AT14453U1 - Multifunktionale Befestigungsbasis für eine Patella-Referenzeinheit - Google Patents

Abstract

Bei der Befestigungsbasis (1) soll eine Lösung geschaffen werden, bei der eine Referenzeinheit (2) atraumatisch an einer Patella (3) befestigt wird, wobei durch eine Übersetzung die nötige Eindringkraft der Spitzen (10) aufgebracht werden kann, diese jedoch in ihrer Höhe begrenzt und auch bei Setzvorgängen kein Lösen der Vorrichtung hervorgerufen wird. Des Weiteren soll diese Vorrichtung in ihrer Anwendung einfach, unkompliziert und für die Sterilisation in wenigen Schritten zerlegbar sein. Dies wird dadurch erreicht, dass durch Betätigen von nur einem Freiheitsgrad am Steuerkörper (5) die erforderlichen Betriebszustände und eine Zerlegbarkeit der Vorrichtung realisiert werden. Die erforderliche Relativbewegung der Fixierelernente (19) wird über ein verdrehbares Zahnradsegment (13) und eine Zahnstange (7) realisiert, wobei zweitere mit dem Zweizack (6) über ein Federelement (8) verbunden ist, welches als Kraftbegrenzung und Kraftspeicher dient. Zum Betätigen des Steuerkörpers (5) wird direkt die abnehmbare Referenzeinheit (2) in der Funktion als Hebel zur Kraftübersetzung verwendet.

Description

Beschreibung [0001] Die Erfindung richtet sich auf eine multifunktionale Befestigungsbasis für eine Patella-Referenzeinheit (1) zum atraumatischen, temporären Positionieren und Fixieren einer Referenzeinheit (2) einer Navigationseinrichtung auf einen Knochen (3) wie zum Beispiel einer Patella, durch mindestens zwei relativ zueinander verschiebbaren Fixierelementen (19), sowie einem Steuerkörper (5) zum Einstellen von zumindest drei eindeutig definierten Betriebszuständen durch Verändern von nur einem Freiheitsgrad.

[0002] Die Implantation einer Endoprothese am Kniegelenk zählt zu den erfolgreichsten orthopädischen Operationen überhaupt. Dennoch kommt es bei einer hohen Anzahl von Patienten nach einer Knieendoprothesenimplantation zu Restbeschwerden. Als eine der Hauptursachen wird hier der sogenannte vordere Knieschmerz genannt. Dieser wird in der Fachliteratur bei bis zu 24% der Patienten nach Knieendoprothesenimplantation beschrieben. Der vordere Knieschmerz kommt dadurch zustande, dass sich die Patella nicht in ihrer ursprünglichen, natürlichen Laufrichtung bewegt, sondern durch ungünstige Prothesenplatzierung davon abweicht. Dabei kommt es zu einer veränderten Kippung (Tilt), einer vermehrten mediolateralen Translation (mediolateraler Shift) und Drehung (Rotation) der Kniescheibe. In Folge dessen kommt es sowohl zu einer veränderten Druckverteilung hinter der Kniescheibe als auch zu einer veränderten Weichteilspannung um die Kniescheibe, welche den typischen vorderen Knieschmerz bedingen.

[0003] Navigationseinrichtungen werden seit den Anfängen der 90er Jahren des letzten Jahrhunderts in zunehmendem Ausmaß in der Medizin zur Unterstützung von Ärzten bei Operationen eingesetzt und haben sich in der Neurochirurgie, Traumatologie, HNO und nicht zuletzt auch in der Orthopädie etabliert. Im Rahmen von orthopädischen Operationen kann die Genauigkeit des zu erreichenden Operationsziels bei Wirbelsäulenoperationen, Umstellungsosteotomien, Kreuzbandplastiken, künstlichen Hüftgelenksersatz sowie in der Kniegelenksendoprothetik erhöht werden. Die Erhöhung der Präzision konnte im besonderen Ausmaß im Rahmen des letztgenannten Einsatzgebietes der Implantation von künstlichen Kniegelenken gezeigt werden. Ein wesentliches Operationsziel, nämlich das einer geraden Beinachse wird unter dem Einsatz von Navigationseinrichtungen häufiger erreicht, wie wissenschaftliche Studien zeigen.

[0004] Hierfür werden im Rahmen der Operation feste Marker als Referenzeinheit am Ober- wie Unterschenkel eingebracht, deren Position vom Navigationssystem erkannt wird. Über die Definition von entsprechenden Punkten bzw. Einspeisen dieser in ein Computersystem, kann die für die Implantation notwendige Anatomie des Beines und folglich der optimalen Ausrichtung der zu implantierenden Komponenten bzw. der Knochenschnitte durch das Navigationssystem berechnet werden. Die intraoperativ durchgeführten Knochenschnitte können dann vom Operateur unter Echtzeitkontrolle bzw. -vergleich mit den optimalen vom System berechneten Knochenschnitten abgeglichen werden.

[0005] Die Knochenschnitte werden entsprechend der Anatomie des Ober- und Unterschenkels berechnet und dahingehend ausgerichtet. Das System trägt allerdings dem dritten am Kniegelenk beteiligten Knochen, nämlich der Patella (3), keinerlei Rechnung, was zu dem zuvor genannten vorderen Knieschmerz führen kann. Eine mögliche Lösung der Problematik stellt die Berücksichtigung der Kniescheibenkinematik während einer Knieendoprothesenimplantation dar, wobei die Bewegung der Patella (3) über die Kniebeugung von einer auf der Patella (3) sitzenden Referenzeinheit (2) detektiert wird.

[0006] Die bislang klinisch verfügbaren Navigationsvorrichtungen für die Patella (3) erzwingen eine Fixierung an der Patella (3) über eine Schraube. Hierzu muss die Patella (3) angebohrt und die Referenzeinheit (2) mittels Schraube fixiert werden. Hierdurch besteht während der Implantation einer Knietotalendoprothese die Gefahr des Schraubenausbruchs mit schweren Konsequenzen für den Patienten wie beispielsweise längere Genesungszeiten verbunden mit hohen Schmerzen oder im Extremfall zur Fraktur der Patella. Deshalb werden die bestehenden Vorrichtungen nur sehr selten in der klinischen Anwendung toleriert und sogar vom Hersteller nicht für die klinische Anwendung empfohlen. Des Weiteren weisen die bereits bestehenden Patellanavigationsvorrichtungen eine ungünstige und biomechanisch schlecht ausgerichtete Dimensionierung und Schwerpunktlage auf. Aufgrund eines sehr hohen Schwerpunktes und zusätzlich noch hohen Eigengewichtes der bestehenden Vorrichtungen kommt es zur Verkippung der Vorrichtung während der Messung und damit zu einer messbedingten Veränderung des Patellalaufs.

[0007] Eine in WO 2004/075767 A1 dargestellte Vorrichtung stellt einen Lösungsansatz zur Minimierung der oben genannten Risiken von Schraubenausbrüchen und Fraktur der Patella dar, indem zwei mit Spitzen versehene, relativ zueinander verschiebbare Rahmenelemente in die Patella gedrückt werden und diese den daran abnehmbar befestigten Referenzmarker an der Patella befestigen.

[0008] Nachteilig an der in WO 2004/075767 A1 dargestellten Vorrichtung ist, dass die vorliegende Eindringkraft an den Spitzen ohne Übersetzung direkt per Hand aufgebracht wird. Dies führt dazu, dass für einen sicheren Halt der Vorrichtung die zum ausreichend tiefen Eindringen der Spitzen erforderliche Kraft per Hand nicht aufgebracht werden kann. Des Weiteren besteht bei unzureichendem Eindringen der Spitzen die Gefahr des Lockern und Lösen der Vorrichtung von der Patella während des orthopädischen Eingriffes, was zum Präzessionsverlust und somit im Laufe der weiteren Datenverarbeitung zu schwerwiegenden Konsequenzen für den Patienten führen kann. Ein weiterer Nachteil dieser Vorrichtung ist die durch den asymmetrischen Aufbau bedingte ungünstige Lage des Gesamtschwerpunktes, bezogen auf die Laufebene der Patella.

[0009] Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Lösung zu schaffen, um eine Referenzeinheit (2) einer Navigationsvorrichtung minimal invasiv an einer Patella (3) zu befestigen, indem durch eine geeignete Übersetzung die nötige Eindringkraft der Spitzen (10) aufgebracht werden kann, diese Eindringkraft in ihrer Höhe derart begrenzt wird, dass es zu keiner Zerstörung der Patella (3) oder der Vorrichtung kommt und die gesamte Vorrichtung inklusive Referenzeinheit (2) klein gehalten und der Gesamtschwerpunkt nahe zum Momentanpol in die Laufebene der Patella (3) optimiert wird. Des Weiteren soll diese Vorrichtung in ihrer klinischen Anwendung einfach, unkompliziert und für die Sterilisation in wenigen Schritten zerlegbar sein.

[0010] Bei der multifunktionalen Befestigungsbasis (1) der eingangs beschriebenen Art wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass durch Verändern eines Steuerkörpers (5) in nur einem vorzugsweise rotatorischem Freiheitsgrad (R1) die wesentlichen Betriebszustände der Befestigungsbasis wie Lösestellung der Fixierelemente (19), gekoppelte Verschiebung der Fixierelemente (19) und Fixierstellung der Fixierelemente (19) eindeutig definiert und funktional eingestellt werden können. Die Einstellung der Betriebszustände kann beispielsweise, wie im Ausführungsbeispiel in Figur (6) schematisch gezeigt, durch verdrehen des Steuerkörpers (5) entlang des Freiheitsgrades (R1) gelöst werden, wobei die einzustellenden Positionen, wie in Figur 9 links im Detail gezeigt, vorzugsweise über Raststellen (14) und einem entsprechendem Schnapphaken (11) vorgegeben werden können.

[0011] In der Lösestellung der Fixierelemente (19) sind die Fixierelemente (19), welche die zum Befestigen der multifunktionalen Befestigungsbasis (1) ausgebildeten Spitzen (10) tragen, relativ zueinander entlang eines vorzugsweise translatorischen Freiheitsgrades (T1) frei verschiebbar, sodass diese Befestigungsbasis (1) an unterschiedliche Größen und Ausführungsformen von Patellae (3) angepasst werden kann. Dabei sind die Komponenten der multifunktionalen Befestigungsbasis (1) wie zum Beispiel die Zahnstange (7), der Zweizack (6), der Hauptkörper (4) und der Steuerkörper (5), wie im bevorzugten Ausführungsbeispiel in Figur 10 rechts dargestellt, geometrisch derart ausgebildet, dass in dieser Stellung ein Trennen der Komponenten voneinander im ausgefahrenen Zustand formschlüssig verhindert wird und daher auch unter Krafteinwirkung nicht möglich ist. Im Ausführungsbeispiel in Figur 10 rechts wird diese formschlüssige Verhinderung beispielsweise über die Schrägstellung des abgeflachten Zahnradsegmentes (13) bezogen auf die Zahnstange (7) und den Vorsprung (21) auf der Zahnstange (7) gelöst.

[0012] Im Betriebszustand der gekoppelten Verschiebung werden die Fixierelemente (19) definiert zueinander verschoben, indem die Relativbewegung entlang des beispielsweise translatorischen Freiheitsgrades (T1) der Fixierelemente (19) zueinander mit dem veränderlichen beispielsweise rotatorischem Freiheitsgrad (R1) des Steuerkörpers (5) definiert gekoppelt wird. Dadurch wird ermöglicht, dass unter Vorgabe einer definierten Bewegung am Steuerkörper (5), eine definierte Relativbewegung der Fixierelemente (19) zueinander und somit eine definierte Eindringtiefe der Spitzen (10) in den Knochen (3) vorgegeben werden kann, wodurch ein Lösen der Vorrichtung durch zu geringer Eindringtiefe verhindert wird.

[0013] In der Fixierstellung wird die grundlegende relative Verschiebbarkeit der Fixierelemente (19) zueinander unterbunden, wodurch die multifunktionale Befestigungsbasis (1) am Knochen (3) bis zum beabsichtigten Lösen fixiert bleibt. Dies kann vorzugsweise wie in der beispielhaften Ausführungsform dargestellt über die Kopplung der Fixierelemente (19) mit dem Steuerkörper (5) und der Zahnstange (7) erfolgen, wobei die Veränderung des Freiheitsgrades des Steuerkörpers (5) über das mechanische Kräfteverhältnis zum Beispiel durch einen vorgespannten Schnapphaken und einer entsprechend ausgeformten Raststelle (14) kraftschlüssig verhindert wird. Ein formschlüssiger Fixiermechanismus würde einen weiteren Freiheitsgrad zum Lösen der Vorrichtung vom Knochen (3) benötigen, wird jedoch zum Gewährleisten eines besonders sicheren Halts der Vorrichtung am Knochen (3) nicht ausgeschlossen.

[0014] Die Vorrichtung an sich und deren Ausgestaltung haben den Vorteil, dass die oben genannten Betriebszustände eindeutig definiert sind und diese durch Betätigen von nur einem Freiheitsgrad am Steuerkörper (5) gezielt eingestellt werden können, was zu einer sehr einfachen Handhabung führt. Des Weiteren kann durch die hohe Funktionalität des Steuerkörpers (5) sowie der Betriebszustände die gesamte Vorrichtung mit sehr kleinem Bauraum niedrigem Schwerpunkt und einer sehr geringen Teileanzahl realisiert werden. Ein weiterer wesentlicher Vorteil ist, dass die Fixierelemente (19) in deren Lösestellung, durch den oben erläuterten und in Figur 10 ersichtlichen formschlüssigen Sicherheitsmechanismus, auch unter Krafteinwirkung, nicht voneinander getrennt werden können, was einen Zerfall der Vorrichtung bei unbeabsichtigter Krafteinwirkungen, bei der Handhabung während des orthopädischen Eingriffes, verhindert. Auch die im Betriebszustand der gekoppelten Verschiebung mit dem Freiheitsgrad des Steuerkörpers (5) gekoppelte Relativbewegung der Fixierelemente (19) zueinander bietet einen weiteren wesentlichen Vorteil der Erfindung, indem die Fixierelemente (19) eine definierte Relativbewegung zueinander ausüben und die Spitzen somit gezielt in den Knochen eindringen können was ein unerwünschtes Lösen der Vorrichtung durch eine zu geringe Eindringtiefe verhindert.

[0015] In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung sind die wesentlichen Komponenten, wie zumindest eines der Fixierelemente (19) und der Steuerkörper (5), geometrisch durch beispielsweise zumindest einen Einschub (20), zum Beispiel am Hauptkörper (4) und einer Abflachung am Zahnradsegment (13) gemäß Figur 9 derart ausgebildet, dass durch Verändern des gleichen Freiheitsgrads (R1) des Steuerkörpers (5) wie zum definieren der Grundstellungen, die gesamte Vorrichtung in ihre Einzelteile zerlegt werden kann. Im bevorzugten Ausführungsbeispiel erfolgt die prinzipielle Demontage derart, dass bei der in Figur 9 rechts dargestellten Position des Steuerkörpers (5) die Zahnstange ungehindert aus der Vorrichtung gezogen werden kann, wodurch anschließend auch der Zweizack (6) durch elastisches Spreizen der beiden Führungen am Zweizack (6) vom Hauptkörper (4) getrennt werden kann. Durch weiteres Verdrehen des Steuerkörpers (5), sodass die geometrische Flachstelle am Zahnradsegment (13) parallel zum Einschub (20) angeordnet ist, kann der Steuerkörper (5) vom Hauptkörper (4) getrennt werden. Dies ermöglicht einen schnellen Zusammenbau und schnelle Demontage der Vorrichtung ohne Verwenden von kleinen Schrauben oder Spezialwerkzeug, was die Arbeit bei der Sterilisation erheblich erleichtert.

[0016] Zur weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist die mit dem Freiheitsgrad des Steuerkörpers (5) gekoppelte Relativbewegung der Fixierelemente (19) zueinander mit einem an dem Steuerkörper (5) angebrachten Zahnradsegment (13) und einer mit zumindest einem der Fixierelemente (19) in Verbindung stehenden Zahnstange (7) realisiert. Das Zahnradsegment (13) greift dabei gemäß dem Ausführungsbeispiel in Figur 11 rechts erst bei einer definierten Winkelstellung des Steuerkörpers (5) zur Zahnstange (7) in diese ein.

[0017] Dabei ist festzuhalten, dass die Zahnstange (7) mit jenem der beiden Fixierelemente (19) (Zweizack (6)) in Verbindung steht, welches nicht mit dem Steuerkörper (5) in direkter Verbindung steht. Durch die winkelbezogene Segmentgröße des Zahnradsegmentes (13) kann dabei die winkelbezogene Eingriffsstrecke, in der der Steuerkörper (5) über die Zahnstange (7) formschlüssig mit dem zweiten, nicht direkt anliegenden Teil der Fixierelemente (19) (Zweizack (6)) verbunden ist, definiert werden. Der Betrag der definierten Relativbewegung entlang des translatorischen Freiheitsgrades (T1) ergibt sich aus dem Produkt des im Eingriff hinterlegten Winkel im Bogenmaß und dem Teilkreisdurchmesser des Zahnsegmentes (13).

[0018] Wesentliche Vorteile dieser Ausgestaltung mit Zahnradsegment (13) und Zahnstange (7) sind die Flexibilität hinsichtlich Eingriffsstrecke und Betrag der Relativbewegung, sowie vor allem die Möglichkeit zur Kraftübersetzung durch geeignete Wahl des Durchmessers vom Zahnradsegment (13). Wird der halbe Zahnraddurchmesser des Zahnradsegmentes (13) bezogen zum Hebel, an dem die per Hand aufgebrachte Betätigungskraft angreift, sehr klein gewählt, so können durch diese Übersetzung Eindringkräfte realisiert werden, die wesentlich größer sind als durch direkte Betätigung.

[0019] In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung steht bei betätigen des Freiheitsgrades (R1) am Steuerkörper (5) im Betriebszustand der gekoppelten Verschiebung die durch die Verzahnungspaarung vorgegebene Verschiebung der Zahnstange (7) entlang des Freiheitsgrades (T1) durch mindestens ein Federelement (8) mit dem nicht mit dem Steuerkörper (5) direkt gekoppelten Teil der Fixierelemente (19) (Zweizack (6)) in einem vorzugsweise degressiven Zusammenhang von wirkender Eindringkraft über vorgegebenen Verschiebeweg. Das entsprechende Federelement (8) bildet in der bevorzugten und auch dargestellten Ausführungsform in Figur 4 das Bindeglied zwischen Zahnstange (7) und dem nicht mit dem Steuerkörper (5) in direkter Verbindung stehenden Teil des Fixierelements (19) (Zweizack (6)) und weist entsprechend einen degressiven Verlauf von Kraft über Weg auf. Vorteil dieser Ausführungsform ist, dass bei abgestimmten Systemparametern wie translatorische Verschiebung, grundsätzliche Steifigkeit der Federelemente und Ausbildung der Degression die wirkende Eindringkraft anhand des Federelementes begrenzt werden kann, so dass es zu keiner Zerstörung der Patella (3) oder der Vorrichtung kommt. Des Weiteren bildet das Federelement (8) zusätzlich zur allgemeinen Systemelastizität ein vorspannendes Element, welches ein Lösen der Vorrichtung bei Setzvorgängen der Spitzen im Knochen (3) derart unterbindet, indem auch bei größeren Setzbewegungen ausreichende Federkräfte bestehen bleiben.

[0020] Weiterhin bevorzugt in der Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird der Einbau eines elastischen Elementes (9), wie zum Beispiel einer weichen Druckfeder, zwischen den beiden relativ zueinander verschiebbaren Fixierelementen (19). Dieses elastische Element (9) drückt die Fixierelemente (19) dauerhaft mit niedrigen Kräften auseinander, sodass beim Aufsetzen der multifunktionalen Befestigungsbasis (1) auf die Patella (3) sämtliche Positionen unabhängig von der angestrebten Richtung mit zum Beispiel nur zwei Fingern realisiert werden können, was einen erheblichen Vorteil in der operativen Handhabung aufweist.

[0021] In einerweiteren Ausführungsform der Erfindung wird zum Verdrehen des Steuerkörpers (5) entlang des Freiheitsgrades (R1) zum Einstellen der unterschiedlichen Betriebszustände ein abnehmbarer Schlüssel verwendet, wobei beim bevorzugten Ausführungsbeispiel direkt die formschlüssig befestigte und abnehmbare Referenzeinheit (2) einer Navigationseinrichtung als Schlüssel verwendet wird und diese auch als Hebel zur oben genannten Kraftübersetzung dient. Daraus ergibt sich der Vorteil, dass keine zusätzlichen Werkzeuge oder Teile mit großen Hebeln zur Realisierung der erforderlichen Kraftübersetzung benötigt werden.

[0022] Schließlich zeichnet sich die Ausgestaltung der Erfindung dadurch aus, dass die gesamte multifunktionale Befestigungsbasis (1) sowie die Referenzeinheit (2) in den geometrischen Ausführungen derart ausgebildet und aufeinander abgestimmt sind, dass die gesamte Einheit möglichst leicht ist und der Gesamtschwerpunkt möglichst nahe am Momentanpol der Patella (3) zentrisch über der Patella (3) in deren Laufebene liegt. Dadurch können die Gewichtskräfte sowie die beim Analysieren des Patellalaufes durch Beschleunigungen hervorgerufenen Trägheitskräfte minimal gehalten und somit die Beeinflussung des Patellalaufes durch die angebrachte Vorrichtung selbst, speziell bei kleinen Beugungswinkeln des Kniegelenkes, reduziert werden.

[0023] Die vorgenannten sowie beanspruchten und in den Ausführungsbeispielen beschriebenen erfindungsgemäß zu verwendenden Bauteile unterliegen in ihrer Größe, Form, Gestaltung, Materialauswahl und technischen Konzeptionen keinen besonderen Ausnahmebedingungen, so dass die in dem Anwendungsgebiet bekannten Auswahlkriterien uneingeschränkt Anwendung finden können.

[0024] Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile des Gegenstandes der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der zugehörigen Zeichnungen, in der beispielhaft ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der multifunktionalen Befestigungsbasis für eine Patella-Referenzeinheit dargestellt ist.

[0025] In den Zeichnungen zeigen: [0026] Figur 1: Eine bevorzugte Ausführungsform der Vorrichtung fixiert auf einer Patella (3).

[0027] Figur 2: Die Befestigungsbasis (1) ohne Referenzeinheit (2) und ohne Patella (3).

[0028] Figur 3: Die Draufsicht auf die Befestigungsbasis (1) in Explosionsdarstellung.

[0029] Figur 4: Die Unteransicht auf die Befestigungsbasis (1) in Explosionsdarstellung.

[0030] Figur 5: Die schwerpunktoptimierte Referenzeinheit.

[0031] Figur 6: Den Vorgang der stabilen Fixierung der Befestigungsbasis (1) samt Referen zeinheit (2) durch Verdrehung der Referenzeinheit (2) um (R1) in seiner Funktion als Schlüssel.

[0032] Figur 7: Die Befestigungsbasis (1) samt Referenzeinheit (2) fixiert auf einer Patella (3).

[0033] Figur 8: Die von der Befestigungsbasis (1) gelöste Referenzeinheit (2) wobei die

Befestigungsbasis (1) auf der Patella (3) fixiert bleibt.

[0034] Figur 9: Befestigungsbasis (1) wobei die Freistellung (23) am Steuerkörper (5) die

Position zum Demontieren der Zahnstange (7) einnimmt.

[0035] Figur 10: Befestigungsbasis (1) im Zustand der freien Verschiebung, wobei durch einen formschlüssigen Anschlag zwischen dem Vorsprung (21) auf der Zahnstange (7) und dem Stellbolzen (22) am Steuerkörper (5) ein Zerlegen der Befestigungsbasis (1) verhindert wird.

[0036] Figur 11: Befestigungsbasis (1) im Zustand der gekoppelten Verschiebung wobei eine

Raststelle (14) am Steuerkörper (5) zu einer fixierten Position führt.

[0037] In Figur 1 ist das bevorzugte Ausführungsbeispiel der Vorrichtung zu sehen. Die Vorrichtung besteht aus einer Referenzeinheit (2) die mit Hilfe einer Befestigungsbasis (1) starr auf einer Patella (3) fixiert wird.

[0038] Figur 2, Figur 3 und Figur 4 zeigen jeweils die Befestigungsbasis (1) ohne Referenzeinheit (2) und Patella (3) im zusammengebauten Zustand sowie in Explosionsdarstellung als Ober- und Unteransicht. Das bevorzugte Ausführungsbeispiel besteht aus einem Hauptkörper (4) auf dem eine der drei Spitzen (10) sitzt. Die beiden anderen Spitzen (10) sitzen auf dem Zweizack (6). Hauptkörper (4) und Zweizack (6) bilden zusammen die Fixierelemente (19). Die Befestigungsbasis kann abhängig von den rotatorischen Stellungen (R1) des Stellkörpers (5) sowohl komplett zerlegt werden (Figur 9 Pos. 1) als auch das Zerlegen verhindert werden, wobei die Fixierelemente (19) jedoch frei gegeneinander verschiebbar sind (Figur 10 Pos. 2).

Als weiterer Zustand können sich die Fixierelemente (19) definiert zueinander verschieben, indem das Zahnradsegment (13) des Stellkörpers (5) in die Verzahnung (12) der Zahnstange (7) eingreift. Der Stellkörper (5) wird in besagten drei Stellungen gehalten, indem ein Schnapphaken (11) in die drei Raststellen (14) eingreift. Die Maximalkraft, mit der die Spitzen (10) durch die definierte vorgegebene Bewegung der Fixierelemente (19) zueinander in die Patella (3) eindringen, wird durch Tellerfedern (8) begrenzt.

[0039] Die Referenzeinheit (2) zeigt Figur 5. Diese übernimmt neben der Aufgabe die Referenzkugeln (18) für eine Navigationsvorrichtung zu tragen auch die Aufgabe eines Stellschlüssels, mit dem alle Funktionen der Befestigungsbasis (1) eingestellt werden können. Zusätzlich zu den Referenzkugeln (18) besteht die Referenzeinheit (2) aus dem Kugelträger (15), aus dem Sperrdorn (17) und dem Sperrknopf (16), durch dessen Betätigung die Referenzeinheit (2) beliebig von der Befestigungsbasis (1) entfernt und erneut fixiert werden kann.

[0040] Die Fixierung der Befestigungsbasis (1) auf der Patella zeigen Figur 6 und Figur 7. In Figur 6 wird die auf die Befestigungsbasis (1) aufgesetzte Referenzeinheit im Uhrzeigersinn um R1 verdreht, wodurch sich die Fixierelemente (19) aufeinander zu bewegen und die Spitzen (10) in die Patella (3) eindringen. In Figur 7 ist die Referenzeinheit (2) mit Hilfe der Befestigungsbasis (1) auf der Patella (3) fixiert und bereit für den Navigationseinsatz.

[0041] Die Referenzeinheit (2) kann jederzeit reversibel von der Befestigungsbasis (1) entfernt werden, wie Figur 8, zeigt indem der Sperrknopf (16) betätigt wird.

[0042] Figur 9, Figur 10 und Figur 11 zeigen die Stellung des Stellkörpers (5) in den drei verschiedenen Raststellen (14). In Figur 9 befindet sich der Schnapphaken (11) in der Raststelle (14) in Position eins (Pos. 1). Hier kann es nie zu einem Kontakt zwischen dem am Stellkörper (5) befindlichen Stellbolzen (22) und der Zahnstange (7) kommen, wodurch die Zahnstange (7) aus dem Hauptkörper gezogen werden kann und somit auch der Zweizack (6) vom Hauptkörper (4) gezogen werden kann. Befindet sich der Schnapphaken (11) in der Raststelle (14) in Position zwei (Pos. 2), wie Figur 10 zeigt, so kann der Hauptkörper (4) frei gegen die Zahnstange (7) und den Zweizack (6) verschoben werden. Die Befestigungsbasis lässt sich jedoch nicht zerlegen, da der Stellbolzen (22) des Stellkörpers (5) in den Vorsprung (21) der Zahnstange (7) formschlüssig eingreift. Bei Verdrehung des Stellkörpers (5) um R1 zwischen den Raststellen (14) in Position zwei (Pos. 2) und drei (Pos. 3) greifen die Zähne des Zahnsegmentes (13) des Stellkörpers (5) in die Verzahnung (12) der Zahnstange (7) ein. Dadurch verschieben sich Hauptkörper (4) und Zahnstange (7) definiert zueinander bis deren Position fixiert wird, indem der Schnapphaken (11) in die Raststelle (14) in Position drei (Pos. 3) einrastet. Über die Relativbewegung der Zahnstange (7) wird auch der Zweizack (6) relativ zum Hauptkörper (4) bewegt, was an dem, im Vergleich zu Figur 10, geringerem Abstand zwischen Hauptkörper (5) und Zweizack (6) in Figur 11 zu erkennen ist.

Claims (7)

1. Ansprüche 1. Multifunktionale Befestigungsbasis (1) zum atraumatischen, temporären Positionieren und Fixieren einer Referenzeinheit (2) einer Navigationseinrichtung auf einen Knochen, wie zum Beispiel einer Patella (3), durch mindestens zwei relativ zueinander verschiebbare Fixierelemente (19), sowie mit einem Steuerkörper (5) zum Einstellen von Betriebszuständen, dadurch gekennzeichnet, dass durch Veränderung der Stellung des Steuerkörpers (5) über nur einen Freiheitsgrad (R1) eindeutig definierte Betriebszustände, wie freie Verschiebung der Fixierelemente (19) ohne sie voneinander zu lösen, gekoppelte Verschiebung der Fixierelemente zueinander und Fixierstellung der Fixierelemente (19) realisiert werden können, indem die Befestigungsbasis (1) derart ausgebildet ist, dass: der Steuerkörper (5) eine Freistellung (23) am Stellbolzen (22) aufweist, die zur Lösestellung der Fixierelemente (19) führt, die Trennung der Fixierelemente entlang eines Freiheitsgrades (T1) durch einen Formschluss mit dem Steuerkörper (5) verhindert wird, eine Veränderung des Freiheitsgrades (R1) zur gekoppelten Verschiebung der Fixierelemente zueinander führt, indem der Steuerkörper (5) beispielsweise durch ein Zahnsegment (13) derart ausgebildet ist, dass er bei definierter Stellung des Freiheitsgrades (R1) mit den Fixierelementen (19) formschlüssig im Eingriff steht, ein Fixieren der Fixierelemente (19) relativ zueinander durch Raststellen (14), beispielsweise am Steuerelement (5), ermöglicht wird.
2. 2. Vorrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Steuerkörper (5) derart ausgebildet ist, dass bei definierter Stellung des Freiheitsgrades (R1) eine Freistellung (23) am Stellbolzen (22) des Steuerkörpers (5) eine Zerlegbarkeit der gesamten Befestigungsbasis (1) ermöglicht.
3. 3. Vorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die relative Verschiebung der Fixierelemente (19) zueinander über ein mit dem Steuerkörper (5) fix verbundenen Zahnradsegment (13) und einer mit zumindest einem der Fixierelemente (19) in Verbindung stehender Zahnstange (7) realisiert wird, wobei das Zahnradsegment (13) bei definierten Winkelstellungen des Steuerkörpers (5) in die Zahnstange (7) eingreift.
4. 4. Vorrichtung gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass über Federelemente (8) die translatorische Bewegung der Fixierelemente (19) zueinander, beim Fixieren an einem Knochen wie zum Beispiel einer Patella (3), über einen degressiven Verlauf der wirkenden Eindringkraft im Zusammenhang steht.
5. 5. Vorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Befestigungsbasis (1) im Zustand der freien Verschiebung derart ausgebildet ist, dass die relativ zueinander verschiebbaren Fixierelemente (19) der Befestigungsbasis (1) auseinandergedrückt werden, indem mindestens ein elastisches Element (9) zwischen den Fixierelementen (19) eingebaut wird.
6. 6. Vorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Steuerkörper (5) derart ausgebildet ist, dass die Referenzeinheit (2) einer Navigationseinrichtung (1) als Schlüssel zum Verdrehen des Steuerkörpers (5) entlang des Freiheitsgrades (R1) verwendet werden kann und als Kraftübersetzung dient.
7. 7. Vorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Befestigungsbasis (1) und die Referenzeinheit (2) einer Navigationseinrichtung derart ausgebildet sind, dass der Schwerpunkt der Gesamtvorrichtung möglichst nahe am Momentanpol der Patella (3) zentrisch über der Patella (3) liegt. Hierzu 9 Blatt Zeichnungen