AT14607U1 - Absorber for a water jet cutting device used in osteotomy - Google Patents

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AT14607U1 ATGM50020/2014U AT500202014U AT14607U1 AT 14607 U1 AT14607 U1 AT 14607U1 AT 500202014 U AT500202014 U AT 500202014U AT 14607 U1 AT14607 U1 AT 14607U1
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Friedrich Wilhelm Dr Ing Bach
Christian Dr Ing Biskup
David Dipl Ing Zaremba
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Bhdt Gmbh
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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Absorber (A) für eine in der Osteotomie verwendete Wasserstrahl-Schneideinrichtung (3), welcher in Strahlrichtung (31) dem Knochen (4) nachgeordnet ist. Um einen Absorber (A) einfach unter den Knochen (4) schiebbar auszuführen und damit das umliegende Gewebe (5) zu schützen, wobei der Schneidstrahl (31) unter Ausschluss von Reflexionen aufnehmbar und mit dem Abrasivmittel sowie der zerspanten Biomasse abführbar ist, ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass der Absorber (A) aus einem Flachgehäuse (1) mit jeweils mindestens einem Anschluss für eine Zufuhr von Spülfluid (12) und eine Absaugung (13) gebildet ist und eine oberseitige Flachabdeckung (2) aus feststehenden Strahlablenkungsmitteln (21) und gegen eine Federkraft (222) um einer Drehachse (221) in den Gehäuseinnenraum (11) einklappbare Prall-Lamellen (22) aufweist.The invention relates to an absorber (A) for a water jet cutting device (3) used in osteotomy, which is arranged downstream of the bone (4) in the beam direction (31). To perform an absorber (A) just below the bone (4) pushed and thus protect the surrounding tissue (5), wherein the cutting beam (31) is absorbable to the exclusion of reflections and with the abrasive and the chipped biomass is dischargeable, according to the invention provided that the absorber (A) from a flat housing (1) each having at least one connection for a supply of flushing fluid (12) and a suction (13) is formed and a top-side flat cover (2) of fixed beam deflecting means (21) and against a spring force (222) about a rotational axis (221) in the housing interior (11) has foldable baffle plates (22).

Description

Beschreibungdescription

ABSORBER FÜR EINE IN DER OSTEOTOMIE VERWENDETE WASSERSTRAHL-SCHNEID¬EINRICHTUNGABSORBER FOR A WATER-JET CUTTING DEVICE USED IN OSTEOTOMY

[0001] Die Erfindung betrifft einen Absorber für eine in der Osteotomie verwendete Wasser¬strahl-Schneideinrichtung, welcher in Strahlrichtung dem Knochen nachgeordnet ist.The invention relates to an absorber for a water jet cutting device used in osteotomy, which is arranged downstream of the bone in the beam direction.

[0002] Die Technik zur Durchtrennung eines Knochens oder zur Entfernung eines Knochentei¬les in vito, um Fehlstellungen auszugleichen (Korrekturostetomie), hat sich lange Zeit nur wenigverändert und erfolgte mit Sägeschnitten, Meißelschlägen, Sägeseilen, Bohrlöchern und der¬gleichen.The technique for cutting through a bone or for removing a Knochentei¬les in vito to compensate for misalignments (correction osteotomy), has long been little changed and carried out with saw cuts, chisel, saw ropes, boreholes and the like.

Diese Trenntechnologien haben jedoch eine Reihe von bekannten Nachteilen.However, these separation technologies have a number of known disadvantages.

[0003] Ein Schneiden eines Knochens mit einem Wasserstrahl, welcher bioabsorbierbare Abra¬sivmittel enthalten kann, vermeidet jedoch das Entstehen nennenswerter Wärmeeinflusszonenim Schnittbereich und ist mit hoher Genauigkeit gegebenenfalls robotergesteuert durchführbar.Cutting a bone with a water jet, which may contain bioabsorbable Abra¬sivmittel, however, avoids the emergence of significant heat affected zones in the cutting area and can be performed with high accuracy optionally robotically controlled.

[0004] Ein Problem eines Einsatzes von Wasserstrahl-Schneidverfahren, gegebenenfalls mitAbrasivpartilkeln, ist, dass Strahlwasser in den Operationsbereich gelangen kann und derartGewebe und Blutgefäße schädigt. Ein weiteres Problem ist, dass ein Wasserstrahlfänger leichtsterilisierbar und geeignet sein muss, unmittelbar hinter dem durchzutrennenden Knochenpositioniert zu werden.A problem of using water jet cutting processes, optionally with abrasive particles, is that jet water can enter the surgical area and thus damage tissues and blood vessels. Another problem is that a water jet scavenger must be easily sterilized and be able to be positioned immediately behind the bone to be severed.

[0005] Hier will die Erfindung Abhilfe schaffen und setzt sich zum Ziel, einen Absorber für eineOsteotomie der eingangs genannten Art zu schaffen, welcher einfach unter den Knochen ge¬schoben werden kann, das umliegende Gewebe schützt, den Schneidstrahl unter weitestge¬hendem Ausschalten von Reflexionen aufnimmt und mit dem Abrasivmittel sowie der zerspan¬ten Biomasse abführt.Here, the invention seeks to remedy the situation and aims to provide an absorber for osteotomy of the type mentioned, which can be easily pushed under the bone, protects the surrounding tissue, the cutting jet under weitestge¬hendem off Reflections absorbs and dissipates with the abrasive and the zererspan¬ten biomass.

[0006] Das Ziel wird dadurch erreicht, dass der Absorber aus einem Flachgehäuse mit jeweilsmindestens einem Anschluss für eine Zufuhr von Spülfluid oder Spülgas und mindestens eineAbsaugung gebildet ist und eine obenseitige Flachabdeckung aus feststehenden Strahlablen¬kungsmitteln und gegen eine Federkraft in den Gehäuseinnenraum um eine Drehachse ein¬klappbare Prall-Lamellen aufweist.The object is achieved in that the absorber is formed from a flat housing with at least one connection for a supply of flushing fluid or purge gas and at least one aspiration and a top-side flat cover of fixed Strahlablen¬kungsmitteln and against a spring force in the housing interior about an axis of rotation has foldable baffle plates.

[0007] Die mit der Erfindung erreichten Vorteile bestehen im Wesentlichen darin, dass derAbsorber durch eine Flachgehäuseform leicht unter einen zu trennenden Knochen geschobenwerden kann und durch mindestens ein Spülmedium und durch mindestens eine Absaugungein sicherer Austrag des Schneidstrahlwassers sowie des Abrasivmittels und des Biomaterialsgewährleistet ist.The advantages achieved by the invention consist essentially in that the absorber can be easily pushed by a flat housing shape under a bone to be separated and by at least one flushing medium and by at least one suction safe discharge of the cutting jet water and the abrasive and the biomaterial is ensured.

[0008] Eine obenseitige Flachabdeckung ist für ein reflexionsfreies Einbringen eines beladenenWasserstrahles erfindungsgemäß ausgeführt. Dabei sind über eine Schneidstrecke Prall-Lamellen angeordnet, welche jeweils um eine Drehachse mittels Federkraft das Flachgehäuseabschließen. Im Falle eines Auftreffens eines Strahls wird eine Prall-Lamelle belastet und ent¬gegen der auf diese wirkende Federkraft um die Drehachse in den Gehäuseinnenraum bewegt.Um dabei eine Reflexion des Schneidstrahls bei einer Bewegung quer zu den Prall-Lamellen zuvermeiden, sind die Bereiche der Drehachsen der Prall-Lamellen durch achsparallele festste¬hende Strahlablenkungsmittel abgedeckt. Dabei kann von Vorteil sein, wenn die Strahlablen¬kungsmittel eine Seitenfläche mit einem Winkel von etwa 45° und die Prall-Lamellen einengrößten Schwenkwinkel von 45° aufweisen. Mit Vorteil hat das Flachgehäuse eine Dicke vongeringer als 15 mm, insbesondere von 10 bis 5 mm.A top flat cover is designed according to the invention for a reflection-free introduction of a laden water jet. In this case, baffles are arranged on a cutting path, which complete the flat housing in each case about an axis of rotation by means of spring force. In the case of an impact of a jet, a baffle plate is loaded and, contrary to the spring force acting on it, is moved about the axis of rotation into the interior of the housing. In order to avoid reflection of the cutting beam during a movement transverse to the baffle plates, the areas of the baffle are Rotary axes of the baffle lamellae are covered by axially parallel stationary beam deflection means. It may be advantageous if the beam deflecting means have a side surface with an angle of about 45 ° and the baffle plates a largest pivot angle of 45 °. Advantageously, the flat housing has a thickness of less than 15 mm, in particular from 10 to 5 mm.

[0009] Um einen Verschleiß der Stahlablenkungsmittel zu minimieren, ist es günstig, diese ausHartmetall oder Keramik zu fertigen.In order to minimize wear of the steel deflection means, it is convenient to manufacture these from hard metal or ceramic.

[0010] Weiters ist für eine beabsichtigte Strahlführung besonders günstig, wenn die Strahl¬ablenkungsmittel in Längserstreckung einen polygonalen, insbesondere einen dreieckigen,Furthermore, it is particularly favorable for an intended beam guidance, if the beam deflection means in the longitudinal extension of a polygonal, in particular a triangular,

Querschnitt haben.Have cross-section.

[0011] Mit besonderem Vorteil für eine sichere und reflexfreie Funktion sind die Drehachsen derPrall-Lamellen bezogen auf die Richtung des Wasser-Schneidstrahls unmittelbar unter denStrahlablenkungsmitteln angeordnet.With particular advantage for a safe and reflex-free operation, the axes of rotation of the rotary blades are arranged directly below the beam deflecting means with respect to the direction of the water cutting jet.

[0012] Um eine Sterilisation des Absorbers auf einfache und sichere Weise zu erreichen, ist esvorteilhaft, zumindest Teile des Flachgehäuses aus keramischen Werkstoffen oder mit kerami¬schen Werkstoffen beschichtet auszubilden.In order to achieve sterilization of the absorber in a simple and secure manner, it is advantageous to form at least parts of the flat housing made of ceramic materials or coated with kerami¬schen materials.

[0013] Gerade beim Einsatz von Wasserstrahl-Schneidanlagen im chirurgischen Bereich gilt es,umliegendes Gewebe vor dem Schneidstrahl zu schützen. Aber auch ein dem Schneidstrahlausgesetzter Schneidstrahlschutz ist im Hinblick auf dessen Standfestigkeit zu optimieren.Dabei kann ein entsprechendes Trennmedium innerhalb eines Umleitbereichs auf ein Umlei¬telement treffen, das durch eine, durch das auftreffende Medium verursachte Kraft seine Positi¬on derart verändert, dass durch die nun entstandene Stellung des Umleitelements die Umlei¬tung bewirkt wird.Especially when using water jet cutting systems in the surgical field, it is important to protect surrounding tissue from the cutting beam. In addition, a corresponding separating medium within a diverting region can encounter a diverting element which, by means of a force caused by the impinging medium, alters its position in such a way that through the now resulting position of Umleitelements the Umlei¬t is effected.

[0014] Weiterhin sind eine Belastungsverteilung eines solchen Schneidstrahlschutzes sowie einEnergieabbau des Schneidstrahls, verbunden mit einer Umleitung an einen, den Schneidstrahlauffangenden Ort vorteilhaft.Furthermore, a stress distribution of such a cutting beam protection and a degeneration of the cutting jet, combined with a diversion to a, the cutting beam catching location are advantageous.

[0015] Ein anschließendes kontrolliertes Separieren des Trennmediums nach dem Trennen undUmleitprozess gewährleistet dabei eine minimale Belastung des Operationsfeldes und damitdes Patienten.A subsequent controlled separation of the separation medium after the separation and re-routing process ensures a minimal load on the surgical field and thus the patient.

[0016] Besonders vorteilhaft ist dabei ein Vorgehen, bei dem durch den Umleitvorgang eineStrömungsgeschwindigkeitsverringerung bewirkt wird.Particularly advantageous is a procedure in which by the bypassing a flow rate reduction is effected.

[0017] So kann zum Beispiel der Umleitprozess so ausgeführt werden, dass sich der einfallen-de Strahl durch das Auftreffen auf ein Umleitelement aufteilt.Thus, for example, the Umleitprozess be carried out so that the incident-de beam divides by hitting a diverting.

Je nach Umleitelementoberfläche kann dabei die Strömungsgeschwindigkeit entsprechendverringert werden. Je größer dabei das Auffächern des Strahls ausfällt, desto stärker kann dieGeschwindigkeit reduziert werden.Depending on Umleitelementoberfläche while the flow velocity can be reduced accordingly. The greater the fanning of the beam, the faster the speed can be reduced.

So kann jedoch auch eine Teilung des Trennmediums durch ein Trennelement vor dem Auftref¬fen auf dem Umleitelement die Strömungsgeschwindigkeit schon im Vorfeld herabsetzen.However, even a division of the separation medium by a separating element prior to the impact on the diverting element can reduce the flow velocity in advance.

[0018] Besonders vorteilhaft jedoch ist eine Vorgehensweise, bei der mit dem Umleitvorgangauch eine Änderung des Transportstroms verursacht wird. Insbesondere dann, wenn dabei derTransportstrom durch oder um den Umleitbereich geführt wird. Hierbei wird nämlich explizit inunmittelbarer Umgebung des Auftreffens des Trennmediums ein Unterdrück erzeugt, so dassder beim Wasserstrahlschneiden entstehende Nebel vom Transportstrom mitgerissen wird undanschließend separiert werden kann.Particularly advantageous, however, is a procedure in which the deflection process also causes a change in the transport flow. In particular, when the transport stream is passed through or around the diversion area. In this case, an underpressure is explicitly generated in the immediate vicinity of the impact of the separation medium, so that the mist produced during the water jet cutting is entrained by the transport stream and can subsequently be separated.

[0019] Der Vorgang kann dabei zusätzlich durch die Erzeugung eines Unterdrucks unterstütztwerden, da ein solcher Absaugvorgang das umgeleitete Schneidmedium effektiver separiert.The process can be additionally supported by the generation of a negative pressure, since such a suction process effectively separates the diverted cutting medium.

[0020] Anhand eines Beispieles mit einer Skizze soll die Erfindung weiters beschrieben werden.Es zeigt [0021] Fig. 1 einen Querschnitt eines Absorbers schematisch [0022] Um die Zuordnung der Teile zu erleichtern, ist nachfolgend eine Bezugszeichenlisteangegeben.The invention will be further described by way of example with a sketch. Fig. 1 shows a cross-section of an absorber schematically. In order to facilitate the assignment of the parts, a reference numeral list is given below.

[0023] A Absorber [0024] 1 Flachgehäuse [0025] 11 Gehäuseinnenraum [0026] 12 Spülfluidzufuhr und/oder Spülgaszufuhr [0027] 13 Absaugung [0028] 2 Flachabdeckung [0029] 21 Strahlablenkungsmittel [0030] 22 Prall-Lamellen [0031] 221 Drehachse [0032] 222 Feder [0033] 3 Wasserstrahl-Schneideinrichtung [0034] 31 Wasser-Schneidstrahl [0035] 4 Knochen [0036] 5 Weichgewebe [0037] Aus Fig. 1 ist ein Absorber A im Zusammenwirken mit einer Wasserstrahl-Schneidein¬richtung 3 schematisch dargestellt.[0024] A absorber [0024] 1 flat housing 11 housing interior 12 flushing fluid supply and / or flushing gas feed 13 suction extraction 2 flat cover [0029] 21 beam deflection means 22 baffle plates 221 Rotary axis 222 Spring 3 Water jet cutting device 31 Water cutting jet 4 Bone 5 Soft tissue From Fig. 1 is an absorber A in cooperation with a water jet cutting device 3 shown schematically.

[0038] In einer Wasserstrahl-Schneideinrichtung 3 mit einem Düsendurchmesser von beispiels¬weise 0.35 mm und einem Fokussierrohr erfolgt eine Ausformung eines beispielsweise mitAbrasivmittel, zum Beispiel Magnesium-Legierungspulver, beladenen Wasser-Schneidstrahls31.In a water jet cutting device 3 with a nozzle diameter of beispiels¬weise 0.35 mm and a focusing tube is a shaping of a example withAbrasivmittel, for example, magnesium alloy powder, loaded Wasser-Schneidstrahls31.

[0039] Der Schneidstrahl 31 wird relativ zum Knochen 4 und einem darunter angeordnetenAbsorber A mit einem Flachgehäuse 1 schnitterzeugend für den Knochen mit beispielsweise8 mm/min bewegt.The cutting jet 31 is moved relative to the bone 4 and an absorber A arranged underneath with a flat housing 1 for the bone bone forming, for example, 8 mm / min.

[0040] Bei der Relativbewegung zwischen Wasser-Schneidstrahl 31 einerseits und Knochen 4sowie Absorber A andererseits erfolgt ein Durchtrennen des Knochens 4 und ein Auftreffen desmit Abrasivmittel und Biomaterial beladenen Wasser-Schneidstrahles 31 auf eine Flachabde¬ckung 2 eines Flachgehäuses 1 eines Absorbers A.In the relative movement between the water-cutting beam 31 on the one hand and bone 4s absorber and A on the other hand, a cutting of the bone 4 and an impact of Abrasivmittel and biomaterial loaded water-cutting jet 31 takes place on a Flachabde¬ckung 2 a flat housing 1 of an absorber A.

[0041] Dabei wird eine Prall-Lamelle 22 beispielsweise durch den Auftreffdruck eines Schneid¬stahles 31 um eine Drehachse 221 gegen die Kraft einer Feder 222 in den Gehäuseinnenraum11 eingeklappt und derart ein beladenes Wasser in das Flachgehäuse 1 reflexionsfrei bezüglichder Peripherie und des Operationsbereichs eingebracht, von wo eine Absaugung 13 des Was¬ser 31 mit Abrasivpartikeln und Biomaterial unter Verwendung von Spülfluid 12 erfolgt.In this case, a baffle plate 22 is folded, for example, by the impact pressure of a cutting steel 31 about a rotation axis 221 against the force of a spring 222 in the Gehäuseinnenraum11 and such a loaded water in the flat housing 1 without reflection with respect to the periphery and the operating area, from where an extraction 13 of the water 31 with abrasive particles and biomaterial using flushing fluid 12 takes place.

[0042] Bei einer weiteren Schnittführung durch einen Knochen 4 mittels Relativbewegung desSchneidstrahles 31 erreicht dieser den der Drehachse gegenüber liegenden Endenbereicheiner Prall-Lamelle 22.In a further cut through a bone 4 by means of relative movement of the cutting beam 31, this reaches the end region of a baffle 22 opposite the axis of rotation.

[0043] Ein feststehendes Strahlablenkungsmittel 21, welches über dem in den Gehäuseinnen¬raum 11 einklappbaren Endenbereich einer Prall-Lamelle 22 und den Drehachsenbereich 221der Folgelamelle 22 angeordnet ist, weist in Längserstreckung eine polygonale Querschnitts¬form, insbesondere eine Dreiecksform, auf, wobei eine Ecke bzw. Kante des Dreieckes gegendie Fließrichtung des Schneidstrahls 31 gerichtet ist.A fixed beam deflecting means 21, which is arranged above the folding into the Gehäuseinnen¬raum 11 end portion of a baffle plate 22 and the axis of rotation portion 221 of the follower blade 22, has in the longitudinal extension of a polygonal Querschnitts¬form, in particular a triangular shape, with a Corner or edge of the triangle is directed against the flow direction of the cutting beam 31.

[0044] Eine derartige Form und Positionierung eines Strahlablenkungsmittels 21 verhindernReflexionen und bewirken bei einer fortgesetzten Schnitterzeugung eine Richtungsänderungdes aus dem Knochen 4 austretenden Schneidstrahls 31 oder von Teilen desselben mit jeweilseiner Richtungskomponente senkrecht zur Flachabdeckung 2 des Flachgehäuses 1.Such a shape and positioning of a beam deflecting means 21 prevent reflections and, with continued cutting, cause a change in direction of the cutting beam 31 exiting the bone 4, or portions thereof, with their respective direction component perpendicular to the flat cover 2 of the flat housing 1.

[0045] Bei einem Verfahren des Wasser-Schneidstrahles 31 über dem Flachgehäuse 1 desAbsorbers A treten somit keine störenden Reflexionen des beladenen Schneidmediums imOperationsbereich auf.In a method of the water-cutting beam 31 above the flat housing 1 of the absorber A thus occur no disturbing reflections of the loaded cutting medium in the operating region.

Claims (7)

Ansprüche 1. Absorber (A) für eine in der Osteotomie verwendete Wasserstrahl-Schneideinrichtung (3),welcher in Strahlrichtung (31) dem Knochen nachgeordnet ist, dadurch gekennzeichnet,dass der Absorber (A) aus einem Flachgehäuse (1) mit jeweils mindestens einem An¬schluss für eine Zufuhr von Spülfluid (12) und/oder Spülgas sowie mindestens eine Absau¬gung (13) gebildet ist und eine oberseitige Flachabdeckung (2) aus feststehenden Strahl¬ablenkungsmitteln (21) und gegen eine Federkraft (222) um eine Drehachse (221) in denGehäuseinnenraum (11) einklappbare Prall-Lamellen (22) aufweist.Claims 1. Absorber (A) for a water jet cutting device (3) used in osteotomy, which is arranged downstream of the bone in the beam direction (31), characterized in that the absorber (A) consists of a flat housing (1) each having at least one Connection for a supply of flushing fluid (12) and / or purge gas and at least one Absau¬gung (13) is formed and a top-side flat cover (2) of fixed Strahl¬ deflecting means (21) and against a spring force (222) around a Fulcrum (221) in the housing interior (11) has foldable baffle plates (22). 2. Absorber (A) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Flachgehäuse (2)eine Gesamtdicke von geringer als 15 mm, vorzugsweise eine Dicke zwischen 10 mm und5 mm, aufweist.2. absorber (A) according to claim 1, characterized in that the flat housing (2) has a total thickness of less than 15 mm, preferably a thickness between 10 mm and 5 mm. 3. Absorber (A) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass dieStrahlablenkungsmittel (21) aus Flartmetall bestehen.An absorber (A) according to any one of claims 1 or 2, characterized in that the beam deflecting means (21) are made of flamed metal. 4. Absorber (A) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass dieStrahlablenkungsmittel (21) in Längserstreckung einen polygonalen, insbesondere einendreieckigen Querschnitt haben.4. An absorber (A) according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the beam deflection means (21) in the longitudinal direction have a polygonal, in particular a triangular cross-section. 5. Absorber (A) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass dieDrehachsen (221) der Prall-Lamellen (22) bezogen auf die Richtung des Wasser-Schneidstrahls (31) unmittelbar unter den Strahlablenkungsmitteln (21) angeordnet sind.An absorber (A) according to any one of claims 1 to 4, characterized in that the axes of rotation (221) of the baffle plates (22) are located immediately below the beam deflecting means (21) with respect to the direction of the water cutting jet (31). 6. Absorber (A) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass zumin¬dest Teile des Flachgehäuses (1) aus keramischen Werkstoffen bestehen oder mit kerami¬schen Werkstoffen beschichtet sind6. absorber (A) according to any one of claims 1 to 5, characterized in that zumin¬dest parts of the flat housing (1) consist of ceramic materials or are coated with kerami¬schen materials 7. Absorber (A) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass dieFunktionen der Absorberteile beim Einsetzen von mit Abrasivmitteln beladenem Wasser¬strahl erhalten bleiben. Hierzu 1 Blatt Zeichnungen7. absorber (A) according to any one of claims 1 to 6, characterized in that the functions of the absorber parts remain when inserting laden with Abrasivmitteln Wasser¬ beam. For this 1 sheet drawings
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