DE3305267A1

DE3305267A1 - Cerclage wire

Info

Publication number: DE3305267A1
Application number: DE19833305267
Authority: DE
Inventors: Günter Dr.-Ing. 4300 Essen Bensmann; Jürgen Dr.-Ing. 4690 Herne Lindigkeit
Original assignee: Fried Krupp AG
Current assignee: Fried Krupp AG
Priority date: 1983-02-16
Filing date: 1983-02-16
Publication date: 1984-08-16
Also published as: DE3305267C2

Abstract

For the uniform and precisely controllable tensioning of a cerclage wire (6), it is proposed to use a wire consisting of a memory alloy, in particular of 54 to 56 % Ni, the remainder being Ti and a layer which clads it, is tissue-compatible and is electrically insulating at least at the ends. An electrically insulating linking piece (7) is used to join the two wire ends. <IMAGE>

Description

CerclagedrahtCerclage wire

Die Anmeldung betrifft einen Cerclagedraht, insbesondere zur Umschlingung von Knochen, wie sie z. B. zur operativen Reposition von Schrägfrakturen der Röhrenknochen angewendet werden.The application relates to a cerclage wire, in particular for looping of bones, such as B. for the operative reduction of oblique fractures of the long bones be applied.

Nach dem Stand der Technik werden Cerclagedrähte aus rostfreiem Cr-Ni-Stahl (gemäß DIN 17443) verwendet.According to the state of the art, cerclage wires are made from stainless Cr-Ni steel (according to DIN 17443) used.

Solche Drähte sind sowohl im weichen als auch im kaltverfestigten Zustand bekannt. Der Draht wird zur Umschlingung des Knochens mittels einer UmfGhrungsnadel um den Knochen gelegt und durch Verdrillen seiner Enden mittels einer normalen Zange oder spezieller Drahtspanner verspannt.Such wires are in both the soft and the work-hardened State known. The wire is looped around the bone with a looping needle around the bone and twisting its ends with normal forceps or special wire tensioner braced.

Nachteiligerweise ist die aufgebrachte Drahtspannung nicht exakt kontrollierbar, so daß es einerseits möglich ist, daß der Cerclagedraht zu locker anliegt, andererseits aber auch häuftig beim Verspannen die Drähte zu reißen drohen. Durch die unterschiedliche Reibung des Drahtes je nach Lagepunkt am Knochen stellt sich zudem eine ungleichmäßige Spannung längs des Drahtumfanges ein. Eine zu hohe örtliche Spannung, die auf den knochen wirkt, kann aber zu Abbauerscheinungen des Knochens führen, die im Laufe der Zeit zur Lockerung des vermeintlich festgespannten Drahtes führen.The disadvantage is that the applied wire tension cannot be precisely controlled, so that on the one hand it is possible that the cerclage wire lies too loosely, on the other hand but also often threaten to tear the wires when tensioned. Due to the different The friction of the wire depending on the position on the bone is also uneven Tension along the wire circumference. Too high a local voltage applied to the bone works, but can lead to degradation of the bone, which in the course of lead to loosening of the supposedly tight wire.

Es ist Aufgabe der Erfindung, einen Cerclagedraht anzugeben, mittels dessen eine über seine gesamte Länge gleichmäßige und exakt kontrollierbare Verspannung möglich ist.It is the object of the invention to provide a cerclage wire by means of one over its entire length even and precisely controllable Bracing is possible.

Die Aufgabe wird durch einen Cerclagedraht gelöst, der aus einer Legierung mit einem martensitischaustenitischen Übergang bei einer bestimmten Temperatur besteht, d. h. einer Legierung, die aufgrund von Gefügeumwandlungen ihre Form bei Wärmezufuhr bleibend verändert.The object is achieved by a cerclage wire made from an alloy with a martensitic-austenitic transition at a certain temperature, d. H. an alloy that changes its shape when heat is applied due to structural changes permanently changed.

Solche Legierungen sind nach dem Stand der Technik als sogenannte "Memorylegierungen", die nach entsprechender Vorverformung durch Wärmezufuhr mechanische Arbeit verrichten können, bekannt. Dieser auf Gefügeumwandlungen beruhende Effekt, der sich als eine spannungsinduzierte, martensitische Umwandlung, die reversibel ist, erklären läßt, wird ausgelöst, wenn nach einer plastischen Verformung der Memory-Werkstoff durch Erwärmung über eine materialspezifische Temperatur wieder in seine ursprüngliche Form zurückkehrt, die er vor der Verformung besaß.Such alloys are known in the art as so-called "Memory alloys" which, after appropriate pre-deformation, are mechanically Can do work, known. This effect based on structural changes, which turns out to be a stress-induced, martensitic transformation that is reversible is, can be explained, is triggered when after a plastic deformation of the memory material by heating to a material-specific temperature, it is restored to its original state Returns to the shape it had before the deformation.

Die Rückumwandlung erfolgt in einem Temperaturbereich, der sehr stark von der Legierungszusammensetzung abhängt.The reverse conversion takes place in a temperature range that is very strong depends on the alloy composition.

Das Wissen, das durch geeignete Wahl der Zusammensetzung von Memorylegierungen thermisch gesteuerte Kräfte ausgelöst werden können, hat man sich schon bei einer Knochenplatte zunutze gemacht: Die beidseitig der Knochenbruchstelle am Knochen angeschraubte Knochenplatte zieht sich bei Auslösung des Memory-Effektes zusammen und übt dabei eine Zugkraft auf die Knochenstücke beidseitig und in Richtung der Bruchstelle aus (US-PS 3 786 806). In der DE-OS 27 03 529 ist auch schon beschrieben worden, Implantate wie Marknägel, OstEosyntheseplatten und Prothesenteile und ähnliches aus Memorylegierungen zu verwenden.The knowledge gained through the appropriate choice of the composition of memory alloys thermally controlled forces can be triggered, one has already worked with one Bone plate made use of: The one on both sides of the bone fracture point The screwed-on bone plate contracts when the memory effect is triggered and thereby exerts a tensile force on the pieces of bone on both sides and in the direction of the Break point from (U.S. Patent No. 3,786,806). In DE-OS 27 03 529 is already described implants such as intramedullary nails, osteosynthesis plates and prosthesis parts and the like to use from memory alloys.

Bei den erfindungsgemäßen Cerclagedrähten wird der Memorv-Effekt derart naeniitt. eiaR r flor ( he der unterhalb der Umwandlungstemperatur durch Recken um einen bestimmten Betrag verlängert wird, nach der Umschlingung eines gebrochenen Knochens und Befestigung der Drahtenden sich durch eine Erwärmung wieder auf seine ursprüngliche Länge zusammenzieht und die Fraktur dadurch zusammenpreßt. Vorteilhafterweise besitzt der Cerclagedraht eine ihn umhüllende gewebeverträgliche Isolationsschicht.In the case of the cerclage wires according to the invention, the memory effect is such naeniitt. eiaR r flor (he the one below the transition temperature is extended by stretching by a certain amount, after wrapping a broken bone and fixation of the wire ends by heating again contracts to its original length, thereby compressing the fracture. The cerclage wire advantageously has a tissue-compatible one that envelops it Insulation layer.

Bevorzugt werden Cerclagedrähte aus 54 bis 56 Gew.-% Ni, Rest Titan verwendet. Diese Legierung besitzt den Vorteil, daß die Umwandlungstemperatur bei etwa 60 OC liegt, so daß die zur Auslösung des Memory-Effektes notwendige Wärmezufuhr keinen Gewebeschaden auslösen kann. Bekanntlich ist es jedoch auch möglich, durch geeignete Wahl der Zusammensetzung der Memorylegierung beispielsweise durch Anderung der prozentualen Zusammensetzung oder durch Zugabe von Fe, Co, Mn, Al, Au oder Zirkon, die Umwandlungstemperatur zu verschieben und somit Einfluß auf die thermische Steuerung der Kräfte zu nehmen.Cerclage wires made from 54 to 56% by weight Ni, the remainder titanium, are preferred used. This alloy has the advantage that the transition temperature is at about 60 OC, so that the heat supply necessary to trigger the memory effect cannot cause tissue damage. As is well known, however, it is also possible through suitable choice of the composition of the memory alloy, for example by changing it the percentage composition or by adding Fe, Co, Mn, Al, Au or zircon, to shift the transition temperature and thus influence the thermal control to take of the forces.

Wesentlich ist bei der Verwendung des erfindungsgemäßen Cerclagedrahtes, daß die zum Spannen des Drahtes notwendige Erwärmung gleichmäßig über die gesamte Drahtlänge erfolgt, so daß ein allseitig festes Anliegen des Drahtes erreicht wird und lokale Spannungsspitzen vermieden werden. Zwar ist es prinzipiell möglich, die gleichmäßige Erwärmung des Drahtes durch Spülen mit einer entsprechend temperierten physiologischen Lösung durchzuführen, jedoch ist dies wegen der schlechten Zugänglichkeit der ganzen Umschlingung problematisch.When using the cerclage wire according to the invention, it is essential that that the heating necessary for tensioning the wire evenly over the entire Wire length takes place, so that a tight fit of the wire on all sides is achieved and local voltage peaks are avoided. In principle it is possible that the uniform heating of the wire by rinsing with a suitably tempered carry out physiological solution, however, this is because of the poor accessibility the whole loop is problematic.

Abhilfe schafft die erfindungsgemäße elektrische Widerstandserwärmung bei Stromfluß durch den Cerclagedraht, wobei zumindest die beiden Drahtenden nach einer Weiterbildung der Erfindung bei der Befestigung der Cerclage elektrisch voneinander isoliert werden, um einen Kurz- schluß der sich berührenden Drahtabschnitte zu vermeiden. Gleichermaßen können auch elektrisch isolierende Zwischenstücke zur Verbindung der Cerclagedrahtenden verwendet werden.The electrical resistance heating according to the invention provides a remedy when current flows through the cerclage wire, at least the two wire ends after a further development of the invention in the fastening of the cerclage electrically from one another isolated to provide a short end of the touching wire sections to avoid. Likewise, electrically insulating spacers can also be used Connection of the cerclage wire ends can be used.

Ausführungsbeispieleder Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt. Es zeigen Fig. 1a bis d Cerclagedrähte mit verschiedenen Isolier- und Verbindungselementen und Fig. 2a, b einen um einen Röhrenknochen gelegten und verspannten Cerclagedraht vor und während der Auslösung des Memory-Effektes.Embodiments of the invention are shown in the drawings. 1a to d show cerclage wires with various insulating and connecting elements and FIGS. 2a, b show a cerclage wire placed around a long bone and tensioned before and during the triggering of the memory effect.

Der in Fig. 1 dargestellte Cerclagedraht 1 besitzt eine Isolationsschicht 2, die in der Ausführungsform gemäß Fig. la nur die Drahtenden umhüllt. Der in Fig. 1a dargestellte Cerclagedraht 1 kann durch Verdrillen der isolierten Drahtenden in eine geschlossene Form gebracht werden.The ceria wire 1 shown in Fig. 1 has an insulation layer 2, which in the embodiment according to FIG. La only envelops the wire ends. The in Fig. 1a shown cerclage wire 1 can by twisting the insulated wire ends be brought into a closed form.

Die in Fig. 1b bis d dargestellten Cerclagedrähte 1 besitzen hingegen besondere Verschlußstücke, nämlich Befestigungsringe 4, 4' oder ein Lochplättchen 5 als elektrisch isolierendes Zwischenstück. Die elektrisch isolierenden Befestigungsringe 4, 4' bzw. das Lochplättchen sollen vermeiden, daß sich die beiden Drahtenden berühren. Läßt man, wie in Fig. 2b dargestellt, über Elektroden 9, 10 Strom durch den Cerclagedraht 6 fließen, so erwärmt sich der um den Knochen 8 geschlungene, vorgereckte Cerclagedraht, der sich nach Überschreiten der materialspezifischen Temperatur, bei der der Memory-Effekt ausgelöst wird, verkürzt. Die Verbindung der Drahtenden mit Befestigungsringen oder Lochplättchen kann entweder schlingen (Fig. 1c, 1d) erfolgen.The cerclage wires 1 shown in Fig. 1b to d, however, have special locking pieces, namely fastening rings 4, 4 'or a perforated plate 5 as an electrically insulating intermediate piece. The electrically insulating fastening rings 4, 4 'or the perforated plate should prevent the two wire ends from touching. If, as shown in FIG. 2b, current is passed through the cerclage wire via electrodes 9, 10 6 flow, the pre-stretched cerclage wire looped around the bone 8 heats up, which occurs after the material-specific temperature is exceeded, at which the memory effect is triggered, shortened. The connection of the wire ends with fastening rings or Perforated plate can either loops (Fig. 1c, 1d) take place.

In Fig. 2a und b ist dargestellt, wie der Cerclagedraht um einen Röhrenknochen 8 mit einer Frakturstelle 11 gelegt und befestigt wird. Die beidseitigen Cerclagedrahtenden werden durch ein Lochplättchen 7 geführt und in einer spiralförmigen Aufwicklung oder mit Preßklemmen an dem Draht befestigt. Zweckmäßigerweise verwendet man zum Umführen des vorgereckten Cerclagedrahtes, der bevorzugt aus 55% Nickel, Rest Titan besteht, ein spezielles, nach dem Stand der Technik bekanntes Umführungsinstrument.In Fig. 2a and b it is shown how the cerclage wire around a long bone 8 is placed with a fracture site 11 and fastened. The two-sided cerclage wire ends are passed through a perforated plate 7 and in a spiral winding or attached to the wire with ferrules. Appropriately one uses for Passing around the pre-stretched cerclage wire, which is preferably made of 55% nickel, the remainder titanium consists, a special, according to the prior art known bypass instrument.

Die anschließende Verdrillung der Drahtenden muß so ausgeführt werden, daß die Drahtenden sich beim Erwärmen des Drahtes zur Auslösung des Memory-Effektes nicht lösen, sie muß also, wie insbesondere durch Preßklemmen zu verwirklichen ist,.selbsthemnend sein. Bevorzugt werden als Material für Befestigungsring und Lochplättchen biokompatible Kermik- oder Polymer-Werkstoffe oder entsprechend ummantelte Stähle verwendet.The subsequent twisting of the wire ends must be carried out in such a way that that the wire ends move when the wire is heated to trigger the memory effect not solve, so it has to be self-locking, as can be achieved in particular by pressure clamps be. Biocompatible materials are preferred as the material for the fastening ring and perforated plate Ceramic or polymer materials or appropriately coated steels are used.

- Leerseite -- blank page -

Claims

Claims 1. Cerclage wire, in particular for wrapping around bones, from an alloy with a martensitic-austenitic transition at a certain Temperature.

2. Cerclage wire according to claim 1, consisting of 54 to 56 wt .-% nickel, Rest of titanium.

3. cerclage wire according to claim 1, characterized by an enveloping it, Tissue-compatible and at least electrically insulating layer at the ends.

4. cerclage wire according to claim 1, characterized in that for Connection of the two wire ends with an electrically insulating intermediate piece (4, 4 ', 5) is used.

5. cerclage wire according to claims 1 to 4, characterized in that that it can be heated over its entire length by means of resistance heating.