CH639259A5

CH639259A5 - Vorrichtung zum ausformen einer knochenoeffnung, insbesondere im hueftbein zum einsetzen einer kuenstlichen gelenkpfanne.

Info

Publication number: CH639259A5
Application number: CH788479A
Authority: CH
Inventors: Hans Gustav Neuhaeuser
Original assignee: Neuhaeuser Hans G
Priority date: 1978-09-02
Filing date: 1979-08-30
Publication date: 1983-11-15
Also published as: DE2838348A1; DE2838348C2; FR2434611A1; GB2029289A; JPS5547848A; US4273117A; GB2029289B

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Ausformen einer Knochenöffnung, insbesondere im Hüftbein zum Einsetzen einer künstlichen Gelenkpfanne für ein am Oberschenkelbein vorzusehendes künstliches Hüftgelenk, mit einem von Hand in einer gewünschten Ansetzposition zu haltenden länglichen Werkzeugträger, an dessen Vorderende ein Fräser angeordnet ist, der durch eine Antriebsvorrichtung verdrehbar ist.

Bei den Vorbereitungsarbeiten zum Einsetzen einer künstlichen Gelenkpfanne in das Hüftbein kommt es wesentlich auf die Lage der hierzu in das Hüftbein einzuarbeitenden Knochenöffnung an.

Dabei sind bereits verschiedene Vorrichtungen bekannt, um den Fräser in einer bestimmten Arbeitsstellung zu halten.

Einmal handelt es sich hierbei um optische Hilfen, die eine Werkzeugeinstellung mittels eines Visiers erlauben, und zum anderen ist für einen neuartigen Totalendoprothesentyp (System Judet) eine Vorrichtung bekannt, die, analog zur eingangs beschriebenen Konstruktion, einen länglichen Werkzeugträger aufweist. Dieser ist in Art eines mit der Hand zu haltenden Haltestieles ausgebildet, an dessen einem Ende der Fräser verdrehbar gehalten und mittels eines an diesem ansetzbaren Werkzeugs manuell intermittierend verdrehbar ist.

Die Handhabung dieser bekannten Vorrichtung erfordert vom Chirurg in mehrfacher Hinsicht technische Geschicklichkeit. Einmal kommt es darauf an, dass der Fräser von Anfang an exakt positioniert mit dem Hüftbein in Eingriff gebracht wird, was insofern nicht ganz einfach ist, als der Werkzeugträger mit der einen Hand zu halten und mit der anderen Hand der Fräser zu verdrehen ist, und zum anderen wird häufig durch unruhige Handstellung beim intermittierenden Verdrehen des Fräsers um relativ kleine Drehwinkel von Hand ein Verkanten des Fräsers bewirkt, was zum Herausreissen von einzelnen Knochenpartikeln aus dem Hüftbein führen kann.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs beschriebenen Art so weiterzubilden, dass sowohl deren Positionierung am Knochen als auch das Ausfräsen der Knochenöffnung sicher und zuverlässig durchzuführen ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

Die Anordnung eines im Werkzeugträger axial verschiebbar angeordneten Abstütz- und Zentrierdornes ermöglicht es dem Chirurg, die Vorrichtung am Knochen exakt in Stellung zu bringen und in dieser Stellung auch zu halten, wobei eine Antriebsvorrichtung zum Einsatz gebracht werden kann, die den Fräser in kontinuierliche Rotation versetzt. Der Chirurg kann sich dann ganz auf die Führung des Fräsers konzentrieren, wozu es lediglich notwendig

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ist, den Werkzeugträger in Fräsrichtung axial relativ zum Abstütz- und Zentrierdorn zu verschieben.

Die erfindungsgemässe Vorrichtung ermöglicht dabei ein Positionieren, ohne dass das Blickfeld des Chirurgen durch entsprechende Einstellhilfen im Bereich der herzustellenden Knochenöffnung eingeengt ist, da sich der Abstütz- und Zentrierdorn im Zentrum des Fräsers befindet und ausserhalb des letzteren keine Mittel zur Fixierung am Knochen vorgesehen sind.

Eine bevorzugte Ausführungsform der Vorrichtung ist Gegenstand des Anspruches 2. In diesem Falle wird sich der in Art einer Trägerwelle ausgebildete Werkzeugträger beim Antrieb des Fräsers in der Hand des Chirurgen verdrehen, so dass es möglich ist, gemäss Anspruch 3 am Hinterende der Trägerwelle ein Anschlussstück, insbesondere eine Hälfte einer Steckkupplung, für den Anschluss an eine motorische Antriebsvorrichtung vorzusehen. Dabei ist es günstig, gemäss Anspruch 4 am Umfange der Trägerwelle eine Griffhülse drehbar, jedoch axial unverschiebbar zu lagern, so dass der Operateur die Trägerwelle sicher in der Hand halten kann.

Zur Erzeugung der den Abstütz- und Zentrierdorn ständig in seiner äusseren Bereitschaftsstellung haltenden Speicherkraft ist es zweckmässig, die Konstruktion nach Anspruch 5 zu gestalten. Durch Anordnung entsprechender Einstellmittel in der Trägerwelle lässt sich dabei die Vorspannung der Druckfeder noch stufenlos verändern, so dass der durch sie ausgeübte, bei der Durchführung der Fräsbewegung zu überwindende Widerstand individuell angepasst werden kann.

Gemäss Anspruch 6 entspricht hierbei der axiale Verstellweg des Abstütz- und Zentrierdornes mindestens der Länge des aus dem Fräser herausragenden Dornteilstückes.

Die erfindungsgemässe Vorrichtung eignet sich insbesondere zur Herstellung von Knochenöffnungen für alle bekannten künstlichen Gelenkpfannen. Mit besonderem Vorteil lässt sie sich zur Herstellung der Knochenöffnung für den Totalendoprothesentyp, der von Judet, Paris, angegeben worden und im Gegensatz zu den übrigen bekannten Prothesentypen im Hüftbein zementlos zu verankern ist.

Für die Ausformung der Knochenöffnung für diesen Prothesentyp eignet sich mit besonderem Vorteil ein Fräser, der gemäss Anspruch 11 mindestens einen stirnseitig schneidenden, insbesondere zylindrisch ausgebildeten Senker bildet.

Dabei ist es zweckmässig die axiale Länge des Senkers gleich oder grösser als die Tiefe der herzustellenden Knochenöffnung zu wählen, um die letztere in einem Zuge herstellen zu können, ohne den Fräservorschub zum Zwecke einer Beseitigung der Fräsrückstände unterbrechen zu müssen.

Mit besonderem Vorteil eignet sich hierbei ein Fräser gemäss Anspruch 12 und 13, da bei diesem über die Kanäle die Fräsrückstände zwangsläufig abgeführt werden.

Wie vorstehend bereits erläutert, ist der Fräser auf der Trägerwelle zweckmässig abnehmbar angeordnet, was den Vorteil bietet, nacheinander verschiedene Fräser zum Einsatz bringen zu können. Dadurch ist es beispielsweise möglich, den Rand einer Gelenkpfanne absolut gleichmässig gestalten bzw. plan ausbilden zu können, so dass die eingesetzte künstliche Gelenkpfanne des Prothesentyps «Judet» nicht nur am Innenumfang der Knochenöffnung, sondern auch an deren Stirnseite festen Halt erhält. Aus diesem Grunde kann es vorteilhaft sein, den Senker gemäss Anspruch 14 als Stufensenker auszubilden, dessen Umfangsbund lediglich an seiner Stirnseite Schneiden aufweist. Anstelle eines Stufensenkers kann jedoch die Knochenöffnung zunächst mit einem zylindrischen Senker hergestellt und dieser danach gegen einen mit einem Führungszapfen ausgebildeten Planfräser gemäss Anspruch 15 ausgetauscht werden, dessen Führungszapfen in die Knochenöffnung und dessen Planfräskörper zum Planen des Öffnungsrandes eingesetzt werden kann. Auch in diesem Falle ergibt sich eine günstige Abführung der Fräsrückstände, wenn der Planfräser nach Anspruch 16 ausgebildet ist.

In der Zeichnung ist ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. In der Zeichnung zeigen: Fig. 1 die Vorrichtung im Längsschnitt dargestellt, Fig. 2 die Untersicht des Senkers der Vorrichtung, Fig. 3 das freie Endstück des Abstütz- und Zentrierdornes in grösserem Massstab als in Fig. 1,

Fig. 4 die Stirnansicht des freien Endstückes des Abstütz-und Zentrierdornes,

Fig. 5 eine teilweise aufgebrochene Seitenansicht eines Senkers zum Planfräsen des Randes einer hergestellten Knochenöffnung,

Fig. 6 die Untersicht des Senkers gemäss Fig. 5.

Die in Fig. 1 gezeigte Vorrichtung weist eine als Ganzes mit 10 bezeichnete Trägerwelle auf, die als Hohlwelle ausgebildet ist. An ihrem gemäss Fig. 1 unteren Stirnende weist die Trägerwelle ein Innengewinde auf, und eine untere Stirnringfläche 12 dient als Anlagefläche eines am Wellenvor-derende anzuordnenden Fräsers 14. Letzterer ist in Form eines zylindrischen Senkers ausgebildet, der mit einem Ansatzstück 16 in das Innengewinde eingeschraubt ist. Mit einer Ringschulter 18 liegt das Ansatzstück 16 an der Stirnringflä-che 12 an, wodurch der Fräser drehfest, jedoch auswechselbar an der Trägerwelle 10 gehalten ist. Das Ansatzstück 16 bzw. der Fräser 14 ist von einer zentralen Führungsbohrung 20 durchdrungen, in der ein zylindrischer Abstütz- und Zentrierdorn 22 verschiebbar angeordnet ist, der aus der Stirnseite des Fräsers 14 herausragt.

Der Abstütz- und Zentrierdorn kann an seinem freien Ende mit einer Dornspitze zum Ansetzen der Vorrichtung an einem auszufräsenden Knochen ausgestattet sein. Bevorzugt weist dieser jedoch eine Ausbildung gemäss den Fig. 3 und 4 auf.

Das Vorderende des Abstütz- und Zentrierdornes 22 weist demgemäss einen Innenkegel 24 auf, und die durch diesen gebildete Ringkante am Dornvorderende ist kronenartig verzahnt. Die dadurch gebildeten Zähne sind mit 26 bezeichnet. Bei dieser Ausbildung stellt der Innenkegel 24 sicher, dass auch bei rotierendem Abstütz- und Zentrierdorn sich dieser nicht wesentlich in das Knocheninnere hineinbohren kann, sondern dass in jedem Falle eine wirksame Abstüt-zung der Vorrichtung am Knochen und ausserdem erreicht wird, dass während des Rotierens der Trägerwelle der Dorn stillsteht.

An der Stirnfläche 28 des Ansatzstückes 16 liegt der Ab-stütz- und Zentrierdorn 22 mit einem Umfangsbund 30 in seiner Bereitschaftsstellung unter Druck an. Dieser Anlagedruck wird erzeugt durch eine in der hohlzylindrischen Ausnehmung 32 der Trägerwelle angeordnete Druckfeder 34, die mit ihrem einen Ende einen Haltezapfen 36 des Abstütz- und Zentrierdornes übergreift und mit ihrem anderen Ende einen Haltezapfen 38 umschliesst, der seinerseits zentral vom ballig ausgebildeten Endstück eines Widerlagers 40 abgestützt ist, das an einem auf das Hinterende der Trägerwelle 10 aufgesetzten Aufsatzstück 42 vorgesehen ist. Am Hinterende dieses Aufsatzstückes ist ein Kupplungsstück 44 angeordnet, das die Hälfte einer Steckkupplung bildet und auf das eine andere Hälfte einer insbesondere mit einer motorischen Antriebsvorrichtung verbundenen Steckkupplung zum Trägerwellenantrieb aufsteckbar ist. 46 bezeichnet eine am Umfange der Trägerwelle 10 drehbar, jedoch axial unverschiebbar gelagerte Griffhülse.

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Beim Gebrauch der Vorrichtung hält der Chirurg die Griffhülse 46 fest, in welcher die Trägerwelle 10 drehbar gelagert ist. Zunächst wird dann zum Positionieren der Vorrichtung das freie Ende des Abstütz- und Zentrierdornes am Knochen angesetzt, wobei das Gesichtsfeld des Chirurgen s allseits des Fräsers 14 frei bleibt. Durch axiales Verschieben der noch stillstehenden Trägerwelle relativ zum Abstütz-und Zentrierdorn gegen die Wirkung der Druckfeder 34 kann dann geprüft werden, ob die gewählte Ansetzstellung die optimal geeignete ist. Danach kann die Antriebsvorrichtung eingeschaltet werden, so dass die Trägerwelle 10 und damit der Fräser 14 in Rotation versetzt werden. Der Chirurg hat dann durch eine entsprechende Handstellung die Trägerwelle bzw. den Fräser in eine gewünschte Winkellage zu bringen und durch axiales Verschieben der Trägerwelle kann dann die Knochenöffnung schnell und präzise hergestellt werden, wobei sich während des Ausfräsens der Fräser samt Trägerwelle relativ zum Abstütz- und Zentrierdorn 22 in axialer Richtung bewegen.

Der motorische Antrieb der Trägerwelle und die Ausbildung des Fräsers stellen hierbei sicher, dass die hergestellte Knochenöffnung sich durch eine glatte Innenumfangsfläche auszeichnet, die keine Unebenheiten durch herausgerissene Knochensplitter aufweist. Zu diesem Zweck weist der Fräser insbesondere eine geschlossene Umfangsfläche 48 und dem-gemäss lediglich an seiner unteren Stirnfläche radiale Schneidzähne 50 auf, deren Schneidkante 52 von aussen nach innen relativ kurz ist. Zwischen den Schneidzähnen ist der Fräser von einer Vielzahl von achsparallelen Kanälen 54 durchdrungen, die dazu dienen, dass die ausgefrästen Knochenrückstände selbsttätig nach oben aus der Knochenöffnung heraustransportiert werden. Die Schneidzähne 50 sind hierbei derart gekrümmt, dass die ausgefrästen Knochenrückstände zwischen den Schneidzähnen sich während der Rotation des Fräsers zwangsläufig in Richtung der Kanäle 54 bewegen.

Nach Fertigstellung der Knochenöffnung kann der Fräser 14 von der Trägerwelle entfernt werden, um beispielsweise mit Hilfe eines weiteren, in den Fig. 5 und 6 gezeigten und als Ganzes mit 56 bezeichneten Planfräsers den Rand der Knochenöffnung zu planen und dadurch noch eine weitere Anlagefläche für eine in die Knochenöffnung einzusetzende künstliche Gelenkpfanne zu schaffen. Dieser Planfräser weist einen am Umfang geschlossenen Bund 58 mit an seiner Unterseite vorgesehenen, eine Schneidkante 60 aufweisenden Fräszähnen 62 auf, wobei koaxial zum Schneidenkranz ein zylindrischer Führungszapfen 64 vorgesehen ist, der eine Zentrierung des Planfräsers in der Knochenöffnung übernimmt.

Auch bei diesem Fräser ist der Bund 58 durch achsparallele Kanäle 66 durchdrungen, die sich zwischen den Schneidzähnen 62 befinden und nach unten in eine Umfangsnut 68 des Führungszapfens einmünden.

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PATENTANSPRÜCHE

1. Vorrichtung zum Ausformen einer Knochenöffnung, insbesondere im Hüftbein zum Einsetzen einer künstlichen Gelenkpfanne für ein am Oberschenkelbein vorzusehendes künstliches Hüftgelenk, mit einem von Hand in einer gewünschten Ansetzposition zu haltenden länglichen Werkzeugträger, an dessen Vorderende ein Fräser angeordnet ist, der durch eine Antriebsvorrichtung verdrehbar ist, gekennzeichnet durch einen aus der vorderen Stirnseite des Fräsers (14; 56) herausragenden und im Werkzeugträger gegen die Wirkung einer Speicherkraft axial verschiebbaren Abstütz-und Zentrierdorn (22).
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Werkzeugträger eine Trägerwelle (10) bildet, an deren Vorderende der Fräser (14; 56) drehfest, jedoch auswechselbar angeordnet ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass am Hinterende der Trägerwelle (10) ein insbesondere die eine Hälfte einer Steckkupplung bildendes Anschlussstück (44) für den Anschluss an eine motorische Antriebsvorrichtung vorgesehen ist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass am Umfange der Trägerwelle (10) eine Griffhülse (46) drehbar, jedoch axial unverschieblich gelagert ist.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb der Trägerwelle (10) eine Druckfeder (34) angeordnet ist, die versucht, den Ab-stütz- und Zentrierdorn (22) ständig in seiner äusseren Bereitschaftsstellung zu halten.
6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der axiale Verstellweg des Abstütz- und Zentrierdornes (22) mindestens der Länge des aus dem Fräser (14; 56) herausragenden Dornteilstückes entspricht.
7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstütz- und Zentrierdorn (22) im Fräser (14; 56) und innerhalb der Trägerwelle (10) verdrehbar angeordnet ist.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckfeder (34) an ihrem vom Abstütz- und Zentrierdorn (22) abgekehrten Ende mit einem Anlagestück (38) ausgestattet ist, das in seinem Zentrum mit einem Widerlager (40) im Innern der Trägerwelle (10) lediglich Punktberührung hat.
9. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstütz- und Zentrierdorn (22) an seinem Vorderende spitz, insbesondere kegelartig ausgebildet ist.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstütz- und Zentrierdorn (22) an seinem Vorderende einen Innenkegel (24) aufweist, und die durch diesen gebildete Ringkante am Stirnende des Domes kronenartig verzahnt ist.
11. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Fräser (14) ein stirnseitig schneidender, insbesondere zylindrischer Senker ist.
12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Senker (14; 56) am Umfang geschlossen und von einer Vielzahl von Kanälen (54; 66) parallel zu seiner Achse durchdrungen ist.
13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Schneidzähne (50) des Senkers (14) sich vom Abstütz- und Zentrierdorn (22) bis an den Senkerumfang erstrecken, wobei zwischen den einander benachbarten, sich insbesondere bogenförmig erstreckenden Schneiden (52) jeweils ein Kanal (54) vorhanden ist.
14. Vorrichtung nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Senker ein Stufensenker ist, dessen verzahnter Bund lediglich an seiner Stirnseite Schneiden aufweist.
15. Vorrichtung nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Senker (56) einen mit einem zylindrischen Führungszapfen (64) ausgebildeten Planfräser bildet.
16. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass der zylindrische Führungszapfen (64) hinterschnitten ist und der den Planfräser (56) bildende Teil des Senkers im Radialabstand vom Umfang die achsparallelen Kanäle (66) aufweist.