WO2000048524A1 - Aktiver marknagel zur distraktion von knochenteilen - Google Patents

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WO2000048524A1
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Roman Stauch
Jürgen Klein
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Wittenstein Gmbh & Co.Kg
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Definitions

  • the present invention relates to an active intramedullary nail for distraction of bone segments from two mutually movable elements, prosthesis or the like, with at least one electrically operated drive element.
  • Such intramedullary nails are known and used in a wide variety of forms and designs on the market. Electrical drive elements are increasingly being provided in the intramedullary nails in order to create a distraction of two elements which can be moved relative to one another. This requires electrical connections to put the intramedullary nail into operation.
  • a disadvantage of the previously known connections is that they are embedded directly in the intramedullary nail and often break or be damaged by repeated movements, if a distraction occurs over a certain period of time, or also due to external influences, e.g. movement of the limbs.
  • the object of the present invention is to create an active intramedullary nail for distraction and an intramedullary nail with possibly subsequent prostheses or the like, with which an electrical connection can be made in a very simple manner. This should meet the electrical, mechanical and hygienic requirements.
  • the intramedullary nail can be supplied with the electrical energy via at least one releasable plug element.
  • a socket is provided in an opening in one of the two axially movable elements of the intramedullary nail.
  • a plug element can be inserted into an opening on the face side in order to establish an electrical connection for the control and for energy transmission.
  • standardized plugs or plug connections can be used, as described, for example, in DIN ISO 5841-3.
  • the bipolar version is preferred.
  • Several electrical signals can be transmitted. It has proven to be particularly advantageous that at least one sealing lip element is preferably assigned at the end to the plug element. This sealing lip element is elastic and preferably tapers outwards. It closes the opening of the socket completely and absolutely tight. As a result, no tissue fluid or the like can enter in order to impair the electrical connection between the socket and the plug element.
  • the intramedullary nail should be designed as a prosthesis that after a desired distraction, only the electrical plug connection is surgically removed. The opening can then be closed with a plug or the like. If further distraction is required, the plug can be surgically removed and then the plug inserted. This creates considerable advantages, in particular when operating and handling such active intramedullary nails.
  • Figure 1 is a schematic view of an at least partially cut active intramedullary nail
  • FIG. 2a shows an at least partial longitudinal section through the intramedullary nail according to FIG. 1;
  • FIG. 2b shows a cross section through the intramedullary nail along line II-II according to FIG. 2a;
  • FIG. 3a shows a partial longitudinal section through the intramedullary nail according to FIG. 1 as a further exemplary embodiment
  • FIG. 3b shows a cross section through the intramedullary nail according to FIG. 3a along line III-III;
  • FIG. 4 shows an at least partially illustrated longitudinal section through a further embodiment of an intramedullary nail according to FIG. 1.
  • an active intramedullary nail Ri has two elements 1.1, 1.2 that can be moved axially against one another.
  • element 1.1 can be moved relative to element 1.2.
  • Drive means not shown here, such as gears, push rods, shape memory drives or the like, can move element 1.1 relative to element 1.2.
  • At least one electric drive element 2 is preferably provided in element 1.2 of intramedullary nail Ri. This is connected to a socket 4 via electrical connecting lines 3 of element 1.2 in connection.
  • the socket 4 is provided on the front and end of the element 1.2 in the intramedullary nail.
  • a plug element 6 can be inserted into the socket 4 through an opening 5.
  • Energy supply lines 7 connect to the plug element 6 and lead to an external energy source, for example. From there, energy can be introduced directly or indirectly, for example inductively. This energy is required to operate and control the drive element 2.
  • the outer sealing lip element 9.2 ensures optimal kink protection, which is important in the case of the alternating bending loads. If, for example, the active intramedullary nail is a hip joint end prosthesis, as partially shown in FIG. 4, or a knee joint end prosthesis, this can also be provided with a corresponding plug connection, as described above. In this way, a correction can be made, for example, after the operation by appropriate distraction. This can happen over a longer period of recovery. If correction is then no longer required, for example, only the plug element is removed from the opening 5 of the element 1.2. If necessary, the opening 5 is closed with a tight plug closure or the like, should a correction be necessary again. In this way, prostheses designed as active intramedullary nails R x can be operated permanently, with the electrical connections being readily possible after appropriate distraction or correction of the bone.
  • the plug element can be reinserted into the opening.
  • a possibly fully implantable subcutaneous energy source to which energy or corresponding signals are passed on inductively, can then be implanted under the skin.
  • the active intramedullary nail can be put back into operation in this way.
  • a radial sealing lip element 9.1, 9.2 which, if appropriate, bears against an inwardly projecting shoulder 10.
  • the sealing lip element 9.1, 9.2 is preferably designed to taper outwards and lies tightly against an inner wall 11 of the bushing 4 or of the element 1.2. It is also contemplated to provide an internal thread 12 within the socket 4, in which a corresponding external thread 13 of the plug element 6 engages in order to releasably fix the plug element 6. However, snap-in connections or the like are preferably used.
  • Simple setscrews or the like can be provided as a safeguard against being pulled out during operation.
  • a corresponding securing element 14 extends radially through the element 1.2 as a threaded pin in order to releasably fix or clamp the plug element 6 inserted in the socket 4. This is also illustrated in the cross-sectional illustration according to FIG. 2b.
  • FIGS. 3a and 3b A further securing element 14 is shown in FIGS. 3a and 3b, which engages in a corresponding groove 15 of the connector element 6 and thereby forms an axial securing of the connector element 6 with respect to the socket 4 of the element 1.2.
  • the securing element 14 can be provided as a bolt or the like in order to prevent the plug element 6 from moving axially relative to the socket 4. There is no limit to the invention here.
  • corresponding plug elements 6, as described above can also be used in any prostheses, hip joint end prostheses as active intramedullary nails R 2 . This should also be within the scope of the present invention.

Abstract

Aktiver Marknagel zur Distraktion von Knochenteilen aus zwei gegeneinander bewegbaren Elementen, Prothese od. dgl., mit mindestens einem elektrisch betriebenen Antriebselement, dass dem Marknagel die elektrische Energie über zumindest ein wiederlösbares Steckerelement zuführbar ist.

Description

Aktiver Marknagel zur Distraktion von Knochenteilen
Die vorliegende Erfindung betrifft einen aktiven Marknagel zur Distraktion von Knochensegmenten aus zwei gegeneinander bewegbaren Elementen, Prothese od. dgl. mit zumindest einem elektrisch betriebenen Antriebselement .
Derartige Marknägel sind in vielfältigster Form und Ausführungen auf dem Markt bekannt und gebräuchlich. Immer häufiger werden elektrische Antriebselemente in den Marknägeln vorgesehen, um eine Distraktion zweier gegeneinander bewegbarer Elemente zu erzeugen. Hierzu sind elektrische Anschlüsse notwendig um den Marknagel in Betrieb zu setzen.
Nachteilig an den bisher bekannten Anschlüssen ist, dass diese direkt in den Marknagel eingebettet sind und häufig durch mehrfaches Bewegen brechen oder beschädigt werden, wenn über einen bestimmten Zeitraum eine Distraktion erfolgt, oder auch durch äussere Einwirkungen, z.B. Bewegung der Gliedmassen.
Ferner ist nachteilig, dass diese Anschlüsse nach einer bestimmten Distraktion bspw. operativ oder durch Durchtrennen entfernt werden. Dann uss bei einer erneuten Aufnahme einer Distraktion dieser Anschluss operativ aufwendig angeschlossen werden.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen aktiven Marknagel zur Distraktion sowie einen Marknagel mit ggfs. anschliessenden Prothesen od. dgl. zu schaffen, mit welchem auf sehr einfache Weise eine elektrische Verbindung hergestellt werden kann. Diese soll den elektrischen, mechanischen und hygienischen Anforderungen gerecht werden .
Zur Lösung dieser Aufgabe führt, dass dem Marknagel die elektrische Energie über zumindest ein wiederlösbares Steckerelement zuführbar ist.
Bevorzugt endseits ist in einem der beiden axial gegeneinander bewegbaren Elemente des Marknagels eine Buchse in einer Öffnung vorgesehen. Stirnseitig kann dort in eine Öffnung ein Steckerelement eingesteckt werden, um eine elektrische Verbindung zur Steuerung und zur Energieübertragung herzustellen. Dabei können durchaus normierte Stecker bzw. Steckverbindungen verwendet werden, wie sie bspw. in der DIN-ISO 5841-3 beschrieben sind. Die bipolare Ausführung ist bevorzugt. Es können mehrere elektrische Signale übertragen werden. Als besonders vorteilhaft hat sich erwiesen, dass dem Steckerelement vorzugsweise endseits zumindest ein Dichtlippenelement zugeordnet ist. Dieses Dichtlippenelement ist elastisch und bevorzugt nach aussen verjüngt ausgebildet. Es verschliesst die Öffnung der Buchse vollständig und absolut dicht. Hierdurch kann keine Gewebeflüssigkeit od. dgl. eintreten, um die elektrische Verbindung zwischen Buchse und Steckerelement zu beeinträchtigen .
Ferner ist von Vorteil, bei der vorliegenden Erfindung sollte der Marknagel als Prothese ausgebildet sein, dass nach einer gewünschten Distraktion lediglich die elektrische Steckverbindung operativ herausgelöst wird. Die Öffnung kann dann mit einem Propfen od. dgl. verschlossen werden. Sollte eine weitere Distraktion erforderlich sein, so kann operativ der Propfen wieder entfernt und dann der Stecker dort eingesteckt werden. Dies schafft erhebliche Vorteile insbesondere beim Operieren und Handhaben derartiger aktiver Marknägel.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung; diese zeigt in
Figur 1 eine schematisch dargestellte Ansicht auf einen zumindest teilweise aufgeschnittenen aktiven Marknagel;
Figur 2a einen zumindest teilweisen Längsschnitt durch den Marknagel gemäss Figur 1;
Figur 2b einen Querschnitt durch den Marknagel entlang Linie II-II gemäss Figur 2a;
Figur 3a einen Teillängsschnitt durch den Marknagel gemäss Figur 1 als weiteres Ausführungsbeispiel;
Figur 3b einen Querschnitt durch den Marknagel gemäss Figur 3a entlang Linie III-III;
Figur 4 einen zumindest teilweise dargestellten Teillängsschnitt durch ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Marknagels gemäss Figur 1.
Gemäss Figur 1 weist ein erfindungsgemässer aktiver Marknagel Ri zwei axial gegeneinander bewegbare Elemente 1.1, 1.2 auf. Im bevorzugten Ausführungsbeispiel ist das Element 1.1 gegenüber dem Element 1.2 verfahrbar. Hier nicht dargestellte Antriebsmittel, wie bspw. Getriebe, Schubstangen, Formgedächtnisantriebe od. dgl. können das Element 1.1 gegenüber dem Element 1.2 bewegen. Vorzugsweise ist im Element 1.2 des Marknagels Ri zumindest ein elektrisches Antriebselement 2 vorgesehen. Dieses steht über elektrische Verbindungsleitungen 3 mit einer Buchse 4 des Elementes 1.2 in Verbindung. Die Buchse 4 ist stirn- und endseitig des Elementes 1.2 im Marknagel vorgesehen. Durch eine Öffnung 5 läsεt sich ein Steckerelement 6 in die Buchse 4 einschieben. An das Steckerelement 6 schliessen Energieversorgungsleitungen 7 an, welche bspw. zu einer externen Energiequelle führen. Von dort kann Energie direkt oder indirekt bspw. induktiv eingeleitet werden. Diese Energie ist zum Betreiben und Steuern des Antriebselementes 2 erforderlich.
Damit über einen gewissen Zeitraum, während der aktive Marknagel Ri im Knochen verbleibt, eine gewünschte Distraktion erfolgen kann, ist es erforderlich eine elektrische Verbindung permanent herzustellen. Dabei hat sich als besonders vorteilhaft erwiesen stirnseitig, insbesondere endseitig in das Element 1.2 ein sogenanntes Steckerelement 6 einzustecken. Entsprechende Kontaktstellen 8 übertragen elektrische Energie und/oder elektrische Signale.
Wichtig bei derartigen Verbindungen ist jedoch, dass aus hygienischen Gründen eine absolute dichte saubere wiederlösbare Verbindungsstelle zwischen Marknagel Ri und Steckerelement 6 hergestellt wird. Hierzu wird zumindest ein Dichtlippenelement 9.1, 9.2 dem Steckerelement 6 zugeordnet, welches die Öffnung 5 und damit die Buchse 4 des Elementes 1.2 wiederlösbar verschliesst . Hierdurch bleibt gewährleistet, dass über lange Zeiträume immer ein elektrischer Kontakt wiederlösbar hergestellt bleibt.
Ausserdem gewährleistet das äussere Dichtlippenelement 9.2 einen optimalen Knickschutz, welcher bei den vorhandenen Biegewechselbelastungen von Bedeutung ist. Ist bspw. der aktive Marknagel eine Hüftgelenksendprothese, wie sie in Figur 4 teilweise dargestellt ist, oder eine Kniegelenksendprothese, so kann diese ebenfalls, wie oben beschrieben, mit einer entsprechenden Steckverbindung vorgesehen sein. Hierdurch lässt sich bspw. nach der Operation durch eine entsprechende Distraktion eine Korrektur vornehmen. Dies kann über einen längeren Zeitraum der Genesung geschehen. Ist dann bspw. keine Korrektur mehr erforderlich so wird lediglich das Steckerelement aus der Öffnung 5 des Elementes 1.2 entfernt. Gegebenenfalls wird die Öffnung 5 mit einem dichten Propfenverschluss od. dgl. verschlossen, sollte nochmals ein Korrektur erforderlich sein. Auf diese Weise lassen sich als aktive Marknägel Rx ausgebildete Prothesen permanent bedienen, wobei nach einer entsprechenden Distraktion oder Korrektur des Knochens ein Entfernen der elektrischen Anschlüsse ohne weiteres möglich ist .
Sollte nach einer bestimmten Dauer eine weitere Korrektur erforderlich werden, so kann das Steckerelement wieder in die Öffnung eingeführt werden. Eine ggfs. vollimplantierbare subkutane Energiequelle, an welche Engergie oder entsprechende Signale induktiv weitergegeben werden, kann dann unter der Haut implantiert werden. Der aktive Marknagel kann auf diese Weise wieder in Betrieb genommen werden.
Von Bedeutung ist auch ein radiales Dichtlippenelement 9.1, 9.2, welches ggfs. an einem nach innen ragenden Absatz 10 anliegt. Bevorzugt ist das Dichtlippenelement 9.1, 9.2 nach aussen verjüngt ausgebildet und liegt dicht an einer Innenwand 11 der Buchse 4 bzw. des Elementes 1.2 an. Es ist ferner daran gedacht ein Innengewinde 12 innerhalb der Buchse 4 vorzusehen, in welche ein entsprechendes Aussengewinde 13 des Steckerelementes 6 eingreift, um das Steckerelement 6 wiederlösbar festzulegen. Bevorzugt werden jedoch Rastverbindungen od. dgl. verwendet.
Als Sicherung gegen ein Herausziehen im Betrieb können einfache Gewindestifte od. dgl. vorgesehen sein, wie sie bspw. in Figur 2a aufgezeigt sind. Dort durchgreift ein entsprechendes Sicherungselement 14 als Gewindestift radial das Element 1.2, um das in der Buchse 4 eingesteckte Steckerelement 6 wiederlösbar festzulegen bzw. festzuklemmen. Dies wird auch in der querschnittlichen Darstellung gemäss Figur 2b verdeutlicht.
Ein weiteres Sicherungselement 14 zeigt die Figuren 3a und 3b, welches in eine entsprechende Nut 15 des Steckerelementes 6 eingreift und hierdurch eine axiale Sicherung des Steckerelementes 6 gegenüber der Buchse 4 des Elementes 1.2 bildet. Dabei kann das Sicherungselement 14 als Riegel od. dgl. vorgesehen sein, um ein axiales Bewegen des Steckerelementes 6 gegenüber der Buchse 4 zu verhindern. Hier sei der Erfindung keine Grenze gesetzt.
In dem letzten Ausführungsbeispiel gemäss Figur 4 ist verdeutlicht, dass auch in beliebige Prothesen, Hüftgelenksendprothesen als aktive Marknägel R2 entsprechende Steckerelemente 6, in oben beschriebener Weise, eingesetzt sein können. Dies soll auch im Rahmen der vorliegenden Erfindung liegen.
Positionszahlenliste
Figure imgf000010_0001

Claims

Patentansprüche
1. Aktiver Marknagel zur Distraktion von Knochensegmenten aus zwei gegeneinander bewegbaren Elementen (1) , Prothese od. dgl., mit zumindest einem elektrisch betriebenen Antriebselement (2),
dadurch gekennzeichnet,
dass dem Marknagel die elektrische Energie über zumindest ein wiederlösbares Steckerelement (6) zuführbar ist.
2. Aktiver Marknagel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das wiederlösbare Steckerelement (6) stirnseitig in eine Öffnung (5) des Marknagels einsetzbar ist .
3. Aktiver Marknagel nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Steckerelement (6) in eine Buchse (4) des Marknagels wiederlösbar eingreift und hierdurch zumindest eine elektrische Kontaktstelle (8) bildet.
4. Aktiver Marknagel nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass dem Steckerelement (6) zumindest ein Dichtlippenelement (9.1, 9.2) zugeordnet ist.
5. Aktiver Marknagel nach Anspruch 4 , dadurch gekennzeichnet, dass das zumindest eine Dichtlippenelment (9.1, 9.2) radial am Steckerelement (6) angeordnet ist.
6. Aktiver Marknagel nach Anspruch 4 oder 5 , dadurch gekennzeichnet, dass das zumindest eine Dichtlippenelement (9.1, 9.2) nach aussen verjüngt ausgebildet ist.
7. Aktiver Marknagel nach wenigstens einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Dichtlippenelement
(9.1, 9.2) die Öffnung (5) des Elementes (1.2) des
Marknagels stirnseitig verschliesst , wobei das
Dichtlippenelement (9.1, 9.2) ggfs. an einem inneren Absatz (10) anliegt.
8. Aktiver Marknagel nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Steckerelement (6) über ein Sicherungselement (14) wie Gewindestifte, Riegelelemente od. dgl. in der Öffnung (5) des Marknagels vor Herauslösen gesichert ist.
9. Aktiver Marknagel nach Anspruch 8 , dadurch gekennzeichnet, dass das Sicherungselement (14) axial in das Steckerelement (6) zumindest teilweise eingreift und dieses gegenüber dem Element (1.2) des Marknagels wiederlösbar verspannt.
10. Aktiver Marknagel nach wenigstens einem der Ansprüche 2 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb der Öffnung
(5) ein Innengewinde (12) vorgesehen ist, in welches zur Festlegung und Fixierung des Steckerelementes (6) ein entsprechend passendes Aussengewinde (13) eingreift.
11. Aktiver Marknagel nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass an das Steckerelement
(6) eine Energiequelle, insbesondere eine induktive voll- implantierbare Energiequelle zur induktiven Energieübertragung ggfs. subkutan anschliessbar ist.
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