DE102008010476A1 - Osteosynthesis clamp for treating fractures of patient, has U-side piece, where clamp is made of shape memory material i.e. nickel-titanium alloy and is pseudo- and super elastic at room- and body temperature - Google Patents
Osteosynthesis clamp for treating fractures of patient, has U-side piece, where clamp is made of shape memory material i.e. nickel-titanium alloy and is pseudo- and super elastic at room- and body temperature Download PDFInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Osteosyntheseklammer aus Formgedächtnismaterial, nämlich einer Nickel-Titan-Legierung.The The invention relates to an osteosynthesis clamp of shape memory material, namely a nickel-titanium alloy.
Osteosyntheseklammern
aus Formgedächtnismaterial (Memory-Metall) sind der
Gegenstand
der
Die
Bei den bekannten Osteosyntheseklammern aus Memory-Metall wird dessen thermoelastische Umwandlung genutzt. Die Klammern werden bei niedriger Temperatur gespreizt und in gespreiztem Zustand implantiert. Sie sollen durch die Erwärmung auf Körpertemperatur in ihre ursprüngliche Form zurückkehren, die geklammerten Knochenfragmente zusammenhalten und eine Kompressionskraft auf den Frakturspalt ausüben.at the well-known osteosynthesis of memory metal is the used thermoelastic conversion. The brackets are at lower Temperature spread and implanted in a spread state. she should by warming to body temperature return to their original form, the stapled Hold together bone fragments and apply a compression force on the Exercise fracture gap.
Problematisch ist der Temperaturgang der bekannten Osteosyntheseklammern vor und bei der Implantation und danach. Mit dem Kühlen der Klammern vor dem Spreizen und ihrer gekühlten Aufbewahrung im gespreizten Zustand gehen Aufwand und potentielle Handhabungsfehler einher. Es ist nicht auszuschließen, daß die Erwärmung und Rückverformung der Klammern unerwünschterweise bereits in der Operationsphase einsetzt. Ein weiterer Unsicherheitsfaktor sind Schwankungen der Körpertemperatur des Patienten, z. B. durch infektionsbedingtes Fieber. Der gravierendste Nachteil der bekannten Osteosyntheseklammern ist jedoch, daß ihre Spannkraft für viele Anwendungen zu wünschen übrig läßt.Problematic is the temperature course of the known osteosynthetic clamps before and during implantation and afterwards. With the cooling of the brackets before spreading and their refrigerated storage in splayed Condition go hand in hand with potential handling errors. It can not be ruled out that the warming and reversion of the staples undesirably already in the operational phase. Another uncertainty factor are variations in the body temperature of the patient, z. B. by infection-related fever. The most serious disadvantage However, the known Osteosyntheseklammern is that their Tension for many applications to be desired leaves.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Osteosyntheseklammer zu schaffen, die beim Spreizen im Operationssaal, bei der Implantation und in vivo frei von Temperatureinflüssen ist und höhere Spann- und Haltekräfte auf die Knochenfragmente auszuüben ermöglicht. Die Osteosyntheseklammer soll gleichermaßen für die Behandlung von Frakturen und Osteotomien geeignet sein.task The invention is to provide an osteosynthesis clamp, the during spreading in the operating room, during implantation and in vivo free from temperature influences and higher clamping and holding forces on the bone fragments allows. The osteosynthesis clamp should be alike suitable for the treatment of fractures and osteotomies be.
Die diese Aufgabe lösende Osteosyntheseklammer besteht aus einer Titan-Nickel-Legierung von solcher Zusammensetzung, daß die Klammer bei Raum- und Körpertemperatur pseudo- bzw. superelastisch ist.The this task solving osteosynthesis clamp consists of a titanium-nickel alloy of such composition that the Clasp at room and body temperature pseudo or superelastic is.
Mit der erfindungsgemäßen Osteosyntheseklammer läßt sich eine sehr hohe biomechanische Stabilität erreichen. Die Klammer übt schnell und ohne spitze Überstände eine sicher hohe mechanische Kompressionskraft auf den Frakturspalt aus. Dadurch ist eine einfache Anwendbarkeit und ein hoher Patientenkomfort gewährleistet. Die Klammer ist geeignet, an der Stelle einer herkömmlichen Zuggurtungsosteosynthese über zwei parallele Kirschnerdrähte und eine achtertourige Drahtcerclage zu treten sowie spezielle Zugschrauben und/oder spezielle winkelstabile Implantate zu ersetzen. Die Operationstechnik wird vereinfacht, die Fehlerquote gesenkt und die Haltbarkeit der Osteosynthese verbessert.With leaves the osteosynthetic clamp according to the invention achieve very high biomechanical stability. The clamp exercises quickly and without sharp projections a sure high mechanical compression force on the fracture gap out. This is a simple applicability and a high patient comfort guaranteed. The clamp is suitable in place a conventional Zuggurtungsosteosynthese about two parallel Kirschner wires and an eight-speed wire cerclage to kick and special lag screws and / or special angular stable Replace implants. The surgical technique is simplified lowered the error rate and improved the durability of the osteosynthesis.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform hat die Nickel-Titan-Legierung, aus der die Osteosyntheseklammer besteht, folgende Zusammensetzung: 54,5 Gew.-% bis 57 Gew.-% Nickel; Rest bis auf Verunreinigungen Titan; Verunreinigungen nicht mehr als 0,1 Gew.-%.at In a preferred embodiment, the nickel-titanium alloy, from which the osteosynthetic clamp consists, the following composition: 54.5 Wt% to 57 wt% nickel; Remainder except impurities titanium; Impurities not more than 0.1 wt .-%.
Die Abkürzung Gew.-% steht für Gewichtsprozent.The Abbreviation Gew .-% stands for weight percent.
Der Anteil der Verunreinigungen beispielsweise mit Kobalt, Chrom, Eisen, Sauerstoff, Wasserstoff wird im allgemeinen ca. 0,05 Gew.-% betragen.Of the Proportion of impurities, for example, with cobalt, chromium, iron, Oxygen, hydrogen will generally be about 0.05 wt .-%.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform besteht die Legierung (Ni51Ti49) zu 51 at.-% aus Nickel und zu 49 at.-% aus Titan.In a preferred embodiment, the alloy (Ni 51 Ti 49 ) consists of 51 at.% Nickel and 49 at.% Titanium.
Die Abkürzung at.-% steht für Atomprozent.The Abbreviation at .-% stands for atomic percent.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist die Osteosyntheseklammer im wesentlichen U-förmig und spiegelsymmetrisch zu einer Quermittelebene durch den U-Rücken aufgebaut.at A preferred embodiment is the osteosynthetic clamp essentially U-shaped and mirror-symmetrical to a Cross median plane built up by the U-back.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform hat die Klammer einen geraden U-Rücken und gerade U-Schenkel. Der Übergang zwischen dem U-Rücken und den U-Schenkeln ist gerundet.at In a preferred embodiment, the clip has a straight U-back and straight U-thighs. The transition between the U-back and the U-thighs is rounded.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform schließen die U-Schenkel mit dem U-Rücken einen Winkel von 45° bis 90°, vorzugsweise 74° ein.at a preferred embodiment include the U-leg with the U-back an angle of 45 ° to 90 °, preferably 74 °.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist der U-Rücken der Osteosyntheseklammer 14,6 mm ± 3 mm lang.at A preferred embodiment is the U-back the osteosynthesis clamp 14.6 mm ± 3 mm long.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform sind die U-Schenkel der Osteosyntheseklammer 12 mm ± 8 mm lang.at a preferred embodiment, the U-legs of the Osteosynthesis clamp 12 mm ± 8 mm long.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform besteht die Osteosyntheseklammer aus Runddraht mit einem Durchmesser von vorzugsweise 2,5 mm ± 1 mm.In a preferred embodiment be the osteosynthesis clamp is made of round wire with a diameter of preferably 2.5 mm ± 1 mm.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform sind die freien Enden der U-Schenkel ballig gerundet, vorzugsweise in Form einer kugelkalottenförmigen Kuppe.at a preferred embodiment are the free ends the U-legs rounded spherically, preferably in the form of a kugelkalottenförmigen Knoll.
Die Erfindung wird im folgenden anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen:The Invention will be described below with reference to an illustrated in the drawing Embodiment explained in more detail. Show it:
Die
in
Die
Klammer ist spiegelsymmetrisch zu einer Quermittelebene durch den
U-Rücken
Die Klammer besteht aus Runddraht von 2,5 mm Durchmesser. Das Material des Drahts ist die Nickel-Titan-Legierung Ni51Ti49.The clamp consists of round wire of 2.5 mm diameter. The material of the wire is the nickel-titanium alloy Ni 51 Ti 49 .
Die
maximale seitliche Auslage a der Klammer in Verlängerung
des U-Rückens
Die
Enden der U-Schenkel
Das
Spannungs-Dehnungs-Diagramm eines Formgedächtnismaterials
in
Bei
hinreichend niedriger Temperatur befindet sich das Formgedächtnismaterial
am Ursprung
Bei Erwärmung des Formgedächtnismaterials beginnt bei der Umwandlungstemperatur As der Übergang in die austenitische Phase. Bei der Temperatur Af ist der Phasenübergang abgeschlossen.Upon heating of the shape memory material, the transition to the austenitic phase begins at the transition temperature A s . At the temperature A f , the phase transition is completed.
Bei Abkühlung des Formgedächtnismaterials beginnt bei der Umwandlungstemperatur Ms der Übergang in die martensitische Phase. Bei der Temperatur Mf ist der Phasenübergang abgeschlossen.Upon cooling of the shape memory material, the transition into the martensitic phase begins at the transition temperature M s . At the temperature M f , the phase transition is completed.
Eine Osteosyntheseklammer mit thermoelastischer Umwandlung nach dem Stand der Technik befindet sich bei Körpertemperatur des Menschen in der austenitischen Phase. Sie wird unter die Temperatur Mf abgekühlt und in der martensitischen Phase gespreizt. Bei Erwärmung auf Körpertemperatur kehrt die Osteosyntheseklammer in die austenitische Phase und ihre ursprüngliche Form zurück.A prior art thermoelastic conversion osteosynthesis clamp is in the austenitic phase at human body temperature. It is cooled below the temperature M f and spread in the martensitic phase. When heated to body temperature, the osteosynthetic clamp returns to the austenitic phase and its original shape.
An
den Niedertemperaturbereich des Spannungs-Dehnungs-Diagramms schließt
sich in der Mitte der
Bei
Abfall der Verformungsspannung tritt eine Rückumwandlung
der martensitischen in die austenitische Phase ein. Das Spannungs-Dehnungs-Diagramm
zeigt dabei eine ausgeprägte Hysterese mit einem bei der
Rückumwandlung deutlich niedrigeren Spannungsplateau
Die
Ni51Ti49-Legierung,
aus der die Osteosyntheseklammer besteht, ist sowohl bei Raumtemperatur,
als auch bei Körpertemperatur des Menschen pseudo- oder
superelastisch. Auf den Spannungsplateaus
Die aus der Legierung Ni51Ti49 bestehende Osteosyntheseklammer wird bei Raumtemperatur gespreizt und anschließend implantiert. Sie kehrt nach Entlastung von der Spreizkraft temperaturunbeeinflußt in ihre ursprüngliche Form zurück.The osteosynthesis clamp consisting of the alloy Ni 51 Ti 49 is spread at room temperature and then implanted. It returns to discharge of the spreading force temperature unaffected in their original form.
An
den pseudo- oder superelastischen Bereich des Spannungs-Dehnungs-Diagramms
- 1010
- U-RückenU-back
- 1212
- U-SchenkelU-leg
- 1414
- Kuppeknoll
- 1616
- Ursprungorigin
- 1818
- Hook'scher BereichHook'scher Area
- 2020
- Spannungsplateauvoltage plateau
- 2222
- Hook'scher BereichHook'scher Area
- 2424
- Spannungsplateauvoltage plateau
- 2626
- Spannungsplateauvoltage plateau
- 2828
- Ausgangspunktstarting point
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- - EP 0695142 B1 [0002] - EP 0695142 B1 [0002]
- - DE 29709289 U1 [0003] - DE 29709289 U1 [0003]
- - DE 20101918 U1 [0004] - DE 20101918 U1 [0004]
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DE200810010476 DE102008010476A1 (en) | 2008-02-21 | 2008-02-21 | Osteosynthesis clamp for treating fractures of patient, has U-side piece, where clamp is made of shape memory material i.e. nickel-titanium alloy and is pseudo- and super elastic at room- and body temperature |
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