DE2417233B2 - Antriebseinrichtung fuer ein distraktionsgeraet - Google Patents

Description

55

Die Erfindung bezieht sich auf eine Antriebseinrichtung für ein Distraktionsgerät zur Verlängerungsosteotomie, die zum operativen Längenausgleich angebore- ^₀ ner oder erworbener, sich in ihrer Länge stark voneinander unterscheidender Gliedmaßen erforderlich ist. Geräte dieser Art haben den Zweck, die beiden Teile eines durchtrennten und in seiner Lage fixierten Knochens kontinuierlich und/oder in zeitlichen Abstän- 6s den suaiiscinander/u/iehen, daß während der gesamten ΙΙι.-Ιι,ιιιιΙΙιιιιμΜ.Ι.ιιΐΓΐ /wischen den beiden Hälften des liiii litiuiiiiu 11 KnuvluMs ein Abstand cinsu-llhui ist.

welcher einerseits der gewünschten Verlängerung entspricht und andererseits eine Organschädigung vermeidet

Nach Art einer in der US-Patentschrift 3204 537 beschriebenen Einrichtung wurden für die einleitend beschriebene Anwendung bereits Geräte bekannt bei denen in jedes Teil eines durchtrennten Knochens zwei »Nägel« eingetrieben werden, welche die Haut des Patienten nach außen durchdringen. Zur Fixation des künstlich herbeigeführten Bruches dient dann ein außen angebautes und mit einer Antriebseinrichtung teleskopartig ausziehbares Gerät Derartige Einrichtungen und Antriebe haben den Nachteil, daß der Knochen bei Belastung hohe Biegemomente aufzunehmen hat und der Patient neben einer erheblichen Einschränkung seiner Bewegungsfreiheit zusätzlich der Gefahr von Infektionen an den Durchtrittsstellen der »Nägel« ausgesetzt ist. Zur Verringerung dieser Nachteile ist es gemäß der deutschen Auslegeschrift 22 13 283 bereits bekannt, eine längenveränderbare Einrichtung direkt an beiden Knochenteilen zu befestigen und diese Einrichtung mit einem von außen betätigbaren Antrieb zu versehen. Mit Hilfe der letztgenannten implantierbaren Einrichtung ist zwar eine erhebliche Verringerung der mechanischen Beanspruchung beider Knochenhälften und damit eine erhöhte Gebrauchsfähigkeit des behandelten Gliedes gegeben und die Anzahl der die Haut durchdringenden Teile verringert. Für den Antrieb der Einrichtung sind aber mechanische Mittel nötig, die eine Verletzungs- und Infektionsgefahr darstellen. Der Patient muß ferner während der gesamten Behandlungsdauer einen oftmals zu erneuernden Verband tragen, mit dem die Durchtrittsstelle des Antriebes steril gehalten wird und mit dem die aus der Haut hervorragenden Teile der Antriebseinrichtung zur Vermeidung von Verletzungen fixiert werden.

Mit elektrotechischen Mitteln steuerbare motorische Antriebe für völlig implantierte Verstelleinrichtunger. sind zwar durch die deutsche Offenlegungsschrift 15 41 262 bekannt. Für die konstruktive Ausgestaltung einer Antriebseinrichtung für ein Distraktionsgerät finden sich jedoch dort keine Hinweise.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Antriebseinrichtung für ein Disiraktionsgerät voll imphntierbarer Bauart so auszubilden, daß die aufge zeigten Nachteile bekannter Antriebseinrichtungen behoben sind.

Mit einer Antriebseinrichtung für ein Distraktionsgerät zur Verlängerungsosteotomie, das zwei in einer axialen Führung teleskopartig verstellbare Teile umfaßt, ist diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß dip axiale Führung mit einer parallel zur Verstellbewegung verlaufenden luft- und feuchtigkeitsdichten Ausnehmung versehen ist, in der ein der Verstelleinrichtung zugeordneter und mit elektromechanischen Mitteln steuerbarer motorischer Antrieb angeordnet ist. Bei der Anwendung des beschriebenen Geräts und seiner Antriebseinrichtung kann die Wunde unmittelbar nach der Operation steril verschlossen werden, wobei die Gefahren von Belastungsbrüchen und Infektionen bei voller Bewegungsfreiheit des Patienten praktisch ausgeschaltet sind. Ferner sind die Gefahren und Nachteile einer unsachgemäßen Bedienung der Verstelleinrichtung weitgehend gemindert.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, den motorischen Antrieb mit einem ebenfalls in der Ausnehmung angeordneten linergie· speicher /ti veisehi n. »wihei der nnnnnsche Antrieb al·

Elektromotor mit Reduziergetriebe und einer Stromquelle ausgebildet sein kann, der eine Schraubenspindel oder die Pumpe für die Flüssigkeit ein^s hydraulischen Arbeitskolbens antreibt

Gemäß einer anderen Weiterbildung der Erfindung kann der motorische Antrieb einen Druckgasbehälter mit einem körperverträglichen Druckgas, wie z. B-COz. einen Faltenbalg sowie ein elektrisch steuerbares Ventil umfassen.

Beide bisher beschriebenen Antriebseinrichuingen sind gemäß einer Weiterbildung der Erfindung mit einem drahtlosen Fernsteuerempfänger versehen, mit dem der Distraktionshub zeitlich und dem Betrag nach steuerbar ist, wobei dem Fernsteuerempfänger ein Zeitgeber und/oder elektrisch gesteuerte Ventile zugeordnet sind Sowohl für den Fernsteuersender als auch für die entsprechenden Empfänger können dabei leistungsschwache Geräte zum Einsatz kommen.

In einer anderen Weiterbildung der Erfindung weitt der motorische Antrieb einen Schrittschaltmotor auf, der von einem äußeren Magnetfeld angetrieben ist Bei dieser Einrichtung entfallen relativ leistungsstarke Energiespeicher in der axialen Führung des Distraktionsgerätes, wodurch der Raumbedarf für den Antrieb erheblich reduziert ist und wobei ferner für die Steuerung der Verstelleinrichtung auf relativ einfache, magnetisch betätigbare Schaker zurückgegriffen werden kann, die ohne zusätzlichen Aufwand mit Hilfe des für den Antrieb der Einrichtung vorgesehenen äußeren Magnetfeldes betätigbar sind.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung können alle bisher beschriebenen Antriebseinrichtungen mit Rückstelleinrichtungen zur Reduzierung des Distraktionshubes versehen sein, wod-irch Korrekturen, z. B. zur Ve »inderung trophischer Störungen durchführbar sind

Nachfolgend sind vier Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung beschrieben. In je einem Längs- und einem Querschnitt zeigen:

F i g. 1 und 2 ein Distraktionsgerä! mit elektromotorischem Antrieb einer Schraubspindel

F i g. 3 und 4 ein Distraktionsgerät mit einer elektromotorisch angetriebenen Pumpe und einem hydraulischen Arbeitszylinder. F i g. 5 und 6 ein Distraktionsgerät mit einem Druckgasbehälter und einer über einen Faltenbalg angetriebenen Kolbenstange.

F ι g. 7 und 8 ein elektromotorisches Distraktionsgerät das mit Hilfe einer äußeren Energiequelle antreibbar ist.

In der Fig. 1 ist ein Distraktionsgerät 1 im Längsschnitt dargestellt das in ein implantierbares Gehäuse 2 von im wesentlichen ovalen Querschnitt eingebaut ist. Das Gehäuse 2 stellt einen biegesteifen Körper dar. der zur Aufnahme der einzelnen Geräteteile mn zwei achsparallelen Ausnehmungen 3 und 4 versehen isi und der mn einem Boden 5 und einem Deckel 6 verschlossen ist. Sowohl der Boden 5 als auch der Deckel 6 können dabei unter Anwendung von Dichtungen 7 und 8. wie dargestellt, durch Preßsitz mit dem Gehäuse vereinigt sein oder in anderer geeigneter Weise, beispielsweise durch eine Verschraubung, das Gehäuse 2 luft- und feuchtigkeitsdicht verschließen. Ferner kann das Gehäuse noch mit einem Überzug aus einem Polyurethan- oder Silikon-Elastomer versehen sein, der in der Zeichnung weggelassen wurde. Die Instruktion wird mit Hilfe einer Schraubenspindel 9 und einer Hülse IO bewirkt, wobei letztere auf der einen Seile mn einem Gewinde Il die Schraubenspindel 9 umfaßt und die auf der anderen Seite als Schubstange 12 ausgebildet ist, welche durch eine mit einer weiteren Dichtung 13 versehenen Gleitführung 16 des Gehäusedeckels 6 nach außen ragt An der Schubstange 12 und am Gehäuseboden 5 greifen dabei die vereinfacht dargesteüten Anschlußelemente 14 und 15 an, welche in an sich bekannter Weise mit den zu behandelnden Knochenpartien zu verbinden sind Die Schraubspindel 9 ist an ihrem oberen Ende mit Hilfe eines Lagerzapfens

ίο 17 und eines Radiallagers 18 in der Hülse IQ axial verschiebbar gelagert An ihrem unteren Ende ist sie mit Hilfe eines Axiallagers 19 und eines weiteren Radiallagers 20 mit ihrem Lagerzapfen 21 drehbar, aber gegen axiale Verschiebung gesichert im Gehäuse 2 gelagert Mit Hilfe eines am Lagerzapfen 17 der Spindel befestigten Zahnrades 22, in welches ein weiteres mit einem Reduziergetriebe 24 verbundenes Zahnrad 23 eingreift, kann die Spindel 9 von einem Elektromotor 25 angetrieben werden, der an eine Batterie oder einen Akkumulator 26 angeschlossen ist Der Elektromotor 25 ist mit Hilfe einer Steuerelektronik 27 aus- und einschaltbar sowie in seiner Drehrichtung umkehrbar. Die Steuerelektronik 27 ist hierzu mit bekannten elektronischen Einrichtungen versehen, welche es gestatten, ihr von außen auf drahtlosem Wege Steuersignale zuzuführen. Zur internen Stromversorgung kann die Steuerelektronik 27 mit einer eigenen Batterie versehen sein oder aber an die Batterie 26 des Elektromotors angeschlossen sein. Die Batterie 26 kann entweder direkt in die nicht dargestellte Verdrahtung eingelötet sein oder gemäß der Zeichnung mit Hilfe einer Feder 28 zur Aufrechterhaltung eines guten Kontaktes belastet sein. Zur Entlastung der Gleitführung 16 kann ferner, wie in der Zeichnung dargestellt.

zwischen dem Gehäuse 2 und der Hülse 10 eine

Kugelführung 29 vorgesehen sein, wodurch die auf die Hülse wirkenden Radiatkräfte direkt durch das Gehäuse

2 aufgenommen werden.

Das dargestellte Gerät kann, nachdem es aus dem

Körper eines Patienten nach vollzogener Distraktion entfernt wurde, innerhalb relativ kurzer Zeit für einen neuen Einsatz bereitgestellt werden. Nach Entfernen des Deckels 6 und/oder des Bodens 5 lassen sich nämlich gegebenenfalls unter Ausbau eines den Motor 25 abstützenden Halteringes 30 alle in der Ausnehmung 4 befindlichen Teile des Gerätes entfernen bzw. die Rückstellung der Spindel erreichen und durch neue Teile oder überholte Teile ersetzen, wobei ein Ersatz vornehmlich für die Batterie oder den Akkumulator 26 zweckdienlich ist.

Die Fig. 2. die einen Schnitt entlang der Linie 11-Il der Fig.! zeigt läßt den schlanken Querschnitt des gesamten Distraktionsgerätes erkennen.

Ein weiteres in den F1 g. 3 und 4 dargestelltes Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem vorherbeschriebenen Beispiel vornehmlich dadurch, daß zur Distraktion anstelle einer Spindel 9 und einer mn einem Gewinde Il versehenen Hülse 10 ein hydraulisch betriebenes System verwendet ist. Das Distraktionsgerät 31 ist in einem Gehäuse 32, ähnlich dem vorherbeschriebenen Gehäuse eingebaut und hier mit einer weich-elastischen, körperverträglichen Ummantelung 33 versehen. In einer der Ausnehmung 3 des vorherbeschriebenen Beispiels entsprechenden Ausneh-

f,₅ mung 34 des Gehäuses 32 ist eine Kolbenstange 35 angeordnet, die an ihrem oberen F.nde entsprechend der Hülse IO des \orherbeschnebeticn Beispiels geladen μ und JIi ihrem unteren Ltide mil emem im du

Ausnehmung 34 geführten Kolben 36 versehen ist. Beiderseits des Kolbens 36 ist die Ausnehmung 34 mit einer hydraulischen Flüssigkeit 37 gefüllt. Von der Ausnehmung 34 führen Überströmkanäle 40 und 41 zu Speicherräumen 38 und 39, die ebenfalls mit hydraulischer Flüssigkeit 37 gefüllt sind und die zwischen einer Einsenkung des Gehäuses 32 und der elastischen Ummantelung 33 gebildet sind. Von den Speicherräumen 38 und 39 führen Zuströmkanäle 42 und 43 in den Niederdruckraum 45 einer Zahnradpumpe 441, der mit einem Rückströmkanal 46 und einem nicht dargestellten Steuerventil für die Kolbenrückstellung versehen ist. Von der Pumpe 44 führt ein mit einem nicht dargestellten Rückschlagventil ausgestatteter Einströmkanal 48 in einen unter dem Kolben 36 liegenden Druckraum 47. Der Antrieb der Zahnradpumpe 44 und damit des hydraulischen Systems erfolgt analog dem vorherbeschriebenen Beispiel mit Hilfe eine;, in einer Ausnehmung 49 des Gehäuses 32 gelagerten Elektromotors 50, der die Pumpe 44 über ein Reduziergetriebe 51 antreibt und der aus einer Batterie 52 mit Strom versorgt ist. wobei das Ein- und Ausschalten sowie die Umkehr der Drehrichtung des Motors mit Hilfe einer Steuerelektronik 53 bewirkt wird, die entsprechend dem vorbeschriebenen Beispiel ausgebildet ist.

Die Fig.4 zeigt einen Querschnitt durch die Einrichtung längs der Linie IV-IV, der die elastischen Speicherräume 38 und 39 erkennen läßt, welche zwischen dem Gehäuse 32 und seiner elastischen Ummantelung 33 gebildet sind.

Ein weiteres implantierbares Distraktionsgerät 60 ist in den F i g. 5 und 6 dargestellt. Bei diesem Gerät erfolgt der Antrieb einer Kolbenstange 61 mittels eines Faltenbalges 62, der über ein 3/3-Wegeven til 63 an einen Druckgasbehälter 64 angeschlossen ist. Der gasdichte Anschluß des Druckgasbehälters 64 an den Eingang des 3/3-Wegeventils 63 ist mittels einer Spannscheibe 65 bewerkstelligt Das Gehäuse 66 weist zwei koaxiale Hohlräume 67 und 68 auf, die durch Überströmöffnungen 69 druckausgeglichen sind und durch eine weitere öffnung 72 bei entsprechender Stellung des Wegeventils 63 mit dem Innenraum des Faltenbalges in Verbindung stehen. Mit zunehmender Ausdehnung des Faltenbalges 62 steigt der Drtick in den Hohlräumen 67 und 68 an, wodurch bei entsprechender Betätigung des 3/3-Wegeventils eine Druckentlastung des Faltenbalges und damit eine rückläufige Steuerung des Kolbens 61 in ausreichendem Umfange gegeben ist Das die Einstellbewegungen der Kolbenstange 61 bewirkende 3/3-Wegeventil 63 äst als Magnetventil ausgebildet und mit Hilfe einer elektronischem Steuereinrichtung 70 gesteuert die in Aufbau und Wirkungsweise den vorherbeschriebenen Beispielen entspncht Zur Stromversorgung dieser Steuereinrichtung dienen zwei Akkumulatoren 71, die ebenso wie der Druckgasbehälter 64 leicht austauschbar im Gehäuse gelagert sind. Die Hohlräume 67 und 68 des Gehäuses 66 bieten ferner Raum für eine zur Vereinfachung der Zeichnung weggelassene Arretiereinrichtung:, mit der die jeweilig erreichte Stellung des Kolbens 61 feststellbar ist. Diese Arretiereinrichtung kann entweder mechanisch vom 3/3-Wegeventil 63 aus gesteuert s sein oder als elektromechanische Einrichtung ausgebildet sein, die mit Hilfe der Akkumulatoren 71 und der elektronischen Steuereinrichtung 70 betätigbar ist.

Der in der Fig.6 gezeigte Querschnitt Vl-Vl durch das Distraktionsgerät zeigt die gegenüber den beiden ίο vorherbeschriebenen Beispielen schlankere Ausbildungsform des gesamten Gerätes. Weitere hier nicht behandelte Einzelheiten ergeben sich aus den beiden vorherbeschriebenen Beispielen.

Ein weiteres Distraktionsgerät 80 zeigen die F i g. 7 is und 8. Dieses Gerät, das ähnlich wie das in den Fig. 1 und 2 gezeigte Ausführungsbeispiel die Distrektionsbewegung mit Hilfe einer Schraubenspindel 81 und einer mit einem Gewinde 82 versehenen Hülse 83 erzeugt, zeichnet sich durch seinen äußerst schlanken Querschnitt VIlI-VIII aus, den die F i g. 8 zeigt. In den F i g. 7 und 8 nicht mit Bezugszeichen versehene Einzelheiten entsprechen den in den Fi g. 1 und 2 dargestellten und hierzu beschriebenen Teilen. In einem langgestreckten Hohlraum 84 des Gehäuses 85 ist eine Zunge 86 um einen Lagerzapfen 87 schwenkbar gelagert, die aus magnetischem Material hergestellt ist oder die einen in der Zeichnung nicht dargestellten Magneten aufweist. Die Zunge 86 führt hin- und hergehende Bewegungen aus, wenn sie von einem in der Zeichnung nicht dargestellten äußeren Magnetfeld erregt wird. Ihr Ausschlag ist dabei im Falle der Anwendung gepulster magnetischer Gleichfelder durch eine Rückstellfeder 88 und einen elastischen Puffer 89 begrenzt. Mit Hilfe eines am kurzen Hebelarm der Zunge 86 angebrachten Übertragungsgelenks 90 wird eine umschaltbare Drehkupplung 91 mitgenommen, welche die Schraubenspindel 81 entsprechend der Stellung eines der Drehkupplung 91 zugeordneten Umschalters 92 vor- bzw. rückläufig antreibt Der Umschalter 92 ist zweckmäßigerweise ebenso wie die Zunge 86 mit Hilfe eines Magnetfeldes antreibbar, welches das Gewebe des Patienten und das Gehäuse 85 des Distraktionsgerätes durchsetzt Die Umschaltung kann jedoch auch mittels einer internen mechanischen Vorrichtung, die auf die Frequenz der Schwingzunge 86 anspricht, vorgenommen werden.

Die letztbeschriebene Ausführungsform eines Dis-

. traktionsgerätes hat neben der leichten Implantierbarkeit durch ihr geringes Volumen, insbesondere bei der klinischen Behandlung mehrerer Patienten den Vorteil.

daß die Mittel zur Steuerung des Gerätes und zur

Energieversorgung eines Antriebes extern anzuordnen sind und daher nur in einfacher Ausfertigung vorhanden

sein müssen. Durch die externe Anordnung der genannten Teile sind diese auch hinsichtlich ihres

Raumbedarfs keinen Beschränkungen unterworfen und lassen sich deshalb relativ preiswert herstellen.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (10)

Patentansprüche:

1. Antriebseinrichtung für ein Distraktionsgerät zur Verlängerungsosteotomie, das zwei in einer axialen Führung teleskopartig verstellbare Teile umfaßt, dadurch gekennzeichnet, daß die axiale Führung (2,32,66, 85) mit einer parallel zur Verstellbewegung verlaufenden, luft- und feuchtigkeitsdichten Ausnehmung (4,49,67,84) versehen ist, ι ο in der ein der Verstelleinrichtung (9,10,11; 35, 36, 47; 61; 81, 82) zugeordneter und mit elektrotechnischen Mitteln steuerbarer motorischer Antrieb (22 bis 27; 50 bis 53; 62,63,64; 86 bis92) angeordnet ist

2 Antriebseinrichtung nach Anspruch !,dadurch gekennzeichnet, daß der motorische Antrieb mit einem ebenfalls in der Ausnehmung angeordneten Energiespeicher (26,52,64) versehen ist.

3. Antriebseinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der motorische Antrieb einen Elektromotor (25, 50) mit einem Reduziergetriebe (24,51) und einer Stromquelle (26,52) umfaßt.

4. Antriebseinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß über das Reduziergetriebe (24, 51) eine Schraubspindel (9) oder die Pumpe (44) für die Flüssigkeit (34, 37, 47) für einen hydraulischen Arbeitskolben (36) angetrieben wird.

5. Antriebseinrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der motorische Antrieb einen Druckgasbehälter (64) mit einem körperverträglichen Druckgas, wie z. B. CO2, und einen Faltenbalg (62) sowie ein elektrisch steuerbares Ventil (63) aufweist.

6. Antriebseinrichtung nach einem der Ansprüche

1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der motorische Antrieb einen drahtlosen Fernsteuererapfänger (27, 53,70) aufweist, mit dem der Distraktionshub zeitlich und dem Betrag nach steuerbar ist.

7. Antriebseinrichtung nach Anspruch 6. dadurch gekennzeichnet, daß dem Fernsteuerempfänger ein Zeitgeber und/oder fluidisch oder elektrisch gesteuerte Ventile zugeordnet sind.

8. Antriebseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ihr motorischer Antrieb ein von einem äußeren Magnetfeld angetriebener Schritt schaltmotor (86 bis 91) ist.

9. Antriebseinrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß sie magnetisch betätigbare Schalter (92) aufweist.

10. Antriebseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sie Rückstelleinrichtungen (25, 40, 41, 46, 63, 67) zur Reduzierung des Distraktionshubes aufweist.