrical housing is lined with a layer of hard polymeric material, preferably acetal and in particular the material sold under the trade name "ERTACETAL" (polyoxymethylene). The lining may be provided by means of elongated flat strips inserted in and extending with the bore, each strip abutting a corresponding flat bore surface running along the length of the bore. Any hard polymeric material would be suitable with high abrasion and wear resistance and a low coefficient of friction. In addition to acetals, other examples may include high-density polyethylene and polypropylene.

Bei einer bevorzugten Anordnung ist die Bohrung rechteckig und hat die Stange rechteckige Querschnittsform. Die Form kann auch dreieckig sein.In a preferred arrangement, the bore is rectangular and the rod has a rectangular cross-sectional shape. The shape may also be triangular.

Bei einer anderen bevorzugten Anordnung hat die Stange eine flache Ober- und Unterseite, welche entlang ihrer Längsränder durch gekrümmte Seitenflächen miteinander verbunden sind, und umfaßt der Einsatz ein Paar diametrisch entgegengesetzte, annähernd D-förmige Einsatzstücke, die fix an der zylindrischen Bohrung gesichert sind, wobei die planen Flächen der Einsatzstücke an den entsprechenden flachen Flächen der Stange angreifen und die Einsatzstücke aus hartem Polymermaterial gebildet sind.In another preferred arrangement, the rod has a flat top and bottom surface connected along their longitudinal edges by curved side surfaces, and the insert comprises a pair of diametrically opposed, approximately D-shaped inserts fixedly secured to the cylindrical bore, the flat surfaces of the inserts engaging the corresponding flat surfaces of the rod, the inserts being formed of hard polymeric material.

Vorzugsweise erstreckt sich die Stange über die gesamte Länge des Gehäuses und ist an ihrem distalen Ende mit einer Begrenzungswand versehen, welche mit einer radialen Anschlagfläche am distalen Ende des Gehäuses zusammenwirkt, um eine begrenzte relative Axialbewegung nur zwischen der Stange und dem Gehäuse zuzulassen, wobei sich eine derartige Bewegung vorzugsweise in der Größenordnung von 5 mm bewegt. Auf diese Weise hält die Stange den Kontakt mit der Bohrung über den Großteil der Länge der Stange aufrecht, was die Steifigkeit und Starrheit fördert und die Auswirkungen allfälliger Biegebewegungen minimiert, wodurch wiederum die Dynamisierung erleichtert wird.Preferably, the rod extends the entire length of the housing and is provided with a limiting wall at its distal end which cooperates with a radial stop surface at the distal end of the housing to allow limited relative axial movement only between the rod and the housing, such movement preferably being of the order of 5 mm. In this way, the rod maintains contact with the bore over most of the length of the rod, which promotes stiffness and rigidity and minimizes the effects of any bending movements, which in turn facilitates dynamization.

Bei noch einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung umfaßt eine verbesserte unilaterale externe Befestigungsvorrichtung einen pneumatisch beaufschlagten Motor oder einen Elektromotor am distalen Ende des zylindrischen Gehäuses in koaxialer Ausrichtung mit demselben, wobei der Motor so ausgelegt ist, daß er eine dynamische axiale Bewegung oder dynamische axiale Belastung der Knochenfragmente des gebrochenen Knochens ermöglicht.In yet another aspect of the present invention, an improved unilateral external fixation device includes a pneumatically actuated motor or an electric motor at the distal end of the cylindrical housing in coaxial alignment therewith, the motor being configured to provide dynamic axial movement or dynamic axial loading of the bone fragments of the fractured bone.

Vorzugsweise ist der Motor so angeordnet, daß er eine Mikrobewegung mit einer Frequenz von etwa 0,5 Hz und einer adjustierbaren Auswanderung von 0,1 min bis 1,0 mm liefert.Preferably, the motor is arranged to provide a micro-movement with a frequency of about 0.5 Hz and an adjustable excursion of 0.1 min to 1.0 mm.

Bei einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist die Teleskopeinheit an ihrem distalen Ende mit abnehmbaren kalibrierten Distraktionsmitteln versehen, welche eine sich in Längsrichtung erstreckende Gewindestange aufweisen, die in der Einheit koaxial angeordnet ist, um die axiale Auseinanderbewegung der Teleskopteile und damit die Distraktion der Knochenteile zur Ermöglichung von Knochendehnvorgängen zu bewirken.In a further aspect of the present invention, the telescopic unit is provided at its distal end with removable calibrated distraction means comprising a longitudinally extending threaded rod arranged coaxially in the unit to effect axial movement apart of the telescopic parts and thus distraction of the bone parts to enable bone stretching procedures.

Bei einem noch anderen Aspekt der Vorrichtung wirken die Teleskopteile der Teleskopeinheit mit einem verstellbaren Federmechanismus zusammen, der am distalen Ende des Außenteils der Einheit entfernbar angebracht ist und so angeordnet ist, daß er eine verstellbare axiale Belastungskraft schafft, um einer Bewegung der Teleskopteile entgegenzuwirken und die relative Axialbewegung der Teleskopteile zu verhindern, bis eine (vorbestimmte) Sollast überstiegen wird. Die verstellbare Feder läßt keine dynamische Axialbewegung vor Aufbringen dieser Sollast zu. Diese Last wird während der frühen Phase der Bruchheilung hoch eingestellt und während der Endphase der Bruchheilung gering eingestellt.In yet another aspect of the device, the telescoping members of the telescoping unit cooperate with an adjustable spring mechanism removably mounted on the distal end of the outer member of the unit and arranged to provide an adjustable axial loading force to oppose movement of the telescoping members and prevent relative axial movement of the telescoping members until a (predetermined) target load is exceeded. The adjustable spring does not permit dynamic axial movement prior to the application of this target load. This load is set high during the early phase of fracture healing and set low during the final phase of fracture healing.

Zur besseren Veranschaulichung der Erfindung der Anmelderin sind nachstehend mehrere Aus führungs formen unter Bezugnahme auf die angeschlossenen Zeichnungen detaillierter beschrieben, worin:To better illustrate the applicant's invention, several embodiments are described in more detail below with reference to the attached drawings, in which:

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht einer externen Befestigungsvorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung ist;Fig. 1 is a perspective view of an external fastening device according to a first embodiment of the invention;

Fig. 2 eine Ansicht der Befestigungsvorrichtung in Richtung des Pfeils 2 der Fig. 1 ist;Fig. 2 is a view of the fastening device in the direction of arrow 2 of Fig. 1;

Fig. 3 eine in Einzelteile zerlegte perspektivische Ansicht eines der in Fig. 1 gezeigten Klemmsysteme ist;Fig. 3 is an exploded perspective view of one of the clamping systems shown in Fig. 1;

Fig. 4 eine Schnittansicht der in Fig. 1 gezeigten Teleskopeinheit der Länge nach ist (wobei die Klemmensysteme zur besseren Klarheit weggelassen wurden);Fig. 4 is a longitudinal sectional view of the telescopic unit shown in Fig. 1 (with the clamp systems omitted for clarity);

Fig. 5 eine teilweise geschnittene bruchstückhafte, perspektivische Ansicht der Teleskopeinheit der Fig. 4 ist;Fig. 5 is a partially sectioned fragmentary perspective view of the telescopic unit of Fig. 4;

Fig. 6 eine radiale Querschnittsansicht entlang der Linien 6-6 der Fig. 4 ist;Fig. 6 is a radial cross-sectional view taken along lines 6-6 of Fig. 4;

Fig. 7 eine Schnittansicht ähnlich der Fig. 6 einer Teleskopeinheit gemäß einer zweiten Auführungsform der Erfindung ist;Fig. 7 is a sectional view similar to Fig. 6 of a telescopic unit according to a second embodiment of the invention;

Fig. 8 eine Schnittansicht einer axialen Distraktionseinheit zur Verwendung mit der in Fig. 1 gezeigten Befestigungsvorrichtung in Längsrichtung ist;Figure 8 is a longitudinal sectional view of an axial distraction unit for use with the fastening device shown in Figure 1;

Fig. 9 eine Schnittansicht einer axialen Belastungseinheit zur Verwendung mit der in Fig. 1 gezeigten Befestigungsvorrichtung in Längsrichtung ist; undFig. 9 is a longitudinal sectional view of an axial loading unit for use with the fastening device shown in Fig. 1; and

Fig. 10 eine schematische Ansicht einer erfindungsgemäßen Befestigungsvorrichtung ist und einige Einstellungen zeigt, die mit dem in Fig. 1 gezeigten Klemmensystem erzielt werden können.Fig. 10 is a schematic view of a fastening device according to the invention and shows some adjustments that can be achieved with the clamp system shown in Fig. 1.

Bei der in den Fig. 1 bis 4 dargestellten Ausführungsform umfaßt eine orthopädische externe Befestigungsvorrichtung 10 eine Hauptteleskopeinheit 11, die ihrerseits ein äußeres zylindrisches Gehäuse 12 aufweist, in dem eine Teleskopstange 13 oszillierend untergebracht ist, Klemmenverbindungsmittel 15, 16 am zylindrischen Gehäuse 12 bzw. am Kopfende der Stange 13, jedem der Klemmenverbindungsmittel 15, 16 zugeordnete Klemmenhalter 17, 18 und an den Klemmenhaltern 17 bzw. 18 drehbar abgestützte Bolzenhalterungsklemmen 19, 20. Jede Klemme 19, 20 umfaßt Paare von entgegengesetzten, mit Nuten versehenen Klemmplatten 19', 19" und 20', 20", die durch Klemmschrauben 24 aneinandergeklemmt sind, um guerlaufende Durchgangsöffnungen 25 zur Aufnahme von Befestigungs- Halterungsbolzen 27 zu bilden, welche in Längsrichtung der Klemmen 19, 20 im Abstand angeordnet sind und von diesen quer abstehen. Die Bolzen 27 sind von bekannter Konstruktion.In the embodiment shown in Figures 1 to 4, an orthopedic external fastening device 10 comprises a main telescopic unit 11 which in turn has an outer cylindrical housing 12 in which a telescopic rod 13 is oscillatingly housed, clamp connecting means 15, 16 on the cylindrical housing 12 and on the head end of the rod 13, respectively, clamp holders 17, 18 associated with each of the clamp connecting means 15, 16 and bolt retaining clamps 19, 20 rotatably supported on the clamp holders 17 and 18, respectively. Each clamp 19, 20 comprises pairs of opposing, grooved clamp plates 19', 19" and 20', 20" clamped together by clamp screws 24 to define transverse through-openings 25 for receiving Fastening retaining bolts 27 are formed which are spaced apart in the longitudinal direction of the clamps 19, 20 and protrude transversely from them. The bolts 27 are of known construction.

Bei dieser Ausführungsform umfaßt jedes Klemmenverbindungsmittel 15, 16 ein Paar aneinander angelenkte Verbindungsabschnitte 28, 29, die um das zylindrische Gehäuse 12 bzw. den kreisförmigen verbreiterten Kopf 30 (der aus zwei Hälften besteht) herum am freien Ende der Stange 13 angeordnet sind, wobei die Verbindungsabschnitte 28, 29 im gelockerten Zustand eine Drehung der Klemmenverbindungsmittel 15, 16 um eine Achse, welche mit der zentralen Längsachse der Teleskopeinheit 11 zusammenfällt, und im Falle des Verbindungsmittels 15 eine Gleitverschiebung auch der Länge nach entlang der Länge des Gehäuses 12 zulassen. Bei in angezogenem Zustand befindlicher Klemmschraube 33 (siehe Fig. 2 und 3) greifen die Flächen der Innenbohrung der Verbindungsabschnitte 28, 29 an der äußeren Zylinderfläche des zylindrischen Gehäuses 12 bzw. des Kolbenkopfes 30 klemmend an, um die Laschen 15, 16 zu immobilisieren.In this embodiment, each terminal connecting means 15, 16 comprises a pair of mutually hinged connecting portions 28, 29 which are arranged around the cylindrical housing 12 and the circular enlarged head 30 (which consists of two halves) are arranged at the free end of the rod 13, the connecting sections 28, 29 in the loosened state allowing rotation of the clamp connecting means 15, 16 about an axis which coincides with the central longitudinal axis of the telescopic unit 11 and, in the case of the connecting means 15, also allowing sliding displacement longitudinally along the length of the housing 12. When the clamping screw 33 is in the tightened state (see Fig. 2 and 3), the surfaces of the inner bore of the connecting sections 28, 29 clampingly engage the outer cylindrical surface of the cylindrical housing 12 or the piston head 30, respectively, in order to immobilize the tabs 15, 16.

Wie in Fig. 3 gezeigt, ist jede Klemm 19, 20 ein dreistückiger Aufbau mit zwei identischen Platten 19' und einem Einheitselement 31, welches die Platten 19" enthält. Die Stücke können aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung formgegossen sein. Bei dieser Anordnung können die Bolzen 27 ohne Entfernen der Klemme aus ihrem Halter herausgenommen werden.As shown in Fig. 3, each clamp 19, 20 is a three-piece construction with two identical plates 19' and a unitary member 31 containing the plates 19". The pieces may be molded from aluminum or an aluminum alloy. In this arrangement, the bolts 27 can be removed from their holder without removing the clamp.

Abgestützt am Teil 28 der Verbindungsmittel 15, 16 sind Schwenkteile 34, die sich radial im Abstand vom zylindrischen Gehäuse 12 der Teleskopeinheit 11 befinden, wobei jeder Teil 34 mit einem querlaufenden horizontalen Schlitz 35 ausgebildet ist, welcher sich von einem Ende des Teils nach innen erstreckt und mit einer querlaufenden kreisförmigen Durchgangsöffnung 37 kommuniziert, in welcher ein durchgehender zylindrischer Stiel oder Schaft 39, der Teil des Klemmenhalter 17, 18 ist, drebbar aufgenommen ist. Jeder Teil 34 ist auf einer radial von einer Seite des Abschnitts 28 abstehenden Flanschwelle 38 drehbar montiert und mittels Klemmschrauben 32 lösbar mit dieser blockiert, wodurch die Teile 34 bei gelockerten Schrauben 32 zusammen mit den Haltern 17, 18 um eine Achse schwenken können, welche die zentrale Achse der Einheit 10 in einem rechten Winkel schneidet und auch in einem rechten Winkel zur Achse des Schaftes 39 angeordnet ist.Supported on the part 28 of the connecting means 15, 16 are pivoting parts 34 which are radially spaced from the cylindrical housing 12 of the telescopic unit 11, each part 34 being formed with a transverse horizontal slot 35 which extends inwardly from one end of the part and communicates with a transverse circular through-opening 37 in which a continuous cylindrical stem or shaft 39 which is part of the clamp holder 17, 18 is rotatably received. Each part 34 is rotatably mounted on a flange shaft 38 projecting radially from one side of the section 28 and is releasably locked to it by means of clamping screws 32, whereby the parts 34, when the screws 32 are loosened, can pivot together with the holders 17, 18 about an axis which intersects the central axis of the unit 10 at a right angle and is also arranged at a right angle to the axis of the shaft 39.

Die Rotation der Halter 17, 18 zusammen mit ihren Bolzenklemmen 19, 20 und Bolzen 27 um die Achse des Schaftes 39 ermöglicht die Einführung der Bolzen in Längsrichtung oder in Querrichtung, was im Falle von Knochen unterschiedlicher Durchmesser wünschenswert ist.The rotation of the holders 17, 18 together with their bolt clamps 19, 20 and bolts 27 around the axis of the shaft 39 allows the insertion of the bolts in the longitudinal or transverse direction, which is desirable in the case of bones of different diameters.

Ein Abdeckelement 40 mit einem Gewindestumpf, der in eine in der Welle 38 ausgebildete zentrale Gewindebohrung eingreift, verhindert ein Verschieben des Teils 34.A cover element 40 with a threaded stub that engages in a central threaded hole formed in the shaft 38 prevents the part 34 from moving.

Die Klemmschraube 41 blockiert, wenn angezogen, den Schaft 39 reibschlüssig sowohl gegen eine Rotation als auch gegen eine Gleitbewegung in bezug auf den Teil 34. Natürlich ist zu erkennen, daß die Klemmenhalter 17, 18 bei nicht festgezogener Schraube 41 um die Achse des Schaftes 39 verdreht und in jeder gewünschten Ausrichtung sowie in Längsrichtung der Achse des Schaftes 39 gleitbar adjustiert blockiert werden können.When tightened, the clamping screw 41 frictionally blocks the shaft 39 against both rotation and sliding movement with respect to the part 34. Of course, it can be seen that the clamp holders 17, 18 can be rotated about the axis of the shaft 39 when the screw 41 is not tightened and can be blocked in any desired orientation and slidably adjusted in the longitudinal direction of the axis of the shaft 39.

Jeder Klemmenhalter 17, 18 enthält auch ein Paar halbkreisförmige Nasen 43, 43', die zusammenwirken, um eine kreisförmige Öffnung zur klemmbaren Aufnahme der Klemmen 19, 20 zu bilden. Eine Stellschraube 44 wird zum Zusammenspannen der Nasen 43, 43 verwendet und läßt in der nicht festgezogenen Stellung eine körperliche Verdrehung der Klemmen 19, 20 (zusammen mit ihren Bolzen 27) in jede gewünschte Winkellage zu.Each terminal holder 17, 18 also includes a pair of semi-circular lugs 43, 43' which cooperate to form a circular opening for clampably receiving the terminals 19, 20. A set screw 44 is used to tighten the lugs 43, 43 together and, in the untightened position, allows physical rotation of the terminals 19, 20 (together with their bolts 27) to any desired angular position.

Die Fähigkeit der Klemmenhalter 17, 18, sich sowohl um die Achse des Schaftes 39 zu drehen als auch entlang dieser Achse der Länge nach zu gleiten, erwies sich als große Erleichterung bei der Plazierung der Haltebolzen in den gebrochenen Knochen und bei der Korrektur allfälliger Drehversätze der gebrochenen Knochen ohne Veränderung der Längsausrichtung des Gehäuses 12 zur Achse des Knochens, z.B. der Tibia, während die Fähigkeit der Klemmen 19, 20, sich körperlich um eine Achse in einem rechten Winkel zur Achse des Schaftes 39 zu drehen, die Einheit geeignet für eine Annäherung an den Knochen über einen weiten Winkelbereich macht. Diese Merkmale gehen klar aus Fig. 10 der Zeichnung hervor, die zeigt, wie die Bolzenklemme 19 horizontal vom Gehäuse 12 weg verschoben kann, sowie deren veränderte Ausrichtung, durch die ein weiter Bereich von verfügbaren Bolzenwinkeln möglich ist.The ability of the clamp holders 17, 18 to both rotate about the axis of the shaft 39 and to slide longitudinally along that axis has been found to greatly facilitate the placement of the retaining bolts in the fractured bones and to correct any rotational misalignments of the fractured bones without altering the longitudinal alignment of the housing 12 to the axis of the bone, e.g. the tibia, while the ability of the clamps 19, 20 to physically rotate about an axis at a right angle to the axis of the shaft 39 makes the unit suitable for approaching the bone over a wide range of angles. These features are clearly evident from Fig. 10 of the drawing which shows how the bolt clamp 19 can be displaced horizontally away from the housing 12 and its altered Alignment that allows a wide range of available bolt angles.

Die Gleitfähigkeit der Klemmenverbindungsmittel 15, 16, entlang des zylindrischen Gehäuses 12 erleichtert die optimale positionierung der Haltebolzen 27 in bezug auf die Bruchstelle. Es ist ein Vorteil der vorliegenden Erfindung, daß mehr als ein Klemmenverbindungsmittel am zylindrischen Gehäuse 12 abgestützt sein können, und dank der Vielseitigkeit des Bewegungsbereichs, die dem Klemmenverbindungsmittel, dem Halter und der Klemme geboten wird, kann man die Bolzen an entgegengesetzten Seiten des Gehäuses 12 der Einheit 11 anordnen, um eine "Triangulation" zu ermöglichen und eine verbesserte Starrheit zu schaffen.The sliding ability of the clamp connecting means 15, 16 along the cylindrical housing 12 facilitates the optimal positioning of the retaining bolts 27 with respect to the fracture point. It is an advantage of the present invention that more than one clamp connecting means can be supported on the cylindrical housing 12 and thanks to the versatility of the range of motion offered to the clamp connecting means, the retainer and the clamp, one can locate the bolts on opposite sides of the housing 12 of the unit 11 to enable "triangulation" and provide improved rigidity.

Das Scharnier 45, welches schwenkbar an die Abschnitte 28, 29 der Verbindungsmittel 15, 16 anschließt, läßt die Verbindungsmittel sogar bei am Knochen verbleibender Einheit 11 leicht aus dem Gehäuse 12 entfernen.The hinge 45, which pivots to the sections 28, 29 of the connecting means 15, 16, allows the connecting means to be easily removed from the housing 12 even when the unit 11 remains on the bone.

Unter Bezugnahme auf die Fig. 4 bis 6 der Zeichnung ist die Stange 13 der Teleskopeinheit 11 aus rostfreiem Stahl geformt und hat stark polierte Außenflächen und einen quadratischen Querschnitt. Die Stange 13 greift gleitbar unter Gleitpassung in einer Bohrung 46 ein, die sich über die gesamte Länge des Gehäuses 12 der Bohrung 46, welche ebenfalls quadratischen Querschnitt hat, erstreckt. Das Gehäuse 12 ist vorzugsweise aus Aluminium gebildet und umfaßt zwei diametrale Hälften 12', 12", die mit Schrauben 47 aneinander befestigt sind. Die Bohrung 46 ist mit auswechselbaren Streifen 49 aus hartem Polymermaterial, z.B. Ertacetal, das abriebfest ist, einen niedrigen Reibungskoeffizienten und eine gute Oberflächenschmierfähigkeit hat, ausgekleidet, welche Ausgestaltung die Gleitreibung zwischen der Stange 13 und der Bohrungsfläche 46 minimiert, weshalb die beweglichen Teile der Einheit 11 im Vergleich zur bekannten Technik weniger leicht klemmen, wenn sie Biegebewegungen ausgesetzt werden. Natürlich kann die Auskleidung 49 auch in Form von Winkeleinsätzen, die an der Bohrung 46 des Gehäuses 12 satt anliegen, gestaltet sein. Die vier Streifen 49 sind in der Bohrung 46 an darin ausgebildeten entsprechenden planen Oberflächen locker gehalten und können nötigenfalls leicht ausgetauscht werden.Referring to Figures 4 to 6 of the drawings, the rod 13 of the telescopic unit 11 is formed of stainless steel and has highly polished outer surfaces and a square cross-section. The rod 13 slidably engages with a sliding fit in a bore 46 which extends the entire length of the housing 12 of the bore 46 which is also of square cross-section. The housing 12 is preferably made of aluminium and comprises two diametrical halves 12', 12", which are fastened together by screws 47. The bore 46 is lined with replaceable strips 49 made of hard polymer material, e.g. Ertacetal, which is abrasion-resistant, has a low coefficient of friction and good surface lubricity, which design minimises the sliding friction between the rod 13 and the bore surface 46, which is why the moving parts of the unit 11 are less likely to jam when subjected to bending movements compared to the known technology. Of course, the lining 49 can also be designed in the form of angle inserts which fit snugly against the bore 46 of the housing 12. The four strips 49 are fixed in the bore 46 at They are held loosely on corresponding flat surfaces and can be easily replaced if necessary.

Das äußere Ende der Stange 13 endet in einem mit ihr fest verbundenen, erweiterten Kop 30, um den ein Verbindungsmittel 16 geklemmt ist, während das innere oder distale Ende der Stange 13 gewindemäßig über einen damit koaxial verlaufenden Gewindestift 52 an einen Begrenzungsblock 50 gekoppelt ist. Der Block 50 ist in einem Verlängerungsstück 53 des Gehäuses 12 untergebracht und daran befestigt und so konzipiert, daß er die Axialbewegung der Stange 13 über einen vorgegebenen Bereich je nach den Bruchheilungserfordernissen begrenzt, wobei der Block 50 zur Beschränkung der Stangenbewegung in der Verlängerungsrichtung mit einem radialen Anschlagflansch 54 zusammenwirkt. Die Bewegung in der Rückziehrichtung der Stange wird dadurch begrenzt, daß die Endwand der Stange 13 auf der anderen Seite des Flansches 54 in Anlage kommt.The outer end of the rod 13 terminates in an enlarged head 30 firmly connected thereto, around which a connecting means 16 is clamped, while the inner or distal end of the rod 13 is threadedly coupled to a limiting block 50 by a threaded pin 52 coaxial therewith. The block 50 is housed in and secured to an extension piece 53 of the housing 12 and is designed to limit the axial movement of the rod 13 over a predetermined range depending on the fracture healing requirements, the block 50 cooperating with a radial stop flange 54 to limit rod movement in the extension direction. Movement in the retraction direction of the rod is limited by the end wall of the rod 13 coming into contact with the other side of the flange 54.

Das Verlängerungsstück 53 trägt einen gleitfähigen Anschlußbund 57 mit einem Innengewinde 58 zur Aufnahme eines mit Gewinde versehenen Endstopfens 59.The extension piece 53 carries a sliding connecting collar 57 with an internal thread 58 for receiving a threaded end plug 59.

Das proximale Ende des Gehäuses 12 ist mit einem Blockierbund 60 mit Innengewinde versehen, welches gewindemäßig in ein Außengewinde an dem am Ende des Gehäuses 12 befestigten Endblock 61 eingreift, wobei der Block 61 eine zentrale Öffnung aufweist, durch welche die Stange 13 geht. Die Anordnung ist derart, daß die Endwand 62 des Blockierbundes 60 bei Verdrehen des Bundes 60 in seine Blockierstellung an der Stirnwand 64 am Kopf 30 der Stange 13 in Anlage kommt und bei weiterem Festziehen die Stange 13 in der Verlängerungsrichtung axial verschoben wird, bis der Begrenzungsblock 50 am Flansch 54 in Anlage kommt, worauf die Stange 13 gegen jegliche Bewegung blockiert ist, wodurch das Gehäuse 12 und die Stange 13 fix aneinander gesichert sind. Der blockierte Zustand ist erforderlich, wenn eine Verkürzung oder ein Einklappen der Stange 13 verhindert werden soll.The proximal end of the housing 12 is provided with an internally threaded locking collar 60 which threadably engages an external thread on the end block 61 attached to the end of the housing 12, the block 61 having a central opening through which the rod 13 passes. The arrangement is such that when the collar 60 is rotated to its locking position, the end wall 62 of the locking collar 60 comes to bear against the end wall 64 on the head 30 of the rod 13 and when further tightened, the rod 13 is axially displaced in the extension direction until the limiting block 50 comes to bear against the flange 54, whereupon the rod 13 is blocked against any movement, whereby the housing 12 and the rod 13 are fixedly secured together. The blocked condition is necessary if shortening or collapsing of the rod 13 is to be prevented.

Befindet sich die Blockiermutter 60 in der gelösten oder nicht blockierten Stellung, kann eine dynamische axiale Belastung auf die Einheit aufgebracht werden, u.zw. entweder "passiv" durch die Wirkung des Herumgehens oder "aktiv" durch eine (nicht dargestellte) Motoreinheit, die über den Bund 57 am distalen Ende des zylindrischen Gehäuses 12 angebracht ist und mit diesem fluchtet. Vorzugsweise ist der Motor pneumatisch oder elektrisch betrieben.When the locking nut 60 is in the loosened or unlocked position, a dynamic axial load can be applied to the unit, either "passively" by the action of walking around or "actively" by a motor unit (not shown) mounted via collar 57 at the distal end of cylindrical housing 12 and in alignment therewith. Preferably, the motor is pneumatically or electrically operated.

Bei einer alternativen Ausführungsform, die in Fig. 7 gezeigt ist, ist die Stange 65 mit zwei flachen Seiten ausgebildet, welche über zwei gekrümmte Seitenwände aneinandergefügt sind, während die Bohrung des Gehäuses 12 kreisförmig ist und darin ein Paar Einsätze 66 aus hartem Polymermaterial eingepaßt hat. Die Einsätze 66 sind D-förmig und durch (nicht dargestellte) Gewindestifte, die durch die Wand des Gehäuses 12 verlaufen, gegen Verdrehung gesichert. Auch hier wird durch das Vorhandensein der Polymereinsätze 66 die Wirkung der Gleitreibung erheblich reduziert.In an alternative embodiment, shown in Fig. 7, the rod 65 is formed with two flat sides joined together by two curved side walls, while the bore of the housing 12 is circular and has fitted therein a pair of inserts 66 made of hard polymer material. The inserts 66 are D-shaped and secured against rotation by threaded pins (not shown) extending through the wall of the housing 12. Here again, the presence of the polymer inserts 66 significantly reduces the effect of sliding friction.

Bei den oben beschriebenen Ausführungsformen umfaßt jede Klemmschraube eine sechseckige Ausnehmung oder Vertiefung in ihrem Kopf, und die Drehregulierung solcher Schrauben erfolgt mit einem bekannten Hexagonalschraubendreher.In the embodiments described above, each clamping screw includes a hexagonal recess or depression in its head, and the rotational adjustment of such screws is carried out with a known hexagonal screwdriver.

Unter Bezugnahme auf Fig. 8 der Zeichnungen ist eine kalibrierte Bleischraubeneinrichtung 67 zu sehen, die (durch Entfernen des Endstopfens 59) über den Bund 57 an die Einheit 11 angebracht werden kann, wobei die Einrichtung 67 mit der Stange 13 zusammenwirkt, um eine kontrollierte relative Axialbewegung zwischen der Stange 13 und dem Zylinder 12 zu bewirken, welche ihrerseits die Distraktion der Knochenfragmente bewirkt, was für Knochendehnungsvorgänge notwendig ist. Die Einrichtung 67 umfaßt ein Stellglied 68 mit einem Gewindeschaft 69, der in eine Gewindebohrung des Körperteils 70 eingeschraubt ist, welcher seinerseits mit dem Bund 57 durch Schrauben verbunden ist. Der Schaft 69 erstreckt sich durch den Körperteil 70 und liegt an einem zwischen der Stange 13 (bei entferntem Block 50) angeordneten Zwischeneinsatz an.Referring to Figure 8 of the drawings, there is seen a calibrated lead screw device 67 which can be attached to the unit 11 via the collar 57 (by removing the end plug 59), the device 67 cooperating with the rod 13 to effect a controlled relative axial movement between the rod 13 and the cylinder 12 which in turn effects the distraction of the bone fragments necessary for bone expansion procedures. The device 67 comprises an actuator 68 having a threaded shaft 69 which is screwed into a threaded bore of the body part 70 which in turn is connected to the collar 57 by screws. The shaft 69 extends through the body part 70 and abuts an intermediate insert disposed between the rod 13 (with the block 50 removed).

Bezugnehmend auf Fig. 9 der Zeichnungen sieht man eine axiale Belastungseinrichtung 71, die an den Bund 57 der Einheit 11 in koaxialer Lage mit demselben anbringbar ist, wobei die Einrichtung 71 mit einer verstellbaren Mutter 72, welche an einen rohrförmigen Körper 73 geschraubt ist, und einer innerhalb der Mutter und des Körpers 73 befindlichen nachgiebigen Druckfeder 74 versehen ist, welche Feder 74 ihrerseits einen Druckkontakt an einem Stift 75 herstellt, welcher sich axial vom Ende des Körpers 73 weg erstreckt und am Ende der Stange 13 anliegt, wenn die Einrichtung 71 so angebracht ist. Die Einrichtung 71 wirkt somit mit der Stange 13 zusammen, um einen einstellbaren Federwiderstand gegen die Bewegung der Stange 13 derart vorzusehen, daß jede Bewegung der Stange 13 so lange gehemmt ist, bis eine eingestellte oder vorbestimmte Last überschritten wird. Wie zuvor erläutert, ist in den frühen Phasen der Bruchheilung eine größerer Starrheit und später eine geringere Starrheit erforderlich. Der verstellbare Federmechanismus ist so ausgelegt, daß er keine dynamische Axialbewegung gestattet, bevor die Sollast aufgebracht ist. Die erforderliche Last wird während der frühen Phase der Bruchheilung hoch eingestellt und während der späten Phase der Bruchheilung niedrig eingestellt.Referring to Fig. 9 of the drawings, there is seen an axial loading device 71 which is attachable to the collar 57 of the unit 11 in a coaxial position therewith, the device 71 being provided with an adjustable nut 72, which is screwed to a tubular body 73 and a resilient compression spring 74 located within the nut and body 73, which spring 74 in turn makes compression contact with a pin 75 which extends axially from the end of the body 73 and bears against the end of the rod 13 when the device 71 is so mounted. The device 71 thus cooperates with the rod 13 to provide an adjustable spring resistance to the movement of the rod 13 such that any movement of the rod 13 is inhibited until a set or predetermined load is exceeded. As previously explained, greater rigidity is required in the early stages of fracture healing and less rigidity later on. The adjustable spring mechanism is designed not to permit dynamic axial movement until the target load is applied. The required load is set high during the early phase of fracture healing and set low during the late phase of fracture healing.

Man wird bemerken, daß die Materialauswahl für die Teleskopteile 12, 13 von der zuvor genannten abweichen kann. Beispielsweise kann die Stange 13 aus Titan oder eloxiertem Aluminium gebildet sein, während das Gehäuse 12 aus einem geeigneten Hartplastik sein kann. Die Stange 13 kann auch mit einem geeigneten verschleißfesten Kunststoff mit einer guten Oberflächenschlüpfrigkeit und einem niedrigen Reibungskoeffizienten, z.B. Teflon, ausgekleidet oder überzogen sein. Auch ist es noch möglich, die Bohrungsfläche des Gehäuses 12 mit einer Schicht aus hartem Polymermaterial zu überziehen.It will be noted that the choice of materials for the telescope parts 12, 13 may differ from that previously mentioned. For example, the rod 13 may be formed of titanium or anodized aluminum, while the housing 12 may be of a suitable hard plastic. The rod 13 may also be lined or coated with a suitable wear-resistant plastic with a good surface lubricity and a low coefficient of friction, e.g. Teflon. It is also still possible to coat the bore surface of the housing 12 with a layer of hard polymer material.

Bei einer kurzen Betrachtung der obenbeschriebenen Ausführungsformen wird man sehen, daß die Erfindung eine verbesserte unilaterale externe Befestigungsvorrichtung vorsieht, welche äußerst vielfältig, vollkommen adjustierbar, einfach in der Verwendung ist und eine reproduzierbare zuverlässige und wirkungsvolle dynamische Axialbewegung liefert.From a brief review of the above-described embodiments, it will be seen that the invention provides an improved unilateral external fixation device which is extremely versatile, fully adjustable, easy to use and provides reproducible, reliable and effective dynamic axial movement.

Claims

1. A dynamizing telescopic external fixation device (10) for transmitting a controlled movement to a bone fracture site, comprising:

a main telescopic unit (11) having a central longitudinal axis and having elongated inner and outer parts (12, 13) telescopically interlocking and adapted for limited relative oscillatory movement along the longitudinal axis of the unit (11), the outer part (12) forming a housing with a central bore (46) extending therethrough and the inner part (13) forming a rod fitted with a sliding fit in the bore (46),

a first and a second orthopedic bolt clamp system, each having a bolt clamp holder (17, 18) and a bolt clamp (19, 20) for releasably securing one or more fastening bolts (27) therein, wherein support means (15, 16) support the first and second bolt clamp systems on the corresponding parts of the telescopic unit at a distance from one another,

characterized in that

(i) the housing (12) has a cylindrical outer surface extending over its entire length,

(ii) the bore (46) of the housing has a non-circular profile,

(iii) the rod (13) has a length such that it extends approximately the full length of the bore (46), one end of the rod protruding outwardly from a first end of the housing, and the rod (13) has a non-circular profile having at least one planar surface and is non-rotatable about the central longitudinal axis,

(iv) the support means (16) for the first bolt clamp system is mounted on the rod (13) near said end thereof, the support means (15) for the second bolt clamp system is supported coaxially on the cylindrical surface of the housing (12) and on the Housing is rotatable about said axis and slidable along the length of the same position adjustable,

(v) an incrementally adjustable stop element (60) is screwably secured coaxially to the first end of the housing (12) and cooperates with the first support means (16) to provide selective adjustment of the relative oscillatory movement of the rod with respect to the housing, the stop element (60) being adjustable between a blocking position in which it prevents any retraction of the rod (13) and a release position in which the rod can oscillate relative to the housing over a predetermined axial distance in order to transmit a predetermined axial micro-movement to the bone fracture site, and

(vi) a limiting means (50) coupled to the rod (13) and limiting the movement of the rod in the direction of its extension path.

2. Dynamic telescopic external fastening device according to claim 1, characterized in that the stop element (60) has a blocking collar with an internal thread which screwably engages an external thread on the outer surface of the housing (12) adjacent the first end.

3. Dynamic telescopic external fastening device according to claim 1 or 2, characterized in that the limiting means (50) comprises a limiting block which cooperates with an abutment (54) on the housing (12) at the second, opposite end of the housing.

4. A dynamic telescopic external fastening device according to any one of the preceding claims, characterized in that the limiting means comprises an axial loading device (71) which includes an adjustable spring mechanism (74) which is coaxially attached to the second end of the housing (12) and for the purpose of creating a adjustable axial loading force can interact with the rod (13) so as to counteract the movement of the rod and prevent the limited relative oscillatory movement of the telescopic parts until a target load or predetermined load is exceeded.

5. Dynamic telescopic external fastening device according to one of claims 1 to 4, characterized in that the rod and the bore have a rectangular or square profile.

6. Dynamic telescopic external fastening device according to claim 5, characterized in that each of the planar surfaces of the bore is coated with a layer of hard polymer material.

7. A dynamizing telescopic external fastening device according to claim 1, characterized in that the rod is formed of metal and the surface of the bore comprises hard polymer material.

8. Dynamic telescopic external fastening device according to claim 7, characterized in that the metal is stainless steel and the polymer material is acetal.

9. Dynamic telescopic external fastening device according to one of the preceding claims, characterized in that the housing (12) has two identical axial halves (12', 12") which are fixed to one another by fastening means (47).

10. Dynamic telescopic external fastening device according to one of the preceding claims, characterized in that each of the support means (15, 16) has a sleeve-like fastening tab slidably supported on its associated telescopic part, wherein releasable blocking means (33) for the clamping engagement of the fastening tab are arranged in their associated telescopic part in such a way that when the blocking means is released, the tab and its associated bolt clamp system can slide in the longitudinal direction of the telescopic unit.

11. A dynamic telescopic external fastening device according to claim 10, characterized in that the fastening tab (15) of the second bolt clamp system has a cylindrical inner bore surface which surrounds the cylindrical surface of the housing (12) in such a way that the tab (15) and its associated bolt clamp system are rotationally adjustable about an axis coinciding with the longitudinal axis of the telescopic unit (11) in order to assume different angular positions with respect to the telescopic unit.

12. A dynamic telescopic external fastening device according to claim 11, characterized in that each fastening tab (15, 16) comprises a pair of tab halves (28, 29) surrounding its associated telescopic part, the releasable locking means (33) being arranged to clampingly engage the halves against the periphery of that part and thereby secure them against both rotational and sliding movement relative to the telescopic unit.

13. Dynamic telescopic external fastening device according to claim 12, characterized in that the halves (28, 29) are articulated to one another along an articulation axis parallel to the axis of the telescopic unit and the locking means comprise a clamping or locking screw (33) which clamps the adjacent ends of these halves together on the side opposite the articulation axis.

14. Dynamic telescopic external fastening device according to claim 1, characterized in that each clamp holder (17, 18)

a shaft or stem (39) of short length which is mounted in a rotationally adjustable and slidable manner in its associated support means (15, 16), the shaft or stem (39) defining a first axis of rotation which is at a distance from the telescopic unit and extends approximately transversely thereto, the clamp holder (17, 18) together with its associated bolt clamp being able to rotate completely about the first axis and slide lengthwise along it so as to allow a change in the spatial position of its associated bolt clamp relative to the telescopic unit,

and means (35, 41) for blocking each clamp holder (17, 18) against physical rotation and sliding movement, and

wherein each of the bolt clamps (19, 20) is rotatably supported by the clamp holder (17, 18) to permit complete rotation of the bolt clamp about a second axis of rotation extending longitudinally thereof and at right angles to the first axis.

15. Dynamic telescopic external fastening device according to claim 14, characterized in that each support means for the clamp holders includes a pivoting part (34) which is adjustably rotatable about a third axis extending at right angles to both the axis of the telescopic unit (11) and the first axis, the shaft or stem (39) of each clamp holder being rotatably mounted in a bore formed in the respective pivoting part (34).

16. A dynamic telescopic external fastening device according to claim 14 or 15, characterized in that each clamp holder (17, 18) comprises a pair of curved fingers or jaws (43, 43') arranged at the distal end of the short length stem or shaft (39), which fingers or jaws (43, 43') have inner peripheral walls which together define a through opening in which the respective bolt clamp (19, 20) is rotatably mounted so that the clamp can rotate through 360º and in turn enables a similar change in the orientation of the fastening bolts (27) held therein.

17. A dynamic telescopic external fastening device according to claim 16, characterized in that each bolt clamp (19, 20) is a three-piece system comprising a pair of separate identical axially aligned and spaced half-plates (19', 20'), each having a plurality of longitudinally spaced grooves extending across an inner surface thereof, and a unitary element having a central circular abutment portion (31) making abutment contact with the inner peripheral walls of the fingers or jaws (43, 43') and a pair of plate portions (19", 20") projecting from opposite sides of the abutment portion (31) and cooperating with the half-plates to form transverse through-openings for clampingly receiving the fastening support bolts (27), there being clamping screws (24) for Clamping the plates (19", 20") to the corresponding half plate (19', 20') is provided.