DE102009033364A1

DE102009033364A1 - Messvorrichtung zur intraoperativen Bestimmung der Knochenqualität sowie zugehöriges Messverfahren

Info

Publication number: DE102009033364A1
Application number: DE200910033364
Authority: DE
Inventors: Hermann Foertsch; Helmut Haedrich; Matthias Karl; Tim Krafft
Original assignee: Fortsch Hermann; Hadrich Helmut
Current assignee: Matthias Karl De GmbH
Priority date: 2009-07-16
Filing date: 2009-07-16
Publication date: 2011-01-20
Anticipated expiration: 2029-07-17
Also published as: DE102009033364B4

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Messvorrichtung zur intraoperativen Bestimmung der Knochenqualität eines Knochenabschnittes, bestehend aus mindestens einer Messeinheit, die mit einer stabförmigen Messsonde in Wirkverbindung steht, wobei die stabförmige Messsonde zur intraoperativen Bestimmung der Knochenqualität zumindest teilweise in einen Bohrstollen im zu untersuchenden Knochenabschnitt eingebracht ist. Besonders vorteilhaft ist der Durchmesser der stabförmigen Messsonde zur Beaufschlagung des Bohrstollens mit zumindest einer Messkraft über die Messeinheit einstellbar, inbesondere vergrößerbar.

Description

Die Erfindung betrifft eine Messvorrichtung sowie ein zugehöriges Messverfahren zur intraoperativen Bestimmung der Knochenqualität eines Knochenabschnittes gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 und 13.
Zur Beurteilung der Knochenqualität von Knochenabschnitten sind zahlreiche unterschiedliche Verfahren und Vorrichtungen bekannt.
Insbesondere ist es bei der Insertion von zahnärztlichen Implantaten, und zwar von künstlichen Zahnwurzeln erforderlich, die Knochenqualität, und anderem auch die Knochendichte am Implantatort zumindest näherungsweise zu bestimmen, da diese die Versorgung des Implantats nach dem Einsetzen sowie den Zeitpunkt der Implantatbelastung maßgeblich bestimmt. Hierbei wird beispielsweise die Knochenqualität des das Implantat aufnehmenden Alveolarknochens im Bereich der Implantatposition bestimmt.
Bisherige Ansätze zur Ermittlung der Knochenqualität beruhen beispielsweise auf bildgebenden Verfahren mittels Röntgenstrahlung wie Computertomographie oder digitaler Volumentomographie. Nachteilig wird hierbei der Patient einer erheblichen Strahlenbelastung ausgesetzt und die Korrelation der erfassten Grauwerte zur tatsächlichen Knochenqualität ist beschränkt. Hierdurch können Abweichungen von röntgenologisch geplanter und beurteilter Implantatposition sowie klinisch erzielter Implantatposition entstehen.
Auch kann durch den Operateur eine Aufzeichnung des gefühlten Bohrwiderstandes beim Anlegen des Bohrstollens zur Aufnahme des Implantats vorgenommen werden. Hierzu ist jedoch ein hohes Maß an Erfahrung nötig und die Aufzeichnungen ermöglichen keinen Vergleich zwischen unterschiedlichen Operateuren. Ferner ist keine Einteilung in unterschiedliche Knochenklassen, beispielsweise Lekholm- und Zarb-Knochenklassen möglich.
Auch kann die zum Einbringen des Implantats in den Knochen benötigte Drehleistung bzw. das hierzu erforderliche Drehmoment als Maß für die Knochenqualität aufgezeichnet und ausgewertet werden. Derartige Verfahren erfordern jedoch einen hohen technischen Aufwand und ermöglichen keinen Vergleich zwischen Implantatsystemen mit unterschiedlichen Implantatgeometrien, beispielsweise Implantatform, Implantatlänge und Implantatdurchmesser.
Ferner sind aus der Literatur so genannte Periotest- und Osstell-Verfahren zur Ermittlung der Implantatstabilität bekannt. Allerdings konnte bisher keine eindeutige Korrelation der Implantatstabilität mit den Implantatgeometrien, insbesondere der Implantatform, Implantatlänge und dem Implantatdurchmesser festgestellt werden, so das Vergleiche zwischen Implantatsystemen mit unterschiedlicher Implantatgeometrie wiederum nicht möglich sind.
Aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 100 18 769 A1 ist bereits ein Verfahren und eine Vorrichtung zur intraoperativen Bestimmung der Knochenqualität eines Patienten im Bereich um geplante Implantate bekannt, welches dem Operateur erlaubt, während des Eingriffs eine objektive und schnelle Quantifizierung der Knochenqualität am Implantatort vorzunehmen. Hierzu wird der betreffende Knochen mittels eines Schnittes geöffnet, d. h. die äußere Knochenhülle („Kortikalis”) entfernt, und ein Messstempel in die Knochensubstanz („Spongiosa”) eingeführt, und zwar derart, dass die an der Messspitze des Messstempels durch den Verdrängungsvorgang erzeugte Kraft, welche ein Maß für die Knochenfestigkeit der Spongiosa darstellt, gemessen und angezeigt wird. Der Messspitzenvorschub erfolgt hierbei manuell oder durch maschinelle Hilfsmittel. Die axiale Druckkraft auf den Messstempel wird durch die Anzeige der kraftproportionalen Federdeformation gemessen und über einen federbelasteten Druckknopf eine Arretierung des Messstempels für eine bestimmte Messung gelöst. Die benötigte Eindrückkraft ist als Messwert der Grundfestigkeit des Knochenmaterials proportional. Nachteilig kann mit dem beschriebenen Verfahren lediglich eine Aussage über die Qualität des innen liegenden Knochenbereiches, und zwar der Spangiosa gemacht werden. Eine Bewertung der Knochenqualität im Hinblick auf die äußere Knochenhülle, und zwar die Kortikalis ist mit dem beschriebenen Verfahren nicht möglich.
Ausgehend hiervon liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Messvorrichtung sowie ein Messverfahren zur intraoperativen Bestimmung der Knochenqualität eines Knochenabschnittes anzugeben, welches die Nachteile vorgenannter Verfahren beseitigt sowie schnell und einfach eine belastbare Aussage bezüglich der Knochenqualität liefert, insbesondere um den Zeitpunkt der Belastung eines vorzugsweise zahnärztlichen Implantats möglichst genau bestimmen zu können. Die Aufgabe wird jeweils ausgehend von den Merkmalen des Oberbegriffes des Patentanspruches 1 und 13 durch die jeweils kennzeichnenden Merkmale gelöst.
Der wesentliche Aspekt der erfindungsgemäßen Messvorrichtung ist darin zu sehen, dass der Durchmesser der stabförmigen Messsonde zur Beaufschlagung des Knochenabschnittes mit zumindest einer Messkraft über die Messeinheit einstellbar bzw. veränderbar, insbesondere vergrößerbar ist. Besonders vorteilhaft ist hierdurch die über die stabförmige Messsonde auf den Knochenabschnitt im Bohrstollen übertragende Messkraft durch Veränderung des Durchmessers einstellbar. Die Erfinder haben erkannt, dass der Zusammenhang zwischen dem Messkraftverlauf und der Änderung des Durchmessers der stabförmigen Messsonde ein Maß für die Knochenqualität, unter anderem auch die Knochendichte ist. Besonders vorteilhaft wird dadurch – ohne eine Strahlenbelastung des Patienten – die Bestimmung der Knochenqualität an der konkreten Implantatstelle möglich, und zwar anhand eines objektiven Messwertes („Kraft-Weg-Korrelation”), wodurch ein Vergleich zwischen unterschiedlichen Operateuren sowie unterschiedlichen Implantatsystemen möglich wird. Weiterhin vorteilhaft kann mit der erfindungsgemäßen Messvorrichtung sowohl die Qualität unterschiedlicher Knochenabschnitte, insbesondere sowohl der Kortikalis als auch der Spangiosa, bestimmt werden.
Weiterhin vorteilhaft ist die stabförmige Messsonde mehrteilig und segmentiert ausgebildet, und zwar weist diese mehrere Messsegmente auf, die näherungsweise gleichmäßig um die Längsachse der stabförmige Messsonde angeordnet sind und mit zumindest einem entlang der Längsachse verschiebbaren Spreizkegelelement zusammenwirken. Der Durchmesser der stabförmigen Messsonde ist durch Spreizung der Messsegmente mittels des Spreizkegelelements radial nach außen einstellbar. Die beschriebene stabförmige Messsonde wird in einem bereits angelegten Implantatbohrstollen eingeführt und deren Messsegmente über das Spreizkegelelement derart auseinander gedrückt bzw. gespreizt, dass eine Vergrößerung des Sondendurchmessers im Implantatbohrstollen auftritt. Es besteht hierbei ein linearer Zusammenhang zwischen dem Stellweg des Spreizkegelelementes und der Vergrößerung des Sondendurchmessers.
Weiterhin vorteilhaft weist die Messeinheit eine Mikrometerschraubeneinheit, die über Verbindungsmittel mit dem Spreizkegelelement in Wirkverbindung steht. Hierbei ist der Weg des Spreizkegelelementes zumindest näherungsweise über eine in der Mikrometerschraubeneinheit vorgesehene Mikrometerskala ablesbar. Die Verbindungsmittel bestehen hierbei beispielsweise aus zumindest einem Verbindungsgestänge und einem Kraftumleitungselement bestehen.
Weiterhin vorteilhaft weist die Messeinheit zumindest eine Kraftaufnehmereinheit zur Anzeige der Messkraft auf, wobei die zumindest eine Kraftaufnehmereinheit und die Verbindungsmittel in einem ähnlich einem zahnärztlichen Handstück ausgebildeten Gehäuse aufgenommen sind.
Weitere vorteilhafte Weiterbildungen der Neuerung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche. Zudem ergeben sich Weiterbildungen, Vorteile und zusätzliche Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung auch aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen und aus den Figuren. Dabei sind alle beschriebenen und/oder bildlich dargestellten Merkmale für sich oder in beliebiger Kombination grundsätzlich Gegenstand der Erfindung, unabhängig von ihrer Zusammenfassung in den Ansprüchen oder deren Rückbeziehung. Auch wird der Inhalt der Ansprüche zu einem Bestandteil der Beschreibung gemacht.
Die Erfindung wird im Folgenden an Ausführungsbeispielen mittels Figuren näher beschrieben. Es zeigen:
1 beispielhaft eine Teilschnittdarstellung durch eine erfindungsgemäße Messvorrichtung in der Form eines zahnärztlichen Handgerätes,
2 beispielhaft einen Quer- und Längsschnitt durch eine stabförmige Messsonde im geschlossenen Zustand,
3 beispielhaft einen Quer- und Längsschnitt durch eine stabförmige Messsonde im gespreizten Zustand, und
4 beispielhaft in einem Diagramm den Verlauf der Messkraft F über dem Stellweg S für unterschiedliche Knochenersatzmaterialien.
In 1 ist beispielhaft eine Messvorrichtung 1 zur intraoperativen Bestimmung der Knochenqualität, unter anderem der Knochendichte eines Knochenabschnittes 2 in schematischer Darstellung gezeigt. Der Knochenabschnitt 2 kann beispielsweise derjenige Abschnitt eines Alveolarknochens sein, in welchen ein zahnärztliches Implantat, insbesondere eine künstliche Zahnwurzel eingesetzt werden soll.
Ein derartiger Knochenabschnitt 2 umfasst eine äußere Knochenhülle („Kortikalis”) 2' und einen innen liegenden Knochenbereich („Spongiosa”) 2'', welcher von der Knochenhülle umschlossen wird.
Am Implantatort wird durch den Operateur in den Knochenabschnitt 2 ein Bohrstollen 5 gebohrt, welcher eine Seitenwand 5' und einen Bodenabschnitt 5'' aufweist. Der Bodenabschnitt 5'' befindet sich hierbei im Bereich der Spongiosa 2''. Der Bohrstollen 5 ist zur Aufnahme des zahnärztlichen Implantates, insbesondere der künstlichen Zahnwurzel vorgesehen, welche in diesen vorzugsweise eingeschraubt oder auf sonstige geeignete Weise darin befestigt wird. Im Rahmen dessen ist die Ermittlung der Knochenqualität, insbesondere der Knochendichte am Implantatort von maßgeblicher Bedeutung, da diese wesentlich die Versorgungsplanung sowie den Zeitpunkt der Implantatbelastung mitbestimmt.
Zur intraoperativen Bestimmung der Knochenqualität, insbesondere Knochendichte des Knochenabschnittes 2 ist erfindungsgemäß die in 1 beispielhaft dargestellte Messvorrichtung 1 vorgesehen, die im Wesentlichen aus einer Messeinheit 3 und einer mit dieser in Wirkverbindung stehenden stabförmigen Messsonde 4 besteht.
In 2 und 3 ist beispielhaft eine Schnittdarstellung sowohl im Längs- als auch im Querschnitt durch die stabförmige Messsonde 4 mit unterschiedlichen ausgeweiteten Durchmessern D, D' dargestellt, und zwar im geschlossenen und maximal gespreizten Zustand. Zur intraoperativen Bestimmung der Knochendichte wird zumindest das freie Ende 4' – wie beispielsweise in 1 dargestellt – der stabförmigen Messsonde 4 in den Bohrstollen 5 eingebracht.
Erfindungsgemäß ist bei der Messvorrichtung 1 der Durchmesser D; D' der stabförmigen Messsonde 4 zur Beaufschlagung des Bohrstollens 5 mit zumindest einer Messkraft F über die Messeinheit 3 einstell- bzw. veränderbar, und zwar vorzugsweise vergrößert. Durch eine Vergrößerung des Durchmessers D der stabförmigen Messsonde 4 nach dem Einführen in den Bohrstollen 5 wird eine vorzugsweise radial von der Längsachse L nach außen wirkende Messkraft F erzeugt, die im Wesentlichen auf die Seitenwände 5' des Bohrstollens 5 einwirkt.
Die stabförmige Messsonde 4 ist hierzu vorzugsweise mehrteilig und segmentiert ausgebildet, und zwar weist diese mehrere Messsegmente 6, 6' sowie zumindest ein Spreizkegelelement 7 auf, welches entlang der Längsachse L der stabförmigen Messsonde 4 verschiebbar ausgebildet ist.
Die das Spreizkegelelement 7 umgebenden Messsegmente 6, 6' sind näherungsweise gleichmäßig um die Längsachse L der stabförmigen Messsonde 4 verteilt angeordnet, und zwar vorzugsweise konzentrisch zu dieser. Diese sind beispielsweise am freien Ende 4' der stabförmigen Messsonde 4 im Querschnitt kreissegmentförmig ausgebildet, so dass die Gesamtheit der Messsegmente 6, 6' bei aneinander anliegenden Längsseiten im Querschnitt eine Kreisfläche bildet.
Durch ein Verschieben des Spreizkegelelementes 7 entlang der Längsachse L und zwar in Richtung des Bodenabschnittes 5'' des Bohrstollens 5 erfolgt ein Spreizen der Messsegmente 6, 6' radial nach außen in Richtung der Seitenwand 5' des Bohrstollens 5. Alternativ kann auch ein Verschieben bzw. Ziehen des Spreizkegelelementes 7 entlang der Längsachse L aus dem Bohrstollens 5 erfolgen, wodurch ebenfalls ein Spreizen der Messsegmente 6, 6' radial nach außen in Richtung der Seitenwand 5' des Bohrstollens 5 bewirkt wird.
Über das Spreizen der Messsegmente 6, 6' mittels des Spreizkegelelementes 7 ist somit der Durchmesser D der stabförmigen Messsonde 4 zumindest im Bereich des freien Endes 4' einstell- bzw. veränderbar. In der stabförmigen Messsonde 4 wird somit ein entlang der Längsachse L erfolgtes Verschieben des Spreizkegelelementes 7, und zwar um einen Stellweg S in eine von der Längsachse L radial nach außen gerichtete Bewegung der Messsegmente 6, 6' umgesetzt, über welche – nachdem die Messsegmente 6, 6' an den Seitenwänden 5' des Bohrstollens 5 anliegen – eine Messkraft F auf den Knochenabschnitt 2, insbesondere dessen Seitenwände 5' übertragen wird. Durch die Wahl der Eindringtiefe des Spreizkegelelementes 7 in den Bohrstollen 5 kann sowohl die Qualität der äußeren Knochenhülle („Kortikalis”) 2' als auch des innen liegenden Knochenbereiches („Spongiosa”) 2'' vermessen werden.
Die Gesamtheit der Messsegmente 6, 6' schließt zur Führung und/oder Aufnahme des vorzugsweise stabförmigen Spreizkegelelementes 7 einen Führungskanal 4'' ein, welcher in Richtung des freien Endes 4' der stabförmigen Messsonde 4 trichterartig zuläuft, so dass ein Verschieben des stabförmigen Spreizkegelelementes 7 in Richtung des freien Endes 4' der stabförmigen Messsonde 4 das radiale Spreizen der Messsegmente 6, 6' nach außen bewirkt.
Hierzu sind die Messsegmente 6, 6' vorzugsweise fächerartig um die Längsachse L in einem dem freien Ende 4' gegenüberliegenden Halte- und Befestigungsabschnitt 12miteinander verbunden, der eine Bohrung 12' zur Führung des Spreizkegelelementes 7 entlang der Längsachse L aufweist. Hierbei geht der Führungskanal 4'' in die Bohrung 12' über bzw. diese sind achsgleich zueinander angeordnet.
Der Halte- und Befestigungsabschnitt 12 der stabförmigen Messsonde 4 ist vorzugsweise ringförmig bzw. hülsenartig ausgebildet und weist an der Außenseite beispielsweise einen Gewindeabschnitt auf. Die Spreizung der stabförmigen Messsonde 4 und die dadurch bedingte Kraftübertragung auf die Seitenwände 5' des Bohrstollens 5 im Bereich der stabförmigen Messsonde 4 sind u. a. vom dem mit Längsachse L eingeschlossenen Winkel w des trichterartig zulaufenden Innenseite der Messsegmente 6, 6' und/oder der Ausbildung des mit diesen zusammenwirkenden freien Ende 7' des Spreizelementes 7 abhängig.
Ferner weist das Spreizkegelelement 7 in dem vom Halte- und Befestigungsabschnitt 12 nach außen, in Richtung der Längsachse L abstehenden Abschnitt einen ringförmigen Anschlag 7'' auf, über welchen die maximale Eindringtiefe des Spreizkegelelementes 7 in den Führungskanal 4'' vorgebbar ist, und zwar ist das stabförmige Spreizkegelelement 7 näherungsweise so weit in den Führungskanal 4'' einführbar, bis sich das freie Ende 7' des Spreizkegelelementes 7 leicht oberhalb der das freie Ende 4' des stabförmigen Messsonde 4 bildenden kreissegmentförmigen Unterseiten der Messsegmente 6, 6' befindet. Hierdurch ist die maximale Spreizung der Messsegmente 6, 6' und somit ein maximaler Durchmesser D' einstellbar. In 2 ist beispielhaft die stabförmige Messsonde 4 im geschlossenen Zustand und in 3 im maximal ausgeweiteten Zustand dargestellt.
In einer bevorzugten Ausführungsform weist der Halte- und Befestigungsabschnittes 12 eine zur Längsachse L konzentrische, sich an die Bohrung 12' anschließende weitere Bohrung 12'' auf, deren Durchmesser größer als der Durchmesser der Bohrung 12' gewählt ist, so dass ein stufenartiger Anschlag entsteht. Die weitere Bohrung 12'' ist zur Aufnahme eines Federelementes 14, insbesondere einer Spiralfeder ausgebildet, welche das Spreizkegelelementes 7 zumindest abschnittsweise umschließt. Der äußere Rand der weiteren Bohrung 12'' bildet hierbei einen Anschlag für den ringförmigen Anschlag 7''aus, wobei das Federelement 14 zwischen dem stufenartigen Anschlag im Übergangsbereich der Bohrungen 12', 12'' und dem ringförmigen Anschlag 7'' verspannt ist. Hierdurch wird das Spreizkegelelement 7 mit einer entgegen dem Stellweg S bzw. dessen Stellrichtung wirkende Vorspannung beaufschlagt wird.
Weiterhin weist die Messeinheit 3 zumindest eine Mikrometerschraubeneinheit 8 auf, die über Verbindungsmittel 9, 9' mit dem Spreizkegelelement 7 in Wirkverbindung stehen. Die Mikrometerschraubeneinheit 8 kann in einer alternativen Ausführungsform einen Motor mit Vorschubspindel oder einen sonstigen Linearmotoreinheit umfassen.
Besonders bevorzugt sind die Verbindungsmittel durch ein Verbindungsgestänge 9 und ein Kraftumleitungselement 9' gebildet, die in einem Gehäuse 10, welches ähnlich einem zahnärztlichen Handstück ausgebildet ist, aufgenommen sind. Ferner ist zwischen dem Verbindungsgestänge 9 und dem Kraftumleitungselement 9' eine Kraftaufnehmereinheit 11 zur Anzeige der auf den Knochenabschnitt aktuell einwirkenden Messkraft F vorgesehen, welche ebenfalls im Gehäuse 10 aufgenommen ist.
Im freien Endabschnitt 10' des Gehäuses 10 ist die stabförmige Messsonde 4 vorzugsweise mittels eines Steckanschlusses lösbar befestigt, und zwar derart, dass eine Wirkverbindung zwischen dem Kraftumleitungselement 9' und dem Spreizkegelelement 7 hergestellt ist. Durch die abnehmbar ausgebildete stabförmige Messsonde 4 ist ein einfaches Wechseln der Sonde möglich, insbesondere zu Reinigungs- und/oder Wartungszwecken.
Das Kraftumleitungselement 9' ist in einer bevorzugten Ausführungsform mehrteilig ausgebildet und besteht aus einem Gestängeelement und einer Vielzahl von kugelartigen Elementen, welche im freien Endabschnitt 10' des Gehäuses 10 geführt sind. Hierdurch ist eine Übertragung der von der Mikrometerschraubeneinheit 8 erzeugten Stellbewegung auch entlang einer nicht linearen bzw. kurvenförmigen Bewegungsbahn möglich. Alternativ kann auch eine Kraftumleitung mittels einer hierzu vorgesehenen Hebelmechanik erfolgen.
Das Gestängeelement 9 ist mit der Kraftaufnehmereinheit 11 verbunden und überträgt die von diesem aufgenommene Stellbewegung S auf die kugelartigen Elemente oder Hebelmechanik, welche diese wiederum auf das stabförmige Spreizkegelelement 7 steuern.
Besonders bevorzugt ist hierzu der das Kraftumleitungselement 9' bildende freie Endabschnitt 10' des Gehäuses 10 zumindest teilweise gebogen ausgebildet, um eine einfache Handhabung der Messvorrichtung 1 im Mundbereich des Patienten zu ermöglichen.
Gemäß dem erfindungsgemäßen Messverfahren zur intraoperativen Bestimmung der Knochenqualität, insbesondere Knochendichte eines Knochenabschnittes 2 mittels der zuvor beschriebenen Messvorrichtung 1 wird die stabförmige Messsonde 4 in den Bohrstollen 5 zumindest teilweise eingebracht und durch eine Änderung, insbesondere Vergrößerung des Durchmessers D der stabförmigen Messsonde 4 der Bohrstollen 5 mit zumindest einer Messkraft F beaufschlagt. Anschließend wird der sich durch die Änderung des Durchmessers D ergebende Messkraftverlauf F gemessen und abhängig davon die Knochenqualität, insbesondere Knochendichte des Knochenabschnittes 2 bestimmt.
Hierzu werden die Messsegmente 6, 6' der vorzugsweise als zahnärztliches Handgerät ausgebildete Messvorrichtung 1 über das stabförmige Spreizkegelelement 7 in radialer Richtung bezogen auf die Längsachse L der stabförmige Messsonde 4 gespreizt und somit eine Vergrößerung des Durchmessers D der stabförmigen Messsonde 4 erreicht. Der hierzu erforderliche Stellweg S wird durch eine Betätigung, insbesondere ein Verdrehen der in 1 beispielhaft dargestellten Mikrometerschraubeneinheit 8 um die Längsachse LA der Messvorrichtung 1 erzeugt, wobei über eine der Mikrometerschraubeneinheit 8 zugeordnete Mikrometerskala 13 der Stellweg S angezeigt wird.
Die Mikrometerschraubeneinheit 8 steht mit dem Verbindungsgestänge 9 in Wirkverbindung, welches über das Kraftaufnehmereinheit 11 und das Kraftumleitungselement 9' mit dem stabförmigen Spreizelement 7 in Wirkverbindung steht, und zwar derart, dass die von der Mikrometerschraubeneinheit 8 erzeugte Stellweg S näherungsweise linear auf das stabförmige Spreizelement 7 übertragen wird. Somit entspricht der auf der Mikrometerskala 13 angezeigte Stellweg S näherungsweise dem vom stabförmigen Spreizelement 7 zurückgelegten Stellweg.
Die Kraftaufnehmereinheit 11 ist zur Anzeige der Messkraft F ausgebildet, so dass über diese die zum Spreizen der Messsegmente 6, 6' aufgebrachte Messkraft F erfassbar ist. Somit sind mittels der erfindungsgemäßen Vorrichtung sowohl der Stellweg S und die zugehörige Messkraft F erfassbar und es kann abhängig davon die Knochenqualität, insbesondere Knochendichte des Knochenabschnittes 2 bestimmt werden, und zwar beispielsweise mittels eines vorgegebenen Kennlinienfeldes.
4 zeigt beispielhaft in einem Diagramm den Zusammenhang zwischen dem Stellweg S in Millimeter und der Messkraft F in Newton für unterschiedliche Knochenersatzmaterialien, und zwar Solid10, Cellular10, Solid20, Cellular20 sowie Solid40. Die Dichte und das Druckmodul der genannten Materialien sind der nachfolgenden Tabelle zu entnehmen:

Solid10 Cellular10 Solid20 Cellular20 Solid40

Dichte [g/cc] 0,16 0,16 0.32 0.32 0.64

Druckmodul [GPa] 0,077 0,023 0,260 0,1375 0,943
Dem Diagramm gemäß 4 ist eindeutig eine Zunahme der Messkraft F mit zunehmender Dichte des Knochenersatzmaterials zu entnehmen. So ist beispielsweise für ein Beaufschlagung des Knochenersatzmaterials Solid40 mit einer Messkraft F = 100 N ein Stellweg von S = 5,5 mm erforderlich, wohingegen hierzu beim Knochenersatzmaterial Solid10 ein Stellweg von S = 10 mm zu veranschlagen ist. Dies zeigt, dass der Stellweg S eindeutig von der Knochenqualität bzw. Knochendichte des jeweiligen Knochenersatzmaterials abhängig ist.
Die Erfindung wurde voranstehend an einem Ausführungsbeispiel beschrieben. Es versteht sich, dass zahlreiche Modifikationen und Änderungen der Erfindung möglich sind, ohne dass hierdurch der Erfindungsgedanke verlassen wird.
Bezugszeichenliste

1: Messvorrichtung
2: Knochenabschnitt
2': äußere Knochenhülle („Kortikalis”)
2'': innen liegenden Knochenbereich („Spongiosa”)
3: Messeinheit
4: stabförmige Messsonde
4': freies Ende
4'': Führungskanal
5: Bohrstollen
5': Seitenwand
5'': Bodenabschnitt
6, 6': Messsegmente
7: Spreizelement
7': freies Ende
7'': ringförmiger Anschlag
8: Mikrometerschraubeneinheit
9: Verbindungsgestänge
9': Kraftumleitungselement
10: Gehäuse
10': freies Ende
10'': Gehäuseabschnitt
11: Kraftaufnehmereinheit
12: Halte- und Befestigungsabschnitt
12': Bohrung
13: Mikrometerskala
14: Federelement
D, D': Durchmesser
F: Kraft
L: Längsachse
LA: Längsachse
S: Stellweg bzw. Stellbewegung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 10018769 A1 [0008]

Claims

Messvorrichtung zur intraoperativen Bestimmung der Knochenqualität eines Knochenabschnittes (2) bestehend aus zumindest einer Messeinheit (3), die mit einer stabförmigen Messsonde (4) in Wirkverbindung steht, wobei die stabförmige Messsonde (4) zur intraoperativen Bestimmung der Knochenqualität in einen Bohrstollen (5) im zu untersuchenden Knochenabschnitt (2) zumindest teilweise eingebracht ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchmesser (D, D') der stabförmigen Messsonde (4) zur Beaufschlagung des Knochenabschnittes (2) mit zumindest einer Messkraft (F) über die Messeinheit (3) veränderbar, insbesondere vergrößerbar ist.
Messvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die stabförmige Messsonde (4) mehrteilig und segmentiert ausgebildet ist.
Messvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das die stabförmige Messsonde (4) mehrere Messsegmente (6, 6') aufweist.
Messvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Messsegmente (6, 6') näherungsweise gleichmäßig um die Längsachse (L) der stabförmige Messsonde (4) angeordnet sind.
Messvorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die stabförmige Messsonde (4) zumindest ein entlang der Längsachse (L) verschiebbares, vorzugsweise stabförmiges Spreizkegelelement (7) aufweist.
Messvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Spreizkegelelement (7) mit den Messsegmenten (6, 6') in Wirkverbindung steht.
Messvorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchmesser (D, D') der stabförmigen Messsonde (4) durch Spreizung der Messsegmente (6, 6') radial nach außen bezogen auf die Längsachse (L) mittels des Spreizkegelelements (7) einstellbar ist.
Messvorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Messeinheit (3) eine Mikrometerschraubeneinheit (8) aufweist, die über Verbindungsmittel (9, 9') mit dem Spreizkegelelement (7) in Wirkverbindung stehen.
Messvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungsmittel aus zumindest einer Verbindungsgestänge (9) und einem Kraftumleitungselement (9') bestehen.
Messvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Messeinheit (3) zumindest eine Kraftaufnehmereinheit (11) zur Anzeige der Messkraft aufweist.
Messvorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Kraftaufnehmereinheit (11) und die Verbindungsmittel (9, 9') in einem ähnlich einem zahnärztlichen Handstück ausgebildeten Gehäuse (10) aufgenommen sind.
Messvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die stabförmigen Messsonde (4), insbesondere die Messsegmente (6, 6') und das Spreizkegelelement (7) lösbar mit einem freien Endabschnitt (10') des Gehäuses (10) verbunden sind.
Messverfahren zur intraoperativen Bestimmung der Knochenqualität eines Knochenabschnittes mittels einer Messvorrichtung (1) bestehend aus zumindest einer Messeinheit (3), die mit einer stabförmigen Messsonde (4) in Wirkverbindung steht, bei dem die stabförmige Messsonde (4) zur intraoperativen Bestimmung der Knochenqualität in einen Bohrstollen (5) im zu untersuchenden Knochenabschnitt (2) zumindest teilweise eingebracht wird, dadurch gekennzeichnet, dass durch eine Änderung des Durchmessers (D, D') der stabförmigen Messsonde (4) der Bohrstollen mit einer Messkraft (F) beaufschlagt wird und dass die sich durch die Änderung des Durchmessers (D, D') ergebende Änderung der Messkraft (F) gemessen wird und dass abhängig von der gemessenen Änderung der Messkraft (F) die Knochenqualität, insbesondere Knochendichte des Knochenabschnittes bestimmt wird.
Messverfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchmesser (D, D') durch Spreizung von Messsegmenten (6, 6') der stabförmigen Messsonde (4) im Bohrstollen (5) verändert wird, wodurch eine radial zur Längsachse (L) der stabförmigen Messsonde (4) auf die Seitenwand (5') des Bohrstollens (5) einwirkende Messkraft (F) erzeugt wird.
Messverfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Spreizung der Messsegmente (6, 6') abhängig von einer in der Messeinheit (3) erzeugten Stellbewegung, insbesondere einem Stellweg (S) erfolgt.
Messverfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Stellbewegung, insbesondere der Stellweg (S) durch Betätigung einer in der Messvorrichtung (1) vorgesehenen Mikrometerschraubeneinheit (8) erzeugt wird, wobei der Stellweg (S) über Verbindungsmittel (9, 9') auf die stabförmige Messsonde (4) übertragen wird, und zwar ein verschiebbar zur Längsachse (L) vorgesehenes Spreizelement (7), welches in Wirkverbindung mit den Messsegmenten (6, 6') steht.
Messverfahren nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Stellweg (S) über eine Mikrometerskala (13) und die Messkraft (F) über eine Kraftaufnehmereinheit (11), welche jeweils Teil der Messvorrichtung (1) sind, gemessen werden.