CH665548A5 - Vorrichtung zur herstellung einer verdrillten drahtverbindung. - Google Patents

Description

BESCHREIBUNG

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Herstellung einer verdrillten Drahtverbindung, um Gegenstände zusammenzuhalten, welche Vorrichtung einen Stützrahmen aufweist, an dem eine Spanneinrichtung und ein Widerlager vorgesehen sind, um den Draht während dem Spannen in Stellung zu halten.

Ein in der orthopädischen Chirurgie bekanntes Verfahren für das sichere Zusammenwachsen von gebrochenen oder getrennten Knochen ist die Verwendung von Haltevorrichtungen, die die Knochenteile in enger Nachbarschaft während der allgemein geforderten Sechs-Wochen-Heilungs-periode halten. Eine für diesen Zweck bekannte Haltevorrichtung ist ein biegsamer Draht z.B. aus orthopädischem rostfreiem Stahl, wie er z.B. in Drahtstärken von 18 bis 20 verkauft wird. Der Draht wird dabei derart verwendet, dass er durch Löcher gezogen wird, welche körpernah und körperfern in die Knochenteile gebohrt wurden, wobei die Enden des Drahtes ausserhalb des Knochens in einen Festhaltenden Abschnitt gespannt und verdrillt werden. Der Abschnitt wird dann umgebogen und in eines der gebohrten Löcher eingesteckt. Es musste jedoch festgestellt werden,

dass ungefähr 13% der für diesen Zweck verwendeten Drähte an der Basis des verdrillten Abschnittes während sie sich im Körper befinden brechen. Diese Anzahl der Drahtbrüche ist zu der Anzahl der Drähte hinzuzuzählen, die während des chirurgischen Eingriffs brechen und die sofort ausgewechselt werden, jedoch mit einem zusätzlichen Kosten- und Zeitaufwand. Ein Bruch oder Riss des Drahtes während der ersten Heilungsphasen kann dazu führen, dass die Knochenstücke in einer weniger idealen Lage zusammenwachsen. Ein Bruch zu irgendeiner Zeit, sogar nach der Ausheilung, kann zu einem losen scharfen Drahtende führen, welches leicht in einen Bursa bzw. einen Beutel oder Muskelbauch eindringen kann, dabei Schmerzen hervorruft und einen chirurgischen Eingriff notwendig macht.

Ein Hauptfaktor der zum Bruch der gespannten und verzwirnten Drähte führt, welche für das Verbinden von Knochenbrüchen verwendet werden, bildet das Einkerben und die Überbeanspruchung solcher Drähte, welche an der Basis des verdrillten Abschnittes auftreten, d.h. unterhalb des Bereiches, indem sich die Drähte einander berühren, wobei das durch eben die Werkzeuge verursacht wird, die die verdrillte Drahtverbindung erzeugen. Aufgrund der Biegeeigenschaft des Drahtes ist solch ein Draht besonders Brüchen ausgesetzt, welche durch das Einkerben und örtliche Überbeanspruchen verursacht werden.

Bei einer bekannten Vorrichtung werden die Drähte gegen die ortsfeste Oberfläche gespannt und verdrillt, wobei Einkerbungen und Überbeanspruchungen der Drähte entstehen, die von der relativen Gleitbewegung herrühren. Die geforderte Spannung und Verdrillung eines relativ weichen Drahtes gegen eine ortsfeste Reiboberfläche, welche im allgemeinen aus Metall besteht, das hart genug ist, erhöhten Drücken zu widerstehen, kerbte für gewöhnlich oder überdehnte zumindest den Draht in unzulässiger Weise an der Berührungsstelle. Folglicherweise wurde dadurch ein

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Schwachpunkt im Draht erzeugt. Aufgrund der Art der Handhabung der bekannten Vorrichtungen liegt ein solcher Schwachpunkt im allgemeinen an der Basis des verdrillten Abschnittes, wobei dieser Punkt mit ständiger Spannung beaufschlagt blieb. Ein Bruch des Drahtes an dieser Stelle war deshalb nicht ungewöhnlich. Sogar Vorrichtungen mit erheblich weicheren Randberührungsflächen erzeugten bruchanfällige Drahtverbindungen, da die Berührungsflächen noch aus Einkerbungen oder Dehnungen erzeugenden Gleit-Reibverbindungen mit aufgebrachtem Druck erzeugt wurden.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, mit der die vorstehend genannten Nachteile behoben werden können.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruches 1 gelöst.

Im folgenden wird die Erfindung anhand der beiliegenden Zeichnungen näher erläutert.

Es zeigt:

Fig. 1 eine Teilschnittansicht eines Knochenbruchs, dessen Teile mittels einer verzwirnten Drahtverbindung in Heilungsstellung gehalten sind;

Fig. 2 eine teilweise geschnittene Ansicht auf eine im Stand der Technik bekannte Drahtverzwirnvorrichtung, wie sie allgemein zur Erzielung der verzwirnten Drahtverbindung gemäss Fig. 1 verwendet wird; und

Fig. 3 eine teilweise geschnittene auseinandergezogene perpektivische Ansicht der erfindungsgemässen Vorrichtung mit bevorzugten Ausführungsformen.

In Fig. 1 bezeichnet 1 einen gebrochenen Knochen mit Knochenteilen 2 und 3, die mittels eines chirurgischen Drahtes 8 passend ausgerichtet sind. Um eine solche Verbindung herzustellen, sind Öffnungen 6 und 7 in benachbarte Bereiche der Knochenteile 2 bzw. 3 durch die Knochenrinde 4 bis in den Knochenmarkkanal 5 des Knochens 1 gebohrt. Der sterile chirurgische Draht 8 wird dann durch eine der Öffnungen 6 oder 7 und den Knochenmarkkanal 5 und sodann durch die andere Öffnung hindurchgefädelt. Die Enden des Drahtes 8 werden dann zusammengezogen oder gespannt, um die Knochenteile 2 und 3 in eine dichte Anlage zur richtigen Heilung zu bringen. Die gespannten Drahtenden werden danach in einen Drillverschluss 9 verzwirnt, um die aneinanderliegenden Knochenteile 2 und 3 in der richtigen Heilstellung zusammenzuhalten. Während der Vorgänge des Spannens und Verzwirnens befindet sich der Bereich der Drahtenden, welcher der gössten Verformung unterworfen ist, die durch allgemein bekannte Werkzeuge zum Spannen und Verzwirnen erzeugt wird, an einer Basis 10 des Drillverschlusses 9, da die Basis 10 in direktem Druckkontakt mit den Werkzeugen steht.

Ein Beispiel eines Werkzeuges des bekannten Standes der Technik, welches in der orthopädischen Chirurgie zur Erzeugung einer verzwirnten bzw. verdrillten Drahtverbindung verwendet wird, ist eine Vorrichtung 20 gemäss Fig. 2, welche einen Stützrahmen 15 in Form der Ziffer «g» aufweist mit einer Öffnung 22 in einem abgewinkelten Basisbereich 21. Die Drahtenden werden, nachdem sie durch die Knochenteile gezogen wurden, durch die Öffnung 22 und dann einzeln durch gewinkelte Führungsnuten 24 und 25 in einem Querbalken 23 und in Ausnehmungen 31 und 32 einer entfernbaren Spindel 30 geführt. Die Spindel 30 wird dann in eine Ausnehmung 28 eingesetzt, die sich in einem oberen Teilbereich 29 des Stützrahmens 15 befindet, wobei ein Ende 37 der Spindel 30 in eine schwenkbare Aufnahme 27 einge-passt wird, die in der Ausnehmung 28 mittels eines Haltezapfens 26 gehalten wird. Wenn die Spindel 30 eingesetzt ist, steht ein Zahnrad 33 mit einer Klinke 19 in Eingriff, die auf der Bodenfläche der Ausnehmung 28 angeordnet ist, um einen in eine Richtung wirkenden Sperrklinkenmechanismus zu bilden. Die Drehung eines Hebels 36 an der Spindel 30 spannt die Drahtenden dadurch, dass die Drahtenden um die Spindel gewickelt werden und diese Spannung verhindert eine Aufwärtsbewegung der Spindel aus ihrer Lage in der Ausnehmung 28. Wenn die Drahtenden genügend gespannt sind, wobei der Basisbereich 21 bis zur Berührung mit dem Knochen gezogen worden ist, wird die Vorrichtung 20 vollkommen manuell um die vertikale oder bezüglich der benachbarten Fläche des Knochens 1 senkrechte Achse gedreht, wobei die Drahtenden in einen Drillverschluss 9 gemäss Fig. 1 verdrillt werden. Der verdrillte Draht wird dann an einem Punkt unterhalb des Querbalkenteils 23 abgeschnitten und dann in eine der Öffnungen 6 oder 7 im Knochen 1 eingesteckt, um zu vermeiden, dass scharfe Kanten überstehen.

Während der beiden Spann- und Verdrillvorgänge, wie eben beschrieben, ist ein unterer Umfangsrand 16 in der Ausnehmung 22 in konstanter gespannter Berührung mit den Drahtenden als ein Widerlager für das Spannen und Verzwirnen. Daraus ergibt sich, dass der Draht an einem solchen Berührungspunkt, d.h. der Basis 10 des Drillverschlusses 9 ein Beanspruchungsverstärker wird und dabei ernsthaft deformiert wird, was zu einer gesteigerten Bruchanfalligkeit führt. Weiterhin erfolgt, abhängig von der Anzahl der Zähne des Zahnrads 33, das Spannen der Drahtenden in begrenzten , Winkelzuwächsen (360/Anzahl der Zähne) im allgemeinen ca. 30°. Jeder Eingriff der Klinke 19 mit einem Zahn des Zahnrads 33 erzeugt eine Schockwelle, welche auf die Drahtenden übertragen wird und den bereits geschwächten Draht in Berührung mit Rand 16 weiter mit Beanspruchung beaufschlagt. Wenn zusätzlich eine passende Spannung innerhalb eines speziellen Winkelzuwachses fallt, müssen die Drahtenden überspannt werden, wobei weiterhin der oder die geschwächten Bereiche des Drahtes mit erhöhter Beanspruchung beaufschlagt werden.

Wenn die Drahtenden als genügend gespannt betrachtet werden, werden sie anschliessend in einem Abschnitt derart verdrillt, dass die gesamte Vorrichtung 20 um ihre Mittelachse oder die Achse, welche vertikal zu oder senkrecht auf der nahen Oberfläche des Knochens steht, gedreht wird. Aufgrund einer solchen Drehbewegung der gesamten Vorrichtung und der Winkelstellung des Basisbereichs 21 ohne eines festen Bezugsrahmens hängt jedoch das Beibehalten der Verdrillung entlang der vertikalen Achse fast vollkommen von der manuellen Geschicklichkeit des Bedieners ab. Ungleichmässigkeit, Kippen (oder Abweichungen von einer solchen Achse) tritt auf mit dem Resultat eines ungleichmäs-sigen verdrillten Abschnittes örtlicher Beanspruchung des Drahtes und dabei dessen Verformung.

Die Vorrichtung 40 der vorliegenden Erfindung gemäss Fig. 3 überwindet viele der bei den bekannten Vorrichtungen auftretenden Probleme. Die Vorrichtung 40 weist im wesentlichen einen Stützrahmen 35 auf, welcher Scheiben 65, 66 aufweist, welche abgerundete Rillen 75 und 76 aufweisen, wobei die Form der Nuten dem jeweils verwendeten Draht angepasst sind. Die Scheiben 65 und 66 sind an einem Tragteil 60 angeordnet, der sich von dem Basisbereich 41 des Stützrahmens 35 nach unten erstreckt und frei drehbar am Stützrahmen 35 montiert ist. Die Scheiben 65 und 66 sind auf Lagern angeordnet, die mittels Lagerzapfen 67 bzw. 68 am Tragteil 60 montiert sind, so dass die Scheiben um einander parallele Achsen rotieren. Die Rotation der Scheiben erfolgt in einer Ebene, die senkrecht zu dem zu verbindenden Knochen ist. Mit der freien Rotation des Tragteils 60 sind die parallelen Achsen der Scheiben in einer Ebene angeordnet, die parallel zur naheliegenden Oberfläche des Knochens ist. Der Tragteil 60 ist mittels eines Lagers 61 drehbar in ei5

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ner Bohrung 62 im Basisbereich 41 gehalten, so dass der Tragteil 60 und der Stützrahmen 35 gegeneinander drehbar um eine Achse angeordnet sind, die senkrecht zu der Oberfläche des Knochens steht. Der drehbare Tragteil 60 ist seinerseits innen mit einer entlang der senkrechten Achse verlaufenden Bohrung 62a versehen, um die Drahtenden entlang der senkrechten Achse hindurchzuführen. Der Tragteil 60 ist dabei am Umfang drehbar um die Drahtenden gehalten.

Die Scheiben 65 und 66 sind so angeordnet, dass die durch die Nuten 75 und 76 geführten Drähte 8 durch die Bohrung 62a im Tragteil 60 gezogen werden, ohne dass diese Drähte die Wandung der Bohrung berühren. Beim erstmaligen Herstellen der Drahtverbindung werden die Enden des Drahtes 8, welche bereits durch die Knochenteile 2 und 3 gezogen wurden, zwischen die Scheiben 65 und 66 durchgezogen, so dass diese in den entsprechenden Nuten 75 und 76 liegen, die in ihrer Grösse dem Draht angepasst sind. (Der Tragteil 60 kann an dem Stützrahmen 35 abnehmbar angeordnet werden z.B. durch einen Sprengring. Dadurch können Scheiben mit Nuten mit unterschiedlichen Durchmessern verwendet werden, um Drähte mit unterschiedlichen Durchmessern verwenden zu können). Die Drähte werden dann durch die Bohrung 62a des Tragteils 60, durch im Winkel zueinander angeordnete Führungsnute 44 und 45 eines Querbalkens 43 (die Nuten sind vorzugsweise in einem Abstand angeordnet, der kleiner als der Innendurchmesser der Bohrung 62a ist, um zu gewährleisten, dass diese die Wandung der Bohrung nicht berühren) und durch ein Loch 51 in einer Spindel 50 gezogen, ähnlich wie bei der Spindel 30 in Fig. 2. Jedoch weist die Spindel 50 der vorliegenden Vorrichtung einen Abschnitt 55 mit einem Ende 52 auf, welches gehärtet oder einsatzgehärtet ist (vorzugsweise mit wenigstens einer Härte von Rockwell-C58 bis 60) und welches in einer einseitigen Rollensperre 52a angeordnet ist, die ortsfest innerhalb eines schwenkbaren Rollensperrgehäuses 42 angeordnet ist, das von einem Zapfen 46 in einer Ausnehmung 59 eines oberen Rahmenteils 49 gehalten ist. Dieses obere Rahmenteil 49 ist im wesentlichen parallel zum Basisbereich 41 angeordnet. Die Spindel 50 wird sodann in die Ausnehmung 48 eingesetzt, wobei ein Bund 53 formschlüssig in einem Aufnehmungsabschnitt 47 liegt, und dabei eine seitliche Bewegung der Spindel 50 verhindert. Ähnlich verhindert ein Anschlag 53a die volle Einführung des Endes 52 in das Rollensperrgehäuse. Ein Griff 56, welcher formschlüssig dem anderen Ende 54 der Spindel 50 angepasst ist, kann auf diese aufgesteckt werden, um die Spindel in die Richtung zu drehen, die die Rollensperre zulässt (in der gezeigten Anordnung im Uhrzeigersinn). Der Griff 56 kann einstückig mit der Spindel 50 ausgebildet sein. Vorzugsweise wird eine Rutschkupplungsantrieb 58 angewendet, der so eingestellt werden kann, dass er bei einer vorgewählten Spannung durchrutscht.

Bei der Drehung der Spindel 50 werden die Drahtenden um diese herumgewickelt und gegen die Widerlagerkraft, welche durch die Scheiben 65 und 66 erzeugt wird, gespannt. Jedoch bewegen sich im Gegensatz zum bekannten Stand der Technik die Scheiben zusammen mit dem Draht und überfahren die Drahtenden nur mit einer Berührung unter Rollreibung zwischen den Scheiben und den Drahtenden. Beim Fortlaufen des Spannens werden die Scheiben in einen festen Kontakt mit der nächstgelegenen Oberfläche des Knochens gebracht, wobei die parallele Ausrichtung des Basisbereichs 41 mit der Knochenoberfläche diesen festen Berührungskontakt erleichtert. Um jeglichen weiteren Reibungswiderstand weiterhin zu reduzieren, können die Scheibenlager mit reibungsverringernden Materialien wie z.B. Po-lytetrafluorethylen (PTFE) ummantelt sein.

Wenn eine geeignete oder vorgewählte Spannung erreicht ist, sind das Tragteil 60 und die Scheiben 65 und 66 in Verbindung mit dem dazwischen gespannten Draht in einer Stellung auf dem Knochen 1 festgelegt und schaffen dabei eine ortsfeste Basis oder einen Referenzrahmen für die Vorrichtung 40. Der Rahmen 35 und der Basisbereich 41 werden dann ohne Kippen oder merkliche Abweichung der senkrechten oder vertikalen Rotationsachse um das festgelegte Tragteil 60 mit den gespannten Drahtenden gedreht, um einen im wesentlichen einwandfrei verdrillten Abschnitt 9 herzustellen. Das Lager 61 kann mit «PTFE» ummantelt sein, um eine solche Drehung bzw. Rotation zu erleichtern.

Die Drehung des Rahmens 35 kann auf einfache Weise manuell erfolgen. Vorzugsweise wird ein Gehäuse 81 mit einer drehbaren Hülse 82, welche mit der senkrechten Achse fluchtet, entlang der die Drähte verdrillt werden, über das den oberen Rahmenteil 59 bildende Gehäuse 49 mit der Ausnehmung 48 geschoben wird. In der Hülse 82 hat ein Hebel 84 eine Verlängerung, welche formschlüssig einer einstückigen Verlängerung des Gehäuses 81 angepasst ist, wobei die Rotation eines Griffteiles 83 das Gehäuse und gleichzeitig den Rahmen 35 dreht. Alternativ kann beim Vorgang des Spannens an die Verlängerung des Gehäuses 81 ein Hebel mit einer Rutschkupplung angeordnet werden. Während des Verdrill Vorganges wird die Hülse 82 von Hand in ihrer Lage gehalten und der Hebel mit der Rutschkupplung gedreht unter einer gleichzeitigen Drehung des Rahmens 35 und der Drähte, um die erforderliche Verdrillung zu bilden. Die verdrillte Drahtverbindung wird bei einer vorbestimmten Spannung oder nach der Entscheidung des Anwenders vollendet. Sodann wird der verdrillte Draht unterhalb des Querbalkens 43 abgeschnitten und in eine der Öffnungen 6 oder 7 des Knochens verstaut. Drahtverbindungen, die mit der beschriebenen Vorrichtung gemacht sind, zeigen keine Einkerbungen der Drahtenden und sind merklich weniger anfallig für einen Drahtbruch.

Die beschriebene Vorrichtung wird insbesondere bei der Chirurgie z.B. Hüftchirurgie, Schliessen des Brustbeines infolge einer Operation am offenen Herzen, der Ellbogenchirurgie und ähnlichen angewendet.

Es wird aber daraufhingewiesen, dass die vorstehende Beschreibung und die Zeichnung der Veranschaulichung dienen, und dass bezüglich des Aufbaus der Vorrichtung Änderungen vorgenommen werden können, ohne vom Umfang der vorliegenden Erfindung, wie sie in den folgenden Ansprüchen umschrieben ist, abzuweichen.

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   PATENTANSPRÜCHE

   1. Vorrichtung zur Herstellung einer verdrillten Drahtverbindung, um Gegenstände zusammenzuhalten, welche Vorrichtung einen Stützrahmen aufweist, an dem eine Spanneinrichtung und ein Widerlager vorgesehen sind, um den Draht während dem Spannen in Stellung zu halten, dadurch gekennzeichnet, dass das Widerlager zwei drehbare Scheiben (65,66) aufweist, die eng aneinander in einer Längsebene angeordnet sind und feste parallele Drehachsen relativ zueinander aufweisen, wobei die Drehrichtung der Scheiben (65, 66) so ausgelegt ist, dass sie mit der Richtung des Spannens der Enden des Drahtes (8) übereinstimmt, und dass die Spanneinrichtung ausgebildet ist, um die Enden des Drahtes (8) in der gleichen Richtung zu spannen, die von den zu verbindenden Gegenständen (2, 3) weg zeigt und im wesentlichen rechtwinklig zu diesen ist.
2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Scheiben (65, 66) am Umfang mit Rillen (75, 76) versehen sind, welche Rillen (75, 76) so bemessen sind, dass sie den Draht (8) aufnehmen.
3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Spanneinrichtung ausgebildet ist, um die Drahtenden mit im wesentlichen unmerklicher Zunahme gegen die Scheiben (65, 66) zu spannen.
4. 4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Stützrahmen (35) ferner eine Einrichtung (59) zur Erzeugung einer im wesentlichen festgelegten Achse senkrecht zu den zusammengehaltenen Gegenständen (2, 3) aufweist, um die gespannten Drahtenden um diese Achse zu verdrillen.
5. 5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Scheiben (65, 66) mittels eines Lagerorgans (61) drehbar am Stützrahmen (35) montiert sind, wobei die Scheiben (65, 66) und der Stützrahmen (35) derart ausgelegt sind, dass sie drehbar zueinander in einer Umfangsrichtung um die gespannten Drahtenden sind.
6. 6. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Spanneinrichtung eine in einer Richtung wirkende Scheibensperre (42) aufweist, welche an dem Stützrahmen (35) angeordnet ist, wobei eine Spindel (50) mit einer Drahthalteöffnung (51) mit der Scheibensperre (42) in Eingriffbringbar ist, um das Spannen der Drahtenden mittels Drehung der Spindel zu erzeugen.
7. 7. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Stützrahmen (35), der die Achse zur Verdrillung der gespannten Drahtenden bestimmt, einen Tragteil (60) aufweist, welcher drehbar an dem Stützrahmen (35) angebracht ist, und dass der Stützrahmen (35) und der Tragteil (60) relativ zueinander in Umfangsrichtung bezüglich der gespannten Drahtenden drehbar angeordnet sind, so dass nach dem Spannen der Drahtenden der Tragteil im wesentlichen in einer Stellung auf den Gegenständen (2, 3) festgelegt ist, und die Achse zur Verdrillung der Drahtenden bestimmt.
8. 8. Vorrichtung nach Anspruch 1 zum Verbinden von Knochenteilen, dadurch gekennzeichnet, dass der Stützrahmen (35) zwei separate Teile (41, 59) aufweist, dass der erste Teil (41), der an die Knochenteile (2, 3) anlegbar ist, eine Bohrung (62) aufweist, deren Achse rechtwinklig zu den parallelen Teilen (41, 59) verläuft und senkrecht bezüglich der Knochenteile (2, 3) anlegbar ist, dass ein Lager (61) in der Bohrung angeordnet ist, dass ein Tragteil (60) in der Bohrung (62) so angeordnet ist, dass es vom ersten Teil (41) absteht und ein Durchgangsloch (62a) aufweist, das koaxial bezüglich der Bohrung (62) ist, dass die Scheiben (65, 66) Rillen (75, 76) aufweisen, eine dem zu verdrillenden Draht an-gepasste Form haben, und so am Tragteil (60) angeordnet sind, dass die in der Spannrichtung gezogenen Drahtenden das Durchgangsloch (62a) im Tragteil (60) durchlaufen,

   ohne die Wandung des Durchangsloches (62a) zu berühren, wobei die Scheiben am Umfang auf die Knochenteile (2, 3) aufsetzbar sind, so dass der Stützrahmen (35) um die senkrechte Achse frei drehbar ist, und dass der zweite Teil (59) eine Ausnehmung (59) aufweist, in der die Spanneinrichtung so einsetzbar ist, dass sie um eine Achse drehbar ist, welche in einer zu den Knochenteilen (2,3) parallelen Ebene liegt.