DE20103416U1 - Device for attaching an element to a body - Google Patents
Device for attaching an element to a bodyInfo
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Description
Anwaltsakte: 45 986 XV
Anmelder: BrainLAB AGAttorney file: 45 986 XV
Applicant: BrainLAB AG
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum ortsfesten Anbringen eines Elementes ah einem Körper, insbesondere auf die minimal invasive Befestigung eines Elements an einem Knochen oder Gelenk.The invention relates to a device for the stationary attachment of an element to a body, in particular to the minimally invasive fastening of an element to a bone or joint.
Allgemein kann die erfindungsgemäße Vorrichtung jedoch auch zum Beispiel bei offenen Operationen eingesetzt werden.In general, however, the device according to the invention can also be used, for example, in open operations.
Operationen, welche navigierte, also bezüglich ihrer räumlichen Lage erfassten Instrumente verwenden, erfordern für einen gezielten Eingriff mittels des Instruments die möglichst genaue Positionsbestimmung einer Körper struktur, um zum Beispiel daraus die relative Lage zu dem Instrument zu ermitteln. Hierzu müssen sogenannte Referenzierungssysteme möglichst ortsfest und verdrehsicher an einer Körperstruktur, wie zum Beispiel einem Knochen oder Ähnlichem angebracht werden. Ähnliche Probleme ergeben sich zum Beispiel auch bei gezielten Bestrahlungen von Körperbereichen.Operations that use navigated instruments, i.e. instruments that are recorded in terms of their spatial position, require the position of a body structure to be determined as precisely as possible in order to carry out a targeted intervention using the instrument, for example in order to determine the relative position to the instrument. For this purpose, so-called referencing systems must be attached to a body structure, such as a bone or similar, in a way that is as stationary and twist-proof as possible. Similar problems also arise, for example, with targeted radiation of body areas.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Vorrichtung zum ortsfesten Anbringen eines Elementes an einem Körper, insbesondere an einem Knochen vorzuschlagen, welche eine sichere Verbindung zwischen Element und Körper auf einfache Weise sicherstellen kann. Insbesondere soll eine Vorrichtung vorgeschlagen werden, welche sich auch zur minimal invasiven Befestigung eines Elementes an dem Körper eignet.The object of the present invention is to propose a device for the stationary attachment of an element to a body, in particular to a bone, which can ensure a secure connection between the element and the body in a simple manner. In particular, a device is to be proposed which is also suitable for the minimally invasive attachment of an element to the body.
Diese Aufgabe wird durch die Vorrichtung mit den Merkmalen von Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen ergeben sich aus den Unteransprüchen.This object is achieved by the device having the features of claim 1. Advantageous embodiments emerge from the subclaims.
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Die erfindungsgemäßen Vorrichtung zum ortsfesten Anbringen eines Elementes an einem Körper, insbesondere an einem Knochen, weist mindestens ein bewegbares Halteelement auf, durch welches die Vorrichtung gegen den Körper verspannt werden kann. Das oder die Halteelemente sind bevorzugt relativ zum Körper bewegbar, insbesondere in Richtung auf den Körper aus- oder einfahrbar, um durch diese Relativbewegung ein Verspannen des E-lementes mit dem Körper selbst oder auch mit über dem Körper liegenden Strukturen, wie zum Beispiel über einem Knochen liegende Muskeln und/oder Haut zu bewirken. Das mindestens eine relativ zu dem Körper bewegbare Halteelement kann somit bei geeigneter Einstellung bzw. Positionierung ein mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung fest verbundenes Element rigide an dem Körper, wie zum Beispiel einem Knochen, durch Verspannen gegen den Knochen selbst und/oder gegen ein über dem Knochen liegendes Gewebe fixieren.The device according to the invention for the stationary attachment of an element to a body, in particular to a bone, has at least one movable holding element, by means of which the device can be braced against the body. The holding element or elements are preferably movable relative to the body, in particular can be extended or retracted in the direction of the body, in order to cause the element to be braced with the body itself or with structures lying above the body, such as muscles and/or skin lying above a bone, by this relative movement. The at least one holding element movable relative to the body can thus, with suitable adjustment or positioning, rigidly fix an element firmly connected to the device according to the invention to the body, such as a bone, by bracing against the bone itself and/or against tissue lying above the bone.
Bevorzugt ist die Vorrichtung an ein am oder im Körper befestigtes Verbindungselement anbringbar, insbesondere auf ein solches im Körper verankertes Verbindungselement aufsteckbar. Wird zum Beispiel ein Nagel oder eine Schraube in einen Knochen eingebracht, so kann die erfindungsgemäße Vorrichtung auf den distalen Bereich des Nagels oder der Schraube aufgesteckt bzw. daran angebracht werden. Besonders bevorzugt kann die erfindungsgemäße Vorrichtung an dem am oder im Körper angebrachten Verbindungselement fixiert werden, was zum Beispiel durch Kraft-, Form- oder Reibschluss geschehen kann. Nach erfolgtem Fixieren der erfindungsgemäßen Vorrichtung an dem an oder im Körper angebrachten Verbindungselement kann bevorzugt die Verspannung der erfindungsgemäßen Vorrichtung durch das mindestens eine bewegbare Halteelement erfolgen. Hierzu kann ein oder können mehrere Halteelemente relativ zu der Vorrichtung in Richtung auf den Körper, wie zum Beispiel den Knochen oder einer darüber liegenden Gewebestruktur bewegt werden, um so die Vorrichtung in ein festes nicht mehr relativ zu dem Körper bewegbares Lageverhältnis zu bringen. Die erfindungsgemäße Vorrichtung wird gemäß einer bevorzugten Ausführungsform einerseits durch die Befestigung oder Fixierung an einem an bzw. in dem Körper angebrachten Verbindungselement und andererseits durch eine Verspannung oder Abstützung durch das mindestens eine relativ zu dem Körper bewegbare Halteelement positioniert. The device can preferably be attached to a connecting element attached to or in the body, in particular it can be plugged onto such a connecting element anchored in the body. If, for example, a nail or a screw is inserted into a bone, the device according to the invention can be plugged onto or attached to the distal region of the nail or screw. The device according to the invention can particularly preferably be fixed to the connecting element attached to or in the body, which can be done, for example, by force, form or friction. After the device according to the invention has been fixed to the connecting element attached to or in the body, the device according to the invention can preferably be braced by the at least one movable holding element. For this purpose, one or more holding elements can be moved relative to the device in the direction of the body, such as the bone or an overlying tissue structure, in order to bring the device into a fixed position that can no longer be moved relative to the body. According to a preferred embodiment, the device according to the invention is positioned on the one hand by fastening or fixing to a connecting element attached to or in the body and on the other hand by bracing or supporting by the at least one holding element movable relative to the body.
Vorteilhaft sind mindestens zwei bewegbare Halteelemente, insbesondere vier oder sechs bewegbare Halteelement vorgesehen, welche entweder einzeln oder in Kombination mit anderen oder allen Halteelementen bewegt werden können, um so eine Fixierung bzw. Verspannung der erfindungsgemäßen Vorrichtung zu bewirken.Advantageously, at least two movable holding elements, in particular four or six movable holding elements are provided, which can be moved either individually or in combination with other or all holding elements in order to fix or brace the device according to the invention.
Bevorzugt sind die Halteelemente als stabförmige bzw. nadeiförmige Elemente, sogenannte Spikes ausgebildet, welche aus der erfindungsgemäßen Vorrichtung einzeln oder zusammen ausgefahren und eingefahren werden können. Diese Ausfuhrungsform ist insbesondere vorteilhaft, wenn eine Fixierung an einem Knochen erfolgen soll, da durch das Ausfahren dieser Spikes und das Aufbringen der proximalen Bereiche bzw. Spitzen der Spikes auf den Knochen oder sogar das Eindringen in den Knochen eine Verspannung bzw. Fixierung der erfindungsgemäßen Vorrichtung am Knochen selbst erfolgen kann.The holding elements are preferably designed as rod-shaped or needle-shaped elements, so-called spikes, which can be extended and retracted from the device according to the invention individually or together. This embodiment is particularly advantageous if a fixation to a bone is to take place, since by extending these spikes and applying the proximal areas or tips of the spikes to the bone or even penetrating the bone, a tensioning or fixation of the device according to the invention to the bone itself can take place.
Bei einer anderen bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist ein flächiges Element, wie zum Beispiel eine Platte oder ein flaches kegelförmiges Element als bewegbares Halteelement vorgesehen, welches sich insbesondere zum Verspannen gegen Gewebestrukturen, also zum Beispiel einer Verspannung gegen die Haut eignet. Dabei können zur besseren Fixierung auch aus dem Element vorstehende Spitzen oder Spikes vorgesehen werden.In another preferred embodiment of the invention, a flat element, such as a plate or a flat conical element, is provided as a movable holding element, which is particularly suitable for bracing against tissue structures, for example bracing against the skin. Points or spikes protruding from the element can also be provided for better fixation.
Bevorzugt erfolgt das Anbringen der erfmdungsgemäßen Vorrichtung an das mindestens eine am oder im Körper angebrachte Verbindungselement durch das Feststellen einer Mutter oder Schraube, so dass durch Bewegung der Schraube zum Beispiel ein Festklemmen der erfindungsgemäßen Vorrichtung an dem im Körper befestigten Verbindungselement bewirkt werden kann.Preferably, the device according to the invention is attached to the at least one connecting element attached to or in the body by tightening a nut or screw, so that by moving the screw, for example, the device according to the invention can be clamped to the connecting element attached in the body.
Vorzugsweise ist auch eine Mutter oder eine Schraube zum Bewegen des mindestens einen bewegbaren Halteelementes vorgesehen, so dass über eine Bewegung der Schraube das mindestens eine Halteelement aus der Vorrichtung aus- oder in die Vorrichtung eingefahren werden kann, um so ein Verspannen der Vorrichtung gegen den Körper bzw. ein Loslösen der Vorrichtung davon zu bewirken.Preferably, a nut or a screw is also provided for moving the at least one movable holding element, so that the at least one holding element can be moved out of the device or into the device via a movement of the screw, in order to cause the device to be clamped against the body or to release the device therefrom.
Allgemein ist es jedoch auch möglich anstelle von Schrauben andere Mechanismen vorzusehen, welche ein Fixieren bzw. Feststellen ermöglichen, wie zum Beispiel einen Rastmechanismus oder einen durch Federn gehaltenen Verspannmechanismus.In general, however, it is also possible to provide other mechanisms instead of screws that enable fixing or locking, such as a locking mechanism or a tensioning mechanism held by springs.
Das an dem Körper mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung angebrachte Element ist vorzugsweise ein Referenzstern, welcher einen oder mehrere, insbesondere drei passive und/oder aktive Marker aufweisen kann und bevorzugt durch einen Verstellmechanismus bezüglich seiner Lage im Raum verändert werden kann. Es ist zum Beispiel vorteilhaft die erfindungsgemäße Vorrichtung so auszugestalten, dass das daran angebrachte Element nach Fixieren der Vorrichtung noch bewegt und zum Beispiel bezüglich Kameras ausgerichtet und festgestellt werden kann. Hierzu ist es insbesondere vorteilhaft eine Bewegung des E-lementes um mindestens zwei Achsen zu ermöglichen, wobei das Element, wie zum Beispiel der Referenzstern, bevorzugt in seiner ausgerichteten Position zum Beispiel durch Schrauben fixiert werden kann.The element attached to the body with the device according to the invention is preferably a reference star, which can have one or more, in particular three passive and/or active markers and can preferably be changed in terms of its position in space by an adjustment mechanism. It is advantageous, for example, to design the device according to the invention in such a way that the element attached to it can still be moved after the device has been fixed and can be aligned and fixed with respect to cameras, for example. For this purpose, it is particularly advantageous to enable movement of the element about at least two axes, whereby the element, such as the reference star, can preferably be fixed in its aligned position, for example by screws.
Die Erfindung bezieht sich weiter auf ein System zum ortsfesten Anbringen eines Elementes an einem Körper mit einem in den Körper einbringbaren bzw. an dem Körper anbringbaren Verbindungselement, wie zum Beispiel einer in einem Knochen einschraubbaren Schraube oder einem Nagel, und der oben beschriebenen Vorrichtung, welche an diesem Element angebracht wird.The invention further relates to a system for the stationary attachment of an element to a body with a connecting element that can be introduced into the body or attached to the body, such as a screw that can be screwed into a bone or a nail, and the device described above, which is attached to this element.
Erfmdungsgemäß ist es also möglich mit einfachen handelsüblich erhältlichen Verbindungselementen, wie zum Beispiel Schanz'sehen Schrauben, Kirschner Drähten, Steinmann Nägeln, etc, oder in die Wirbelsäule einbringbaren Pedikel-Schrauben, für Platten bei Knochenbrüchen verwendeten Osteosyntheseschrauben oder auch an einer Körperstruktur angebrachten Implantaten minimal invasiv ein Element, wie zum Beispiel ein Referenzierungssystem, an dem Körper rigide zu fixieren. Somit kann erfmdungsgemäß unter Verwendung eines einzigen Elements, wie zum Beispiel einer einzigen Schraube, ein verdrehsicheres Anbringen zum Beispiel eines Referenzsternes an einer Körperstruktur vorgenommen werden. Allgemein ist es jedoch möglich auch mehr als nur ein solches Element zu verwenden oder die Vorrichtung auch bei nicht minimal invasiven Operationen einzusetzen.According to the invention, it is therefore possible to rigidly fix an element, such as a reference system, to the body in a minimally invasive manner using simple commercially available connecting elements, such as Schanz screws, Kirschner wires, Steinmann nails, etc., or pedicle screws that can be inserted into the spine, osteosynthesis screws used for plates in the case of bone fractures, or implants attached to a body structure. Thus, according to the invention, a rotation-proof attachment of a reference star, for example, to a body structure can be carried out using a single element, such as a single screw. In general, however, it is also possible to use more than one such element or to use the device in non-minimally invasive operations.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand zweier bevorzugter Ausführungsbeispiele beschrieben werden. Es zeigen:The invention will be described below using two preferred embodiments. They show:
Figur 1 eine erfmdungsgemäße Vorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform;Figure 1 shows a device according to the invention according to a first embodiment;
und
Figur 2 eine erfindungsgemäße Vorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform.and
Figure 2 shows a device according to the invention according to a second embodiment.
Figur 1 zeigt eine erste Ausführungsform der erfmdungsgemäßen Vorrichtung 40, mit welcher ein Referenzstern 41 mit darauf angebrachten Halterungen 42a bis 42c zum Aufstecken von nicht gezeigten reflektierenden Markern in einem definierten Lageverhältnis an einem Knochen oder einer anderen Struktur befestigt werden kann. Der zum Beispiel an einem Knochen befestigte Referenzstern 41 kann als Bezugssystem zur Navigation und/oder Positionierung von anderen Vorrichtungen, wie zum Beispiel in die Wirbelsäule einbringbare Pedikel Schrauben, für Platten und/oder Schrauben oder auch an oder in einer Körperstruktur an- bzw. eingebrachte oder zu bringende Implantate dienen.Figure 1 shows a first embodiment of the device 40 according to the invention, with which a reference star 41 with holders 42a to 42c attached thereto for attaching reflective markers (not shown) can be attached to a bone or another structure in a defined positional relationship. The reference star 41, for example attached to a bone, can serve as a reference system for navigation and/or positioning of other devices, such as pedicle screws that can be inserted into the spine, for plates and/or screws or also implants that are attached or inserted or to be inserted into or in a body structure.
Die an der Unterseite der Vorrichtung 40 gezeigten Spikes 43, welche mit der Hülse 45 verbunden sind, können durch ein Drehen der Mutter 44 ein- und ausgefahren werden. Wird zum Beispiel eine Stange, wie zum Beispiel eine Schanzschraube oder ein Kirschnerdraht, in einen Knochen zum Anbringen der Vorrichtung 40 eingebracht, so kann die Vorrichtung 40 mit der Hülse 45 auf diese im Knochen angebrachte Stange aufgesteckt werden. Die Schraube 46 dient zur Fixierung der Vorrichtung 40 an dieser' Stange. Nach erfolgter Fixierung mittels der Schraube 46 kann die Mutter 44 gedreht werden, um die Spikes 43 nach unten zu bewegen und so ein Verspannen der Vorrichtung 40 bezüglich des Knochens oder eines anderen Elementes, wie zum Beispiel Haut oder auf Haut aufgebrachte Elemente zu bewirken. Es kann somit eine ortsfeste nicht verschiebbare Verbindung eines Referenzsterns 41 an nur einer einzelnen Stange in einem Knochen erhalten werden, da eine Verspannung über die ein- bzw. ausfahrbaren Spikes 43 möglich ist. Die Position des Referenzsterns 41 kann mittels der Schrauben 47 und 48 durch Drehung um zwei Achsen verändert werden.The spikes 43 shown on the underside of the device 40, which are connected to the sleeve 45, can be extended and retracted by turning the nut 44. If, for example, a rod, such as a Schanz screw or a Kirschner wire, is inserted into a bone to attach the device 40, the device 40 can be pushed onto the rod attached to the bone with the sleeve 45. The screw 46 serves to fix the device 40 to this rod. After fixing by means of the screw 46, the nut 44 can be turned to move the spikes 43 downwards and thus cause the device 40 to be braced with respect to the bone or another element, such as skin or elements applied to the skin. A fixed, non-displaceable connection of a reference star 41 to just one single rod in a bone can thus be achieved, since bracing is possible via the retractable and extendable spikes 43. The position of the reference star 41 can be changed by rotating the screws 47 and 48 around two axes.
Figur 2 zeigt eine zweite Ausführungsforrn einer Vorrichtung 40 zum ortsfesten Anbringen eines Referenzsternes 41, wobei die Spikes 43 auf einer Abstützfläche 49 angeordnet sind undFigure 2 shows a second embodiment of a device 40 for the stationary attachment of a reference star 41, wherein the spikes 43 are arranged on a support surface 49 and
mit der Fläche 49 nach unten bewegt werden können, um die Vorrichtung 40 so an der Hautoberfläche oder durch Einbringen der Spikes 43 in Weichteile fest zu verspannen.with the surface 49 can be moved downwards in order to firmly clamp the device 40 to the skin surface or by inserting the spikes 43 into soft tissue.
Allgemein wird also gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ein Element, wie zum Beispiel eine Stange in einen Knochen eingebracht und die Vorrichtung 40 mit der Hülse 45 auf die am Knochen angebrachte Stange aufgesteckt, wobei die Schraube 46 zur Fixierung der Vorrichtung 40 an dieser Stange dient. Nach der erfolgten Fixierung mittels der Schraube 46 kann die Mutter 44 gedreht werden, um die Hülse 45 mit den daran angeordneten Spikes 43 nach unten auszufahren und so ein Verspannen der Vorrichtung 40 bezüglich des Knochens oder bei der in Figur 2 gezeigten Ausführungsform bezüglich der Haut, in die Haut oder Weichteile, oder auf die Haut, auf Weichteilen oder Knochen aufgebrachten anderen Elementen zu bewirken. Somit kann eine ortsfeste unverschiebbare und verdrehsichere Verbindung des Referenzsterns 41 an nur einer einzelnen Stange in einem Knochen erhalten werden. Dabei wird die Verspannung über die ein- bzw. ausfahrbare Hülse 45 mit den daran angeordneten Spikes 43 durch die Auszugsfestigkeit der in einen Knochen eingebrachten Stange, also der hohen Stabilität gegen Zugkräfte ermöglicht.In general, according to a preferred embodiment of the invention, an element such as a rod is inserted into a bone and the device 40 with the sleeve 45 is placed on the rod attached to the bone, with the screw 46 serving to fix the device 40 to this rod. After the fixation has been carried out by means of the screw 46, the nut 44 can be turned in order to extend the sleeve 45 with the spikes 43 arranged on it downwards and thus cause the device 40 to be braced with respect to the bone or, in the embodiment shown in Figure 2, with respect to the skin, in the skin or soft tissue, or on the skin, on soft tissue or bone other elements. In this way, a fixed, immovable and twist-proof connection of the reference star 41 to just one single rod in a bone can be obtained. The bracing via the retractable or extendable sleeve 45 with the spikes 43 arranged thereon is made possible by the pull-out strength of the rod inserted into a bone, i.e. the high stability against tensile forces.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R207 | Utility model specification |
Effective date: 20010809 |
|
R150 | Utility model maintained after payment of first maintenance fee after three years |
Effective date: 20040316 |
|
R151 | Utility model maintained after payment of second maintenance fee after six years |
Effective date: 20070905 |
|
R152 | Utility model maintained after payment of third maintenance fee after eight years |
Effective date: 20090309 |
|
R071 | Expiry of right |