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Die vorliegende Erfindung betrifft eine chirurgische Verbindungsvorrichtung zum klemmenden Verbinden eines ersten chirurgischen Bauteils mit einem zweiten chirurgischen Bauteil, wobei die Verbindungsvorrichtung eine am ersten chirurgischen Bauteil angeordnete, eine Längsachse definierende Verbindungsaufnahme und ein am zweiten chirurgischen Bauteil angeordnetes und in die Verbindungsaufnahme in einer Einführstellung in axialer Richtung einführbares Verbindungsglied umfasst, wobei die Verbindungsaufnahme und das Verbindungsglied derart ausgebildet sind und zusammenwirken, dass das Verbindungsglied und die Verbindungsaufnahme relativ zueinander um die Längsachse verdrehbar sind zum Überführen der Verbindungsvorrichtung von der Einführstellung in mindestens eine erste Verbindungsstellung, in welcher das Verbindungsglied ohne zusätzliche Klemmteile klemmend in der Verbindungsaufnahme gehalten ist, wobei die Verbindungsaufnahme einen unrunden inneren Querschnitt aufweist. wobei die Verbindungsaufnahme einen im Wesentlichen kreisförmigen, konzentrisch zur Längsachse angeordneten Querschnitt aufweist, der dadurch insgesamt unrund ausgebildet ist, dass mindestens ein in Richtung auf die Längsachse vom kreisförmigen Querschnitt vorspringender Klemmabschnitt vorgesehen ist, wobei der mindestens eine Klemmabschnitt einen in Richtung auf die Längsachse hin weisend konvex gekrümmten Klemmabschnittsbereich aufweist, in dem ein Berührpunkt ausgebildet ist.
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Ferner betrifft die vorliegende Erfindung eine chirurgische Vorrichtung mit einem ersten und einem zweiten chirurgischen Bauteil und mit einer chirurgischen Verbindungsvorrichtung zum klemmenden Verbinden des ersten chirurgischen Bauteils mit dem zweiten chirurgischen Bauteil.
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Solche chirurgischen Vorrichtungen mit einer chirurgischen Verbindungsvorrichtung kommen beispielsweise in Form von Bohrzielgeräten in Operationssälen zum Einsatz. Ein erstes chirurgisches Bauteil bildet dabei das Zielgerät selbst, ein zweites Bauteil eine am Zielgerät festlegbare Bohrhülse, mit der umliegendes Gewebe vor einer Verletzung durch einen durch das Bohrzielgerät geführten Bohrer geschützt wird. Damit sich die Bohrhülse nicht in unerwünschter Weise vom Bohrzielgerät lösen kann, werden häufig quer zur Längsachse der Bohrhülse in eine Gewindebohrung des Bohrzielgeräts einschraubbare Klemmschrauben verwendet.
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Derartige chirurgische Vorrichtungen und die an diesen vorgesehenen chirurgischen Verbindungsvorrichtungen haben den Nachteil, dass ein zusätzliches Klemmelement, beispielsweise in Form einer Klemmschraube, erforderlich ist, um eine sichere, klemmende Verbindung zwischen den beiden chirurgischen Bauteilen herzustellen.
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Aus der
DE 26 50 864 C2 ist ein Klemmelement zum Festklemmen auf einem Instrumentenschaft bekannt. In der
DE 195 21 755 C1 ist ein Verbindungssystem zum lösbaren festen Verbinden zweier Bauteile beschrieben. Des Weiteren ist in der
DE 101 31 993 A1 ein chirurgisches Instrument zum Einsetzen und Halten einer mindestens zwei Knochenteile verbindenden Knochenplatte offenbart. In der
WO 2004/086990 A1 sind Verblockungselemente und Aufnahmen für Verblockungselemente beschrieben. Aus Roloff/Matek - „Maschinenelemente“, 17. Auflage, S. 355, sind Polygonverbindungen bekannt. In „Fortschritt-Berichte VDI“, Reihe 2, Nr. 605 sind Fertigungstechnologien für das Kreiskeil-Verbindungselement beschrieben.
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Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine chirurgische Verbindungsvorrichtung und eine chirurgische Vorrichtung der eingangs beschriebenen Art so zu verbessern, dass auf einfache Weise eine sichere und spielfreie Verbindung zwischen den beiden chirurgischen Bauteilen erreicht werden kann.
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Diese Aufgabe wird bei einer chirurgischen Verbindungsvorrichtung der eingangs beschriebenen Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass der mindestens eine Klemmabschnitt einen Klemmpunkt umfasst, in dem zwei in Richtung auf die Längsachse hin weisend konkav gekrümmte Klemmabschnittsbereiche aneinander stoßen, dass Tangenten der Klemmabschnittsbereiche im Klemmpunkt einander unter einem von 0° abweichenden Winkel schneiden und dass ein Abstand des Berührpunkts von der Längsachse kleiner ist als ein Abstand des Klemmpunkts von der Längsachse. Ferner ist es günstig, dass die Verbindungsaufnahme einen unrunden inneren Querschnitt aufweist. In Verbindung mit einem unrunden äußeren Querschnitt des Verbindungsglieds kann so durch Verdrehen des Verbindungsglieds und der Verbindungsaufnahme relativ zueinander die Verbindungsvorrichtung von der Einführstellung in die erste Verbindungsstellung überführt werden. Vorteilhafterweise weist die Verbindungsaufnahme einen im Wesentlichen kreisförmigen, konzentrisch zur Längsachse angeordneten Querschnitt auf, der dadurch insgesamt unrund ausgebildet ist, dass mindestens ein in Richtung auf die Längsachse vom kreisförmigen Querschnitt vorspringender Klemmabschnitt vorgesehen ist. Durch den Klemmabschnitt verringert sich ein Abstand einer inneren Begrenzung der Verbindungsaufnahme von einem Mittelpunkt des im Wesentlichen kreisförmigen Querschnitts, so dass ein Verbindungsglied mit einem unrunden äußeren Querschnitt durch Verdrehen relativ zur Verbindungsaufnahme die Verbindungsvorrichtung von der Einführstellung in die erste Verbindungsstellung überführt werden kann. Um zu vermeiden, dass ein Klemmabschnitt eine winklige Kante aufweist, ist es günstig, dass der mindestens eine Klemmabschnitt einen in Richtung auf die Längsachse hin weisend konvex gekrümmten Klemmabschnittsbereich aufweist. Dadurch ist es möglich, den Klemmabschnitt vollständig auszurunden und so eine Beschädigung des Verbindungsbereichs zu vermeiden. Vorteilhaft ist es ferner, dass der mindestens eine Klemmabschnitt einen Klemmpunkt umfasst, in dem zwei in Richtung auf die Längsachse hin weisend konkav gekrümmte Klemmabschnittsbereiche aneinander stoßen, und wenn Tangenten der Klemmabschnittsbereiche im Klemmpunkt einander unter einem von 0° abweichenden Winkel schneiden. Dies bedeutet, dass im Klemmpunkt eine Querschnittsbegrenzung der Verbindungsaufnahme nicht kontinuierlich durchgeht, sondern abgeknickt ist, so dass insgesamt bei einer langgestreckten Verbindungsaufnahme eine Klemmkante ausgebildet wird.
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Die erfindungsgemäß vorgeschlagene Weiterbildung bekannter chirurgischer Verbindungsvorrichtungen und chirurgischer Vorrichtungen hat den Vorteil, dass auf zusätzliche Klemmelemente vollständig verzichtet werden kann. Dies bedeutet, dass beispielsweise keine zusätzlichen Gewindebohrungen zur Aufnahme von Klemmschrauben an einem der beiden miteinander zu verbindenden chirurgischen Bauteile vorgesehen werden müssen. Zudem kann eine solche Klemmschraube, da sie gar nicht vorgesehen ist, auch nicht während eines chirurgischen Eingriffs verloren gehen. Gemäß der vorliegenden Erfindung können die beiden chirurgischen Bauteile allein durch einfaches Verdrehen der beiden Bauteile relativ zueinander klemmend miteinander verbunden werden. Sie können nach dem Einführen in einer Richtung parallel zur Längsachse in der Einführstellung durch einfaches Verdrehen relativ zueinander in die erste Verbindungsstellung überführt werden. Umgekehrt kann die Klemmverbindung auch wieder durch einfaches Verdrehen aus der ersten Verbindungsstellung zurück in die Einführstellung gelöst werden.
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Vorteilhaft ist es, wenn das Verbindungsglied und die Verbindungsaufnahme zum Überführen der Verbindungsvorrichtung von der Einführstellung in die Verbindungsstellung in Uhrzeigerrichtung und/oder in Gegenuhrzeigerrichtung verdrehbar sind. Auf diese Weise ist es möglich, die Verbindungsvorrichtung so auszubilden, dass eine Bedienperson die beiden chirurgischen Bauteile entweder durch relative Drehung in Uhrzeigerrichtung oder in Gegenuhrzeigerrichtung miteinander klemmend verbinden kann. Insbesondere kann die Verbindungsvorrichtung auch so ausgebildet sein, dass sowohl in Uhrzeigerrichtung als auch in Gegenuhrzeigerrichtung die Verbindungsvorrichtung von der Einführstellung in die erste Verbindungsstellung überführt werden kann. Dies hat insbesondere den Vorteil, dass sich eine Bedienperson keine Gedanken darüber machen muss, in welche Richtung die beiden Teile relativ zueinander verdreht werden müssen, um sie von der Einführstellung in die erste Verbindungsstellung überzuführen.
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Günstig ist es, wenn das Verbindungsglied und die Verbindungsaufnahme von der Einführstellung oder der ersten Verbindungsstellung durch Verdrehen in eine zweite Verbindungsstellung bringbar sind, in welcher sie relativ zueinander um einen Verdrehwinkel in einem Bereich von 10° bis 40° relativ zueinander verdrehbar sind, und aus welcher sie durch weiteres Verdrehen relativ zueinander in die erste oder die zweite Verbindungsstellung bringbar sind. Insbesondere kann die zweite Verbindungsstellung so ausgebildet sein, dass eine erste schwache Klemmung zwischen den beiden Bauteilen erreicht wird, so dass sie zwar noch relativ zueinander justiert werden können, beispielsweise in axialer Richtung, jedoch nicht in Umfangsrichtung voneinander gelöst werden können. Die zweite Verbindungsstellung bietet damit quasi eine Art Sicherungsstellung der beiden Bauteile aneinander.
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Ferner kann es vorteilhaft sein, wenn mindestens ein Klemmglied vorgesehen ist, welches am Verbindungsglied und/oder an der Verbindungsaufnahme derart angeordnet ist, dass ein Abstand zwischen einer inneren Begrenzung der Verbindungsaufnahme und einer äußeren Begrenzung des Verbindungsglieds in mindestens einer Winkelstellung des Verbindungsglieds und der Verbindungsaufnahme relativ zueinander Null oder kleiner als Null ist. Ein Abstand kleiner als Null bedeutet nichts Anderes, als dass es zu einer Klemmung zwischen beiden Bauteilen kommt, was beispielsweise dadurch erreicht wird, dass sich eines der beiden Bauteile etwas verformt und die auf Grund der Verformung gespeicherte Kraft zur Aufrechterhaltung der Klemmverbindung genutzt wird. Dadurch, dass der Abstand zwischen den beiden Begrenzungen mindestens auf Null reduziert wird, kann überhaupt eine Klemmung erreicht werden. Nicht erforderlich ist jedoch, dass das Verbindungsglied und die Verbindungsaufnahme in jeder Winkelstellung einander berühren.
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Günstig ist es, wenn mindestens zwei Klemmglieder vorgesehen sind und wenn die zweite Verbindungsstellung durch zwei Klemmglieder definiert ist, die in einem Winkelabstand in einem Bereich von 10° bis 60° voneinander angeordnet sind. Beispielsweise können die beiden Klemmglieder zwischen sich die zweite Verbindungsstellung definieren. Zudem wäre es denkbar, die beiden Klemmglieder unterschiedlich auszubilden, so dass unterschiedlich große Klemmkräfte zum Verbinden der beiden chirurgischen Bauteile vorgegeben werden können.
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Besonders einfach herzustellen ist die Vorrichtung, wenn das Verbindungsglied einen unrunden äußeren Querschnitt aufweist.
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Ferner ist es günstig, wenn der unrunde Querschnitt eine N-zählige Symmetrie bezogen auf die Längsachse aufweist. So lässt sich zum einen die Herstellung der Verbindungsvorrichtung vereinfachen und zum anderen kann so auf N-fache Weise in N Winkelstellungen eine Klemmung der beiden chirurgischen Bauteile relativ zueinander erreicht werden.
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Vorzugsweise ist die Symmetrie des unrunden Querschnitts bezogen auf die Längsachse 2-, 3-, 4-, 5-, 6- oder 7-zählig. Damit lassen sich 2, 3, 4, 5, 6 oder 7 unterschiedliche erste Verbindungsstellungen der Verbindungsvorrichtung vorgeben. Denkbar wäre es selbstverständlich auch, eine mehr als 7-zählige Symmetrie zu wählen.
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Um die Herstellung des Verbindungsglieds zu vereinfachen, ist es vorteilhaft, wenn ein Berührkreis den unrunden äußeren Querschnitt in mindestens zwei Berührpunkten oder Berührabschnitten berührt. So kann das Verbindungsglied beispielsweise aus einem zylindrischen Zapfen oder einer zylindrischen Hülse geformt werden durch Anbringen oder Vorsehen von Abflachungen auf einer äußeren Wandfläche des Verbindungsglieds. Zudem kann das Verbindungsglied dann einfach in eine im Wesentlichen kreisförmige Verbindungsaufnahme eingeführt und mit dieser durch Verdrehen klemmend verbunden werden.
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Um eine möglichst große Anlagefläche zwischen dem Verbindungsglied und der Verbindungsaufnahme zu erreichen, ist es günstig, wenn mindestens einer der Berührabschnitte eine Krümmung aufweist, die einer Krümmung des Berührkreises entspricht.
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Günstigerweise berührt der Berührkreis den unrunden äußeren Querschnitt in einer Zahl von Berührpunkten, die der Zähligkeit der N-zähligen Symmetrie des unrunden Querschnitts entspricht. Beispielsweise können die Berührpunkte dazu dienen, das Verbindungsglied in der Verbindungsaufnahme abzustützen. Dies erhöht die Stabilität einer eine chirurgische Verbindungsvorrichtung aufweisenden chirurgischen Vorrichtung.
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Vorteilhafterweise umfasst der unrunde äußere Querschnitt mindestens zwei Begrenzungslinienabschnitte. Diese können insbesondere symmetrisch ausgebildet sein. Ferner können sie auch speziell so ausgebildet sein, dass nur ein Teil der Begrenzungslinienabschnitte an einer inneren Begrenzung der Verbindungsaufnahme anliegt und so als Führungslinien oder Führungsflächen dient.
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Vorzugsweise entspricht die Zahl der Begrenzungslinienabschnitte der Zahl der Zähligkeit der N-zähligen Symmetrie des unrunden Querschnitts. Dies vereinfacht insbesondere die Herstellung der Verbindungsvorrichtung.
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Um eine möglichst sanfte Klemmung mit kontinuierlich zunehmenden Klemmkräften zu erreichen, ist es vorteilhaft, wenn mindestens einer der mindestens zwei Begrenzungslinienabschnitte tangential in den Berührkreis übergeht.
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Vorteilhafterweise endet mindestens einer der mindestens zwei Begrenzungslinienabschnitte in einem Berührpunkt oder mit einem Berührabschnitt. So wird sichergestellt, dass jeder der Begrenzungslinienabschnitte mindestens in einem Punkt oder in einer Berührlinie den Berührkreis berührt und somit eine linienförmige oder flächige Anlage an der Verbindungsaufnahme gewährleistet werden kann.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann vorgesehen sein, dass eine erste Tangente an mindestens einen der mindestens zwei Begrenzungslinienabschnitte eine zweite Tangente an den Berührkreis in einem Berührpunkt, in dem der mindestens eine Begrenzungslinienabschnitt durch den Berührkreis begrenzt wird, schneidet. Dadurch wird beispielsweise bei einem in axialer Richtung langgestreckten Verbindungsglied eine parallel zur Längsachse verlaufende Kante ausgebildet. Je nach Ausgestaltung der Verbindungsaufnahme kann durch eine winklige Formgebung des Verbindungsglieds im Bereich eines Berührpunkts eine verbesserte Krafteinleitung beim Verdrehen des Verbindungsglieds und der Verbindungsaufnahme relativ zueinander erzielt werden.
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Günstigerweise schneiden sich die erste und die zweite Tangente unter einem Winkel in einem Bereich von 10° bis 40°. So wird einerseits die Krafteinleitung beim Überführen der Verbindungsvorrichtung von der Einführstellung in die erste Verbindungsstellung verbessert, zum anderen wird eine Beschädigung des Verbindungsglieds vermieden, wenn der Winkel, unter dem sich die beiden Tangenten schneiden, zu groß wird. Vorzugsweise ist der Schnittwinkel zwischen den beiden Tangenten ein stumpfer Winkel.
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Vorteilhaft ist es, wenn mindestens einer der mindestens zwei Begrenzungslinienabschnitte über seine gesamte Länge eine konstante Krümmung aufweist. Dies vereinfacht die Herstellung der Vorrichtung und ermöglicht eine maximal große Anlagefläche zwischen dem Verbindungsglied und der Verbindungsaufnahme.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann vorgesehen sein, dass mindestens einer der mindestens zwei Begrenzungslinienabschnitte mindestens zwei unterschiedliche Krümmungen aufweisende Krümmungsabschnitte aufweist. So ist es möglich, dass beispielsweise einer der beiden Krümmungsabschnitte ganz oder teilweise flächig an einer inneren Begrenzungsfläche der Verbindungsaufnahme anliegt, um so beispielsweise das Verbindungsglied in der Einführstellung oder der Verbindungsstellung optimal an der Verbindungsaufnahme abzustützen.
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Um weder Ecken noch Kanten am Verbindungsglied auszubilden, ist es günstig, wenn die mindestens zwei Krümmungsabschnitte des äußeren Begrenzungslinienabschnitts tangential ineinander übergehen.
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Vorzugsweise endet mindestens einer der mindestens zwei Krümmungsabschnitte in einem Berührpunkt oder einem Berührabschnittspunkt. Denkbar wäre es auch, dass einer der Krümmungsabschnitte einen Berührabschnitt bildet.
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Vorteilhaft ist es, wenn der in einem Berührpunkt oder einem Berührabschnitt endende Krümmungsabschnitt eine größere Krümmung aufweist als ein sich an diesen anschließender weiterer Krümmungsabschnitt. Eine größere Krümmung bedeutet einen kleineren Krümmungsradius. Damit kann insbesondere verhindert werden, dass der Krümmungsabschnitt mit der kleineren Krümmung flächig an der Verbindungsaufnahme anliegen kann. Selbstverständlich kann die Krümmung auch Null sein, das heißt, der Krümmungsradius ist unendlich. Ein solcher Krümmungsabschnitt nimmt dann die Form eines geraden Abschnitts an.
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Vorzugsweise treffen zwei Krümmungsabschnitte zweier Begrenzungslinienabschnitte in einem Berührpunkt aufeinander.
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Um die Herstellung des Verbindungsglieds zu vereinfachen, ist es günstig, wenn der Mittelpunkt des Berührkreises auf der Längsachse liegt. Damit kann das Verbindungsglied vorzugsweise aus einem rotationssymmetrischen Grundkörper hergestellt werden, beispielsweise einem zylindrischen Zapfen, einem zylindrischen Abschnitt, einer zylindrischen Hülse oder einem zylindrischen Hülsenabschnitt. Diese Ausgestaltung ermöglicht es beispielsweise auch, das Verbindungsglied und die Verbindungsaufnahme relativ zueinander um eine gemeinsame Längsachse zu verdrehen.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann ferner vorgesehen sein, dass das Verbindungsglied hergestellt ist durch mindestens teilweises Abflachen eines äußeren runden Querschnitts. Beispielsweise lässt sich so ein zylindrischer Zapfen oder ein Zylinderabschnitt oder eine zylindrische Hülse oder ein zylindrischer Hülsenabschnitt zu einem erfindungsgemäßen Verbindungsglied bearbeiten.
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Vorzugsweise bildet der mindestens eine Klemmabschnitt das mindestens eine Klemmglied. Ein in Form eines Klemmabschnitts ausgebildetes Klemmglied lässt sich besonders einfach herstellen.
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Vorteilhafterweise weist die Verbindungsaufnahme einen Querschnitt auf, der durch mindestens einen sich konzentrisch um die Längsachse erstreckenden Kreisbogenabschnitt begrenzt ist. Ein solcher Kreisbogenabschnitt definiert insbesondere einen Kreisbogenmittelpunkt, um den oder um eine durch diesen enthaltene Längsachse das Verbindungsglied und die Verbindungsaufnahme relativ zueinander verdreht werden können. Ferner bildet ein solcher Kreisbogenabschnitt eine Anlagefläche für Berührpunkte oder Berührabschnitte des Verbindungsglieds.
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Günstig ist es, wenn der Kreisbogenabschnitt einen maximalen Krümmungsradius der Verbindungsaufnahme definiert. Mit anderen Worten ausgedrückt, ist die Krümmung des Kreisbogenabschnitts der Verbindungsaufnahme dadurch minimal. So ist es insbesondere möglich, einen Klemmabschnitt auszubilden durch einen weiteren Kreisbogenabschnitt mit einer größeren Krümmung. Vorteilhafterweise schließt sich an den mindestens einen Kreisbogenabschnitt mindestens ein Klemmabschnitt an, der mindestens abschnittsweise eine größere Krümmung aufweist als der Kreisbogenabschnitt. Durch einen derart ausgebildeten Klemmabschnitt wird ein sich über eine Verlängerung des Kreisbogenabschnitts in radialer Richtung auf die Längsachse vorstehender Vorsprung ausgebildet, an dem das Verbindungsglied in der ersten Verbindungsstellung klemmend anliegen kann.
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Um eine möglichst gute Relativverdrehbarkeit zwischen dem Verbindungsglied und der Verbindungsaufnahme zu erhalten, ist es vorteilhaft, wenn sich der mindestens eine Kreisbogenabschnitt über einen Umfangswinkel in einem Bereich von 180° bis 330° erstreckt.
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Günstig ist es, wenn sich der mindestens eine Klemmabschnitt über einen Umfangswinkel in einem Bereich von 30° bis 180° erstreckt. Je nach Größe des Klemmabschnitts kann dadurch auch eine relative Verdrehbarkeit, das heißt ein Verdrehwinkel des Verbindungsglieds und der Verbindungsaufnahme relativ zueinander, größer oder kleiner vorgegeben werden.
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Um mindestens zwei unterschiedliche Klemmstellungen vorgeben zu können, ist es günstig, wenn mindestens zwei Klemmabschnitte vorgesehen sind. Zudem bieten zwei Klemmabschnitte die Möglichkeit, zwischen sich eine zweite Verbindungsstellung zu definieren. Dies bedeutet, dass das Verbindungsglied und die Verbindungsaufnahme relativ zueinander nur in einem Winkelbereich verdreht werden können, der maximal so groß ist wie ein Winkelabstand der beiden Klemmabschnitte voneinander. Selbstverständlich können auch mehr als zwei Klemmabschnitte vorgesehen sein.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die mindestens zwei Klemmabschnitte derart ausgebildet sind, dass ein Abstand der inneren Querschnittsbegrenzung von einem der mindestens zwei Klemmabschnitte kleiner ist als von einem anderen der mindestens zwei Klemmabschnitte. Dies bedeutet mit anderen Worten, dass die Klemmabschnitte beispielsweise auch so ausgebildet sein können, dass einer der Klemmabschnitte nur so wenig von einem beispielsweise konzentrischen Kreisbogenabschnitt absteht, dass eine Verdrehung des Verbindungsglieds und der Verbindungsaufnahme relativ zueinander über diesen Klemmabschnitt möglich ist, über einen anderen Klemmabschnitt, der weiter von einem Begrenzungskreis vorsteht, jedoch nicht.
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Besonders einfach herzustellen wird die Verbindungsaufnahme, wenn sie spiegelsymmetrisch zu einer die Längsachse enthaltenden Spiegelebene ausgebildet ist.
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Um eine Klemmung des Verbindungselements und der Verbindungsaufnahme in der ersten Verbindungsstellung relativ zueinander zu verbessern, ist es vorteilhaft, wenn das Verbindungsglied und/oder die Verbindungsaufnahme mindestens teilweise elastisch und/oder flexibel ausgebildet sind. So kann beispielsweise durch elastische und/oder flexible Verformung des Verbindungsglieds und/oder der Verbindungsaufnahme eine verbesserte Klemmung in der ersten Verbindungsstellung erreichen.
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Vorteilhaft ist es, wenn das Verbindungsglied aus einem Metall hergestellt ist und wenn die mindestens eine Verbindungsaufnahme in einem Kunststoffmaterial ausgebildet ist. Selbstverständlich können die Materialien auch umgekehrt gewählt sein. Möglich ist es auch, sowohl die Verbindungsaufnahme als auch das Verbindungsglied aus demselben Material herzustellen.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann vorgesehen sein, dass das erste chirurgische Bauteil in Form eines chirurgischen Zielgeräts ausgebildet ist, welches eine die Verbindungsaufnahme bildende Durchbrechung aufweist. Ein solches chirurgisches Zielgerät kann beispielsweise dazu verwendet werden, einen Bohrer zum Vorsehen von Bohrungen in einem Knochen eines menschlichen oder tierischen Körpers zu führen. Insbesondere kann die Verbindungsaufnahme dazu dienen, eine Bohrschutzhülse aufzunehmen, um zu vermeiden, dass ein eingeführter Bohrer umgebendes Gewebe beim Bohren verletzt.
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Ferner ist es günstig, wenn das zweite chirurgische Bauteil in Form einer Bohrhülse ausgebildet ist und wenn ein sich in axialer Richtung der Bohrhülse erstreckender Bohrhülsenabschnitt das Verbindungsglied bildet. Selbstverständlich könnte auch die gesamte Bohrhülse in Form des Verbindungsglieds ausgebildet sein. Die Bohrhülse, die insbesondere als Bohrschutzhülse dienen kann, kann beispielsweise mit einem Zielgerät, das eine Verbindungsaufnahme aufweist, auf einfache Weise dadurch verbunden werden, dass die Bohrhülse parallel zur Längsachse in die Durchbrechung des Zielgeräts eingeführt und relativ zu diesem verdreht wird. Keine weiteren Bauteile, insbesondere keine Klemmschrauben, sind zum Verbinden der Bohrhülse mit dem Zielgerät erforderlich.
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Die nachfolgende Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung dient im Zusammenhang mit der Zeichnung der näheren Erläuterung. Es zeigen:
- 1: eine perspektivische Darstellung eines Bohrzielgeräts mit einer Bohrschutzhülse;
- 2: eine Querschnittsansicht durch eine erfindungsgemäße Verbindungsaufnahme;
- 3: eine Querschnittsansicht durch ein erfindungsgemäßes Verbindungsglied;
- 4: eine Querschnittsansicht durch eine erfindungsgemäße chirurgische Verbindungsvorrichtung in der ersten Verbindungsstellung.
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In 1 ist eine chirurgische Vorrichtung in Form einer insgesamt mit dem Bezugszeichen 10 versehenen Bohrlehre dargestellt, die ein Zielgerät 12 sowie eine Bohrhülse 14 umfasst.
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Das Zielgerät 12 umfasst einen Rahmen 16 mit einer Aufnahme 18 zum Halten einer Knochenplatte 20 zum Verbinden zweier Knochenteile 22 und 24. Die Knochenplatte 20 umfasst vier Bohrungen 26 zur Aufnahme von Knochenschrauben 28. Die Bohrungen 26 definieren Längsachsen 30, die mit Längsachsen von am Rahmen 16 vorgesehenen Durchbrechungen 32 zusammenfallen. Die Durchbrechungen 32 dienen zum Führen eines nicht dargestellten Bohrwerkzeugs, um die Knochenteile 22 und 24 zur Aufnahme der Knochenschrauben 28 vorzubohren.
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Die Durchbrechungen 32 dienen optional auch der Aufnahme der Bohrhülse 14, die beim Setzen der Bohrungen 26 in den Knochenteilen 22 und 24 die Bohrhülse 14 umgebendes Gewebe vor Verletzungen durch das nicht dargestellte Bohrwerkzeug schützt. Die Durchbrechungen 32 bilden insbesondere erfindungsgemäße Verbindungsaufnahmen. An der Bohrhülse 14 ist mindestens ein axialer Hülsenabschnitt 34 in Form eines erfindungsgemäßen Verbindungsglieds ausgebildet. Eine Durchgangsbohrung 36 durchsetzt die Bohrhülse 14 koaxial zur Längsachse 30. Ein im Wesentlichen in Form eines gleichschenkligen Prismas geformter, an einem proximalen Ende der Bohrhülse 14 angeordneter, und ebenfalls durchbohrter Halteknopf 38 dient zum einfachen Erfassen der Bohrhülse 14 und zum Verdrehen derselben relativ zur Durchbrechung 32.
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Die Form der Durchbrechung 32 weicht im Querschnitt teilweise von einer Kreisform ab und ist in 2 näher dargestellt.
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Eine innere Begrenzung der Durchbrechung 32 umfasst einen Kreisbogenabschnitt 40, der sich über einen Umfangswinkel 42 von etwa 270° erstreckt. Entlang des Kreisbogenabschnitts 40 ist ein Abstand, der einem Radius 44 des Kreisbogenabschnitts 40 entspricht, der Begrenzung der Durchgangsbohrung 36 von der Längsachse 30 maximal. An den Kreisbogenabschnitt 40 schließen sich spiegelsymmetrisch zu einer die Längsachse 30 enthaltenden Spiegelebene 48 zwei Klemmabschnitte 46 an, die jeweils zwei bezogen auf die Längsachse 30 konkav gekrümmte Klemmabschnittsbereiche 50 umfassen, die sich in einem Berührpunkt 52 treffen. Tangenten an die Klemmabschnittsbereiche 50 schneiden sich im Berührpunkt 52 unter einem Winkel von etwa 5°.
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Der von der Symmetrieebene 48 weg weisende Klemmabschnittsbereich 50 weist eine größere Krümmung auf, als der der Spiegelebene 48 zugewandte Klemmabschnittsbereich 50. Diese unterschiedliche Krümmung äußert sich folglich auch in den Krümmungsradien. So ist der Krümmungsradius R1 des sich an den Kreisbogenabschnitt 40 anschließenden Klemmabschnittsbereich 50 kleiner und entspricht etwa 2/3 des Radius R2 des auf die Spiegelebene 48 hin weisenden Klemmabschnittsbereichs 50.
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Symmetrisch zur Spiegelebene 48 und entlang der Begrenzung zwischen den Klemmabschnitten 46 angeordnet ist ein Klemmabschnitt 54, welcher zwei symmetrische Klemmabschnittsbereiche 56 mit dem Radius R1 , die bezogen auf die Längsachse 30 konkav gekrümmt sind, sowie einen Klemmabschnittsbereich 58, welcher bezogen auf die Längsachse 30 konvex gekrümmt ist, mit einem Radius R3 aufweist. Der Radius R3 entspricht etwa 1/8 des Radius R2 , der Radius R1 etwa 60% des Radius R2 . Im Klemmabschnittsbereich 58 ist ein Berührpunkt 60 ausgebildet, dessen Abstand 62 von der Längsachse 30 kleiner ist als ein in 2 nicht eingezeichneter Abstand der Berührpunkte 52 von der Längsachse 30. Insgesamt weist die Durchbrechung 32 somit einen unrunden inneren Querschnitt auf.
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Ein Querschnitt des Hülsenabschnitts 34 ist in 3 dargestellt. Er weist eine insgesamt 3-zählige Symmetrie bezogen auf die Längsachse 30 auf. Ein äußerer Querschnitt des Hülsenabschnitts 14 ist unrund, wie in 3 zu sehen ist. Eine äußere Begrenzung des Hülsenabschnitts 34 setzt sich aus drei identischen Begrenzungslinienabschnitten 64 zusammen, die durch Rotation um 120° um die Längsachse 30 ineinander überführt werden können. Jeder der Begrenzungslinienabschnitte 64 setzt sich zusammen aus drei Krümmungsabschnitten 66, 68 und 70, wobei alle drei Krümmungsabschnitte 66, 68 und 70 bezogen auf die Längsachse 30 konkav gekrümmt sind. Der Krümmungsabschnitt 66 weist einen Radius R6 auf, der Krümmungsabschnitt 68 einen Krümmungsradius R4 und der Krümmungsabschnitt 70 einen Krümmungsradius R5 . Der Krümmungsradius R6 ist am größten und etwa 1,8-mal größer als der Radius R4 . Der Radius R5 ist etwa 1,3-mal größer als der Krümmungsradius R4 . Die drei Krümmungsabschnitte 66, 68 und 70 eines Begrenzungslinienabschnitts 64 gehen nahtlos und knickfrei ineinander über. Die Begrenzungslinienabschnitte 64 dagegen treffen sich jeweils in einem Berührpunkt 72. Genauer gesagt treffen an jedem Berührpunkt 72 ein Krümmungsabschnitt 70 eines ersten Begrenzungslinienabschnitts 64 und ein Krümmungsabschnitt 66 eines zweiten Begrenzungslinienabschnitts 64 zusammen. Im Berührpunkt 72 schneiden sich Tangenten an die Krümmungsabschnitte 66 und 70 unter einem Winkel von etwa 20°, so dass parallel zur Längsachse 30 eine Kante ausgebildet ist.
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Die äußere Begrenzungslinie des Hülsenabschnitts 34 weist einen variierenden Abstand von der Längsachse 30 auf. Der größte Abstand wird definiert zwischen dem Berührpunkt 72 und der Längsachse 30. Die Längsachse 30 ist gleichzeitig der Mittelpunkt eines Berührkreises 74, auf dem alle Berührpunkte 72 liegen und welcher konzentrisch zur Durchgangsbohrung 36 verläuft. Ein Abstand des Berührpunkts 72 von der Längsachse 30 entspricht somit einem Radius des Berührkreises 74, der mit dem Radius R5 des Krümmungsabschnitts 70 übereinstimmt. Der Krümmungsabschnitt 70 bildet somit einen Berührabschnitt und liegt vollständig auf dem Berührkreis 74.
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Die Funktion der durch den Hülsenabschnitt 34 und die Durchbrechung 32 gebildeten chirurgischen Verbindungsvorrichtung wird nachfolgend im Zusammenhang mit 4 näher erläutert.
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Der Radius des Kreisbogenabschnitts 40 ist etwas kleiner als der Radius R5 . Aufgrund der am Hülsenabschnitt 34 ausgebildeten Abflachungen ist es trotzdem möglich, den Hülsenabschnitt 34 in einer Einführstellung parallel zur Längsachse 30 in die Durchbrechung 32 einzuführen. Voraussetzung ist jedoch, dass keiner der Krümmungsabschnitte 68 und 70 im Bereich der Klemmabschnitte 46 oder 54 liegt. Ist dies der Fall, dann muss zunächst der Hülsenabschnitt 34 in Richtung des Pfeils 76 in Gegenuhrzeigerrichtung relativ zur Durchbrechung 32 um die Längsachse 30 verdreht werden, bis die Klemmabschnitte 46 und 54 vollständig im Bereich des Krümmungsabschnitts 66 liegen. Durch die verringerte Wandung des Hülsenabschnitts 34, beispielsweise durch teilweises Entfernen von außen, kann somit der Hülsenabschnitt 32 in die Durchbrechung 32 eingeführt werden.
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Wird der Hülsenabschnitt relativ zur Durchbrechung 32 in Richtung des Pfeils 78 in Uhrzeigerrichtung verdreht, dann gleitet zunächst einer der Krümmungsabschnitte 68 an einem Klemmabschnittsbereichs 50 des Klemmabschnitts 46 auf. Wird weiter in Richtung des Pfeils 78 in Uhrzeigerrichtung gedreht, so verklemmt sich der Hülsenabschnitt 34 in der Durchbrechung 32 dadurch, dass der Klemmabschnitt 46 am Krümmungsabschnitt 70 aufgleitet. Da jedoch die Abweichung des Klemmabschnitts 46 vom Kreisbogenabschnitt 40 nicht sehr groß ist, kann der Hülsenabschnitt 34, der nur schwach am Klemmabschnitt 46 klemmend gehalten werden kann, weiter in Uhrzeigerrichtung verdreht werden, so dass der Krümmungsabschnitt 70 zwischen die Klemmabschnitte 46 und 54 eingreift und eine zweite Verbindungsstellung einnimmt, in der er mehr oder weniger lose um die Längsachse 30 in einem Winkelbereich von etwa 30° bezogen auf die Längsachse 30 verdreht werden kann. Wird der Hülsenabschnitt 34 weiter in Uhrzeigerrichtung verdreht, gleitet zunächst der Krümmungsabschnitt 68 am Klemmabschnittsbereich 56 des Klemmabschnitts 54, anschließend der Krümmungsabschnitt 70, bis der Hülsenabschnitt 34 klemmend in der Durchbrechung 32 gehalten ist. In dieser als erste Verbindungsstellung bezeichneten und in 4 dargestellten Klemmstellung liegen zwei der drei Krümmungsabschnitte 68 am Kreisbogenabschnitt 40 an, der dritte Krümmungsabschnitt am Klemmabschnittsbereich 58.
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Vorzugsweise ist der Hülsenabschnitt 34 aus einem Metall hergestellt, der Rahmen 16 im Bereich der Durchbrechung aus einem schwach flexiblen und/oder elastischen Kunststoff. Dadurch kann auf Grund der relativen Verdrehung von Hülsenabschnitt 34 und Durchbrechung 32 eine Klemmverbindung weiter verbessert werden.
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Zum Lösen der Klemmverbindung werden der Hülsenabschnitt 34 und die Durchbrechung in Richtung des Pfeils 76 in Gegenuhrzeigerrichtung verdreht, bis sich der Krümmungsabschnitt 68 wieder vom Klemmabschnitt 54 löst und der Hülsenabschnitt 34 und die Durchbrechung 32 zunächst die zweite Verbindungsstellung einnehmen. Ein weiteres Verdrehen in Gegenuhrzeigerrichtung gibt dann den Hülsenabschnitt 34 völlig frei, so dass er wieder in axialer Richtung aus der Durchbrechung 32 heraus gezogen werden kann.
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Selbstverständlich kann der Hülsenabschnitt 34 ausgehend von der Einführstellung auch in Gegenuhrzeigerrichtung verdreht werden, was ebenfalls zu einer Verklemmung führt. Allerdings liegt in dieser in 4 nicht dargestellten weiteren Verbindungsstellung ein im Berührpunkt 52 endender Krümmungsabschnitt 66 am Klemmabschnittsbereich 56 an.
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Alternativ zu dem im Zusammenhang mit den 3 und 4 beschriebenen Querschnittsprofil des Hülsenabschnitts 34 kann ein beliebiges polygonales Querschnittsprofil gewählt werden. Beim beschriebenen Ausführungsbeispiel liegen entsprechend der Zähligkeit der Symmetrie drei Berührabschnitte an einer inneren Begrenzungslinie der Durchbrechung an.
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Die erfindungsgemäß vorgeschlagene Verbindungsvorrichtung ermöglicht das einfache klemmende Verbinden zweier chirurgischer Bauteile nur durch Verdrehen der beiden Bauteile relativ zueinander. Weitere Bauteile, um eine Klemmung zu erreichen, sind nicht erforderlich, insbesondere keine Klemmschrauben oder Klammern, was sowohl die Herstellung als auch die Handhabung der erfindungsgemäßen Verbindungsvorrichtung erleichtert.
