DE102014113658A1 - Vorrichtung zur Repositionierung von Knochenfrakturfragmenten - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung (10) zur Repositionierung von Knochenfrakturfragmenten, wobei die Vorrichtung (10) eine Trägereinheit (16) sowie einen ersten Arm (12) und einen zweiten Arm (14) umfasst. Ferner hat die Vorrichtung (10) eine elektrische Antriebseinheit (56) zum Verstellen des ersten Arms (14) sowie eine Betätigungseinheit (60) zum manuellen Steuern der Verstellung des zweiten Arms (14) über die elektrische Antriebseinheit (56).

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Repositionierung von Knochenfrakturfragmenten, die eine Trägereinheit, einen an der Trägereinheit befestigten ersten Arm zum Halten eines ersten Knochenfrakturfragmentes und einen an der Trägereinheit befestigten zweiten Arm zum Halten eines zweiten Knochenfrakturfragmentes umfasst.
  • Die Fraktur der menschlichen Extremitäten ist meist auf ein Unfallgeschehen zurückzuführen. Die Repositionierung und Stabilisierung der Fragmente sind daher meist ungeplante chirurgische Eingriffe. Sofern der Zustand des Patienten, insbesondere der Kreislauf des Patienten, stabil ist wird der Operateur unter Zuhilfenahme verschiedener Hilfsmittel die Fraktur versorgen. Standardmäßig werden je nach Fraktur und Anzahl der Fragmente unterschiedliche/s Osteosynthesematerial und -verfahren verwendet. Es sind sowohl Platten als auch Markraumnägel üblich. Damit der Markraumnagel bzw. die Platte korrekt angebracht werden kann, müssen die Fragmente zueinander ausgerichtet bzw. repositioniert werden. Die Qualität der Ausrichtung ist entscheidend für das Ergebnis der Therapie und kann postoperativ nicht mehr verändert werden. Ausschließlich ein weiterer medizinischer Eingriff kommt zu Korrekturzwecken in Betracht. Da die Knochenfragmente immer innerhalb der Weichteile der Extremitäten liegen, können die Fragmente nur unter Zuhilfenahme von Röntgenbildverstärkern genau repositioniert werden. Erschwerend kommt hinzu, dass die den Knochen umgebenden Muskeln kontraktieren und so die Bruchstücke in einer unnatürlichen Ausrichtung zu liegen kommen.
  • Um die Fragmente korrekt auszurichten, müssen von außen auf die Fragmente Kräfte eingeleitet werden. Diese müssen für die Dauer der Verschraubung der Platten bzw. der Einbringung der Markraumnägel konstant gehalten werden.
  • Eine ungenaue Ausrichtung der Fragmente führt zur recht großen rotativen Fehlorientierungen der Fragmente zueinander, welche postoperativ nicht mehr geändert werden können. Wegen des hohen Aufwandes und medizinischen Risikos eines Korrektureingriffes werden rotatorische Fehlstellungen in großem Umfang toleriert. Dies stellt eine suboptimale Versorgung des Patienten dar.
  • Eine erste Möglichkeit zum Ausrichten der Knochenfrakturfragmente ist es, dass ein Assistenzarzt damit beauftragt die Kräfte einzuleiten und die Fragmente durch Ziehen und Ausrichten des distalen Endes der Extremität zu repositionieren. Währenddessen richtet und befestigt der Operateur unter Zuhilfenahme eines Röntgenbildverstärkers das Osteosynthesematerial. Hierbei stehen der Assistenzarzt und der Operateur dauerhaft sehr nahe an der Röntgenquelle und sind erhöhter Strahlenbelastung ausgesetzt. Insbesondere durch ständige kleinere Bewegungen des Assistenzarztes muss das Röntgenbild stetig aktualisiert werden.
  • Problematisch hieran ist, dass die Ausrichtung der Knochen zueinander mit einem rotativen Fehler erfolgen kann, welcher intraoperativ nicht erkannt wird. Eine Fehlstellung von bis zu 15° wird daher als akzeptabel angesehen. Für den Patienten bedeutet dies beispielsweise eine Innenrotation bzw. Außenrotation des Fußes von bis zu 15°, was postoperativ zu Komplikationen bzw. erhöhtem Gelenkverschleiß führen kann.
  • Bei der Fraktur der unteren Extremitäten bietet es sich auch an, den Patienten auf einem Extensionstisch zu lagern und die Distraktionskräfte über diesen auf den Patienten einzuleiten. Der Vorteil hierbei ist, dass die Repositionierung der Extremität wesentlich stabiler ist.
  • Nachteilig ist, dass die präoperative Lagerung aufwändig ist und bei politraumatisierten Patienten teilweise kontraindiziert ist. Auch wurde von Nervenschädigungen und Weichteilläsionen im Perineum berichtet.
  • Eine weitere Möglichkeit ist die Verwendung von mechanischem Fixateur Externe. Hierbei handelt es sich um eine mechanische Vorrichtung, bei der die Fragmente mittels Schanzschen Schrauben/Kirschnerdrähte über extrakorporale Stangen zueinander fixiert sind. Es sind Systeme bekannt, bei denen die Stangen mittels Spindeln eingestellt werden können.
  • Eine weitere Möglichkeit ist die Verwendung von robotischen Assistenzsystemen. Hierbei wird meist das distale Fragment der Frakturfragmente über geeignete Befestigungs- und oder Greifersysteme gegenüber den proximalen Fragment mittels eines robotischen Systems positioniert. Nachteilig hieran ist, dass dies ein sehr zeitaufwändiges Vorgehen ist, da die Roboter sowie ein entsprechendes optisches Navigationssystem initialisiert und registriert werden müssen. Meistens benötigt man für diese Prozesse 3D Röntgenbildaufnahmen wie sie nur mittels der CT angefertigt werden können. Eine solche Technik kann also nur dann eingesetzt werden, wenn 3D Röntgenaufnahmen mit Referenzkörpern zur Verfügung stehen, die Spezialisten, welche die Anlagen sicher bedienen können, vor Ort sind und der Zustand des Patienten nicht gefährdet bzw. stabil ist.
  • Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung zur Repositionierung von Knochenfrakturfragmenten anzugeben, mit deren Hilfe auf einfache Weise eine genaue Repositionierung der Knochenfrakturfragmente möglich ist.
  • Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
  • Erfindungsgemäß weist die Vorrichtung eine elektrische Antriebseinheit zum Verstellen des zweiten Arms auf. Ferner hat die Vorrichtung ein Betätigungselement zum Steuern der Verstellung des zweiten Arms über diese elektrische Antriebseinheit.
  • Hierdurch wird erreicht, dass die Repositionierung der Knochenfrakturfragmente relativ zueinander auf einfache Weise über die Vorrichtung automatisch ausgeführt werden kann. Hierzu wird das erste Knochenfrakturfragment an dem ersten Arm befestigt und das zweite Knochenfrakturfragment an einem zweiten Arm. Anschließend wird das zweite Knochenfrakturfragment über die Antriebseinheit mit Hilfe der Betätigungseinheit motorisch in die gewünschte Position verfahren.
  • Dies hat den Vorteil, dass die zur Repositionierung notwendigen Kräfte nicht manuell aufgebracht werden müssen, wodurch eine wesentlich genauere Repositionierung erfolgen kann und somit Fehlstellungen vermieden werden. Darüber hinaus muss sich keine Person während der Repositionierung im Röntgenbereich aufhalten.
  • Gegenüber robotischen Systemen hat die Vorrichtung den Vorteil, dass sie wesentlich einfacher und kompakter aufgebaut ist.
  • Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist an dem der Trägereinheit abgewandten Ende des ersten Arms eine erste Halteeinheit zum Halten von Schanzschen Schrauben und/oder an dem der Trägereinheit abgewandten Ende des zweiten Arms eine zweite Einheit zum Halten von Schanzschen Schrauben vorgesehen. Auf diese Weise können die Schanzschen Schrauben, die in die Knochenfrakturfragmente zuvor eingebracht wurden, auf einfache Weise an den Armen befestigt werden, so dass dann über die Ausrichtung der Arme relativ zueinander die über die Schanzschen Schrauben gehaltenen Knochenfrakturfragmente in die gewünschte Position gebracht werden.
  • Es ist besonders vorteilhaft, wenn mit Hilfe der Antriebseinheit der zweite Arm derart verstellbar ist, dass die Position der zweiten Antriebseinheit relativ zur Trägereinheit beliebig verstellbar ist, d. h. in möglichst alle Richtungen verstellbar ist.
  • Der zweite Arm ist hierzu mit Hilfe der Antriebseinheit insbesondere derart in seiner Position und Ausrichtung verstellbar, dass die zweite Halteeinheit um alle sechs Freiheitsgrade des dreidimensionalen Raums verstellbar ist. Somit kann die zweite Halteeinheit insbesondere entlang dreier orthogonal zueinander stehenden Achsen bewegt und um alle drei Achsen ebenfalls gedreht werden. Hierdurch wird erreicht, dass eine beliebige Ausrichtbarkeit der Knochenfrakturfragmente möglich ist, so dass jede notwendige Position eingestellt werden kann.
  • Ferner umfasst die Trägereinheit insbesondere eine Befestigungseinheit zum Befestigen der Vorrichtung an einem Operationstisch. Dies hat den Vorteil, dass die Vorrichtung immer dann, wenn sie gebraucht wird, an dem entsprechenden Operationstisch angebracht werden kann. Die Befestigungseinheit ist insbesondere derart ausgebildet, dass eine reibschlüssige Verbindung erfolgt, so dass auch beim Ändern der Position des Patienten die Kräfte in etwa konstant bleiben.
  • Darüber hinaus ist die Befestigungseinheit insbesondere derart ausgebildet, dass sie ein Gelenk aufweist, durch das die Vorrichtung relativ zum Operationstisch um mindestens eine Achse gedreht werden kann, so dass insbesondere die Beine entsprechend abgespreizt werden können.
  • Die Befestigungseinheit ist insbesondere derart ausgebildet, dass die Vorrichtung an standardmäßigen Schnittstellen zur Aufnahme von Beinplatten angebracht werden kann.
  • Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform umfasst der erste Arm mindestens ein manuell verstellbares Gelenk. Vorzugsweise sind mehrere manuell verstellbare Gelenke vorgesehen. Hierdurch wird erreicht, dass auch die Position und Ausrichtung der ersten Halteeinheit verändert werden kann, so dass die notwendige Positionierung des ersten Knochenfrakturfragmentes erfolgen kann. Insbesondere sind manuell betätigbare Feststelleinheiten zum Feststellen der Gelenke des ersten Arms an den Gelenken vorgesehen, so dass nach dem manuellen Ausrichten des ersten Arms dieser in der gewünschten Position fixiert werden kann.
  • Der erste Arm ist somit insbesondere rein manuell verstellbar. Bei einer alternativen Ausführungsform der Erfindung kann auch eine weitere elektrische Antriebseinheit, insbesondere ein Motor oder mehrere Motoren, für das Verstellen des ersten Arms vorgesehen sein.
  • Das Gelenk bzw. die Gelenke des ersten Arms sind insbesondere derart ausgebildet, dass die erste Halteeinheit um sechs Freiheitsgrade verstellt werden kann.
  • Bei dem ersten Arm kann es sich insbesondere um einen Arm handeln, wie dieser in dem Patent DE 102 09 209 B4 oder in der Patentanmeldung DE 10 2012 112 716 A1 beschrieben ist. Der jeweilige Aufbau und die jeweiligen Funktion der Arme werden hiermit durch Bezugnahme aus dem Patent DE 102 09 209 B4 und der Patentanmeldung DE 10 2012 112 716 A1 in die vorliegenden Beschreibung aufgenommen.
  • Ferner ist es vorteilhaft, wenn die Trägereinheit eine Schiene umfasst und wenn der zweite Arm einen Schlitten umfasst, der auf der Schiene in Richtung der Längsachse der Schiene verfahrbar gelagert ist. Das Verfahren des Schlittens und somit des zweiten Armes auf der Schiene erfolgt insbesondere mit Hilfe der elektrischen Antriebseinheit.
  • Die elektrische Antriebseinheit weist hierzu insbesondere einen ersten Motor auf, der mit einer Spindel in Eingriff ist, über die der Schlitten entlang der Schiene verfahren werden kann.
  • Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfasst auch der zweite Arm mehrere Gelenke, wobei insbesondere jedem Gelenk ein Motor zum Verstellen des Gelenkes zugeordnet ist. Insbesondere sind diese Motoren der elektrischen Antriebseinheit jeweils unmittelbar an dem Gelenk angeordnet, so dass keine aufwändigen Kraftübertragungen über größere Strecken notwendig ist, was zu einer Fehleranfälligkeit führen würde und verschmutzungsanfällig wäre.
  • Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist der zweite Arm ein erstes, ein zweites sowie ein drittes Gelenk auf. Ferner hat der zweite Arm mindestens zwei Verbindungsplatten. Das erste Gelenk verbindet die erste Verbindungsplatte gelenkig mit dem Schlitten. Die erste Verbindungsplatte ist zwischen dem ersten und dem zweiten Gelenk angeordnet, wobei das zweite Gelenk die erste und die zweite Verbindungsplatte gelenkig miteinander verbindet. An dem dem zweiten Gelenk abgewandten Ende der zweiten Verbindungsplatte ist das dritte Gelenk angeordnet, an dem insbesondere wiederum die zweite Halteeinheit befestigt ist.
  • Auf diese Weise wird auf besonders einfache und kompakte Art ein robuster Arm geschaffen, der motorisch verstellbar ist und ein Bewegen der zweiten Halteeinheit und somit des zweiten Knochenfrakturfragmentes in alle sechs Freiheitsgrade des dreidimensionalen Raumes ermöglicht.
  • Die die Betätigungseinheit ansteuernde elektrische Antriebseinheit zum Verstellen des zweiten Haltearmes ist insbesondere im Bereich des dritten Gelenkes angeordnet und befindet sich somit insbesondere an dem der Trägereinheit abgewandten Ende des zweiten Armes.
  • Die Betätigungseinheit ist hierbei insbesondere derart ausgebildet, dass bei ihrer Betätigung in eine vorbestimmte Richtung der zweite Arm entsprechend in diese Richtung bewegt bzw. gedreht wird. Durch die Befestigung am Ende des zweiten Armes wird somit eine intuitive Steuerung erreicht, d. h. dass die Bedienperson das Betätigungselement einfach nur so bewegen muss, wie auch der zweite Arm bewegt werden soll. Somit ist eine genaue präzise Verstellung des zweiten Armes ohne aufwändige Einweisungen und Erfahrungen möglich.
  • Ferner ist vorteilhaft, wenn das erste Gelenk ein einwertiges Gelenk ist, d. h. dass das erste Gelenk ausschließlich eine Drehung um eine erste Drehachse erlaubt. Auch das zweite Gelenk ist einwertig und erlaub somit eine Drehung um eine zweite Drehachse. Es ist besonders vorteilhaft, wenn die erste und die zweite Drehachse parallel zueinander verlaufen.
  • Das dritte Gelenk ist insbesondere derart ausgebildet, dass es eine Verdrehung um drei orthogonal zueinander angeordnete Drehachsen ermöglicht. Eine dieser drei Drehachsen ist insbesondere parallel zur ersten und der zweiten Drehachse ausgerichtet. Somit wird über diese drei einfach und stabil aufgebauten Gelenke ein Verstellen in fünf Freiheitsgraden ermöglicht. Der sechste Freiheitsgrad wird durch das Verfahren des Schlittens und somit des zweiten Armes auf der Schiene ermöglicht.
  • Ferner ist es vorteilhaft, wenn das Betätigungselement einen Joystick umfasst, der ein einfaches und intuitives Bedienen ermöglicht. Das Betätigungselement weist insbesondere selbst sechs Freiheitsgrade auf, so dass bei einer Betätigung des Betätigungselementes um einen dieser Freiheitsgrade der Arm das Knochenfrakturfragment ebenfalls entsprechend um diesen Freiheitsgrad bewegt bzw. dreht. Als Betätigungselement ist somit insbesondere ein sogenannter 6 DoF Sensor vorgesehen, durch den Bedieneingaben zur Ansteuerung von insgesamt sechs Freiheitsgraden einfach möglich sind.
  • Ferner ist es vorteilhaft, wenn an der Trägereinheit ein Oberschenkelpolster zur Auflage eines Oberschenkels und/oder einer Unterschenkelpolster zur Auflage des Unterschenkels befestigt ist. Insbesondere sind die Befestigungen der Polster derart ausgebildet, dass die Polster abnehmbar sind. Somit kann je nach durchzuführendem Operationsschritt, beispielsweise das Einfügen eines Markraumnagels, die notwendige Abstützung des gebrochenen Beines erfolgen oder der notwendige Zugriff auf das Bein sichergestellt sein.
  • Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft einen Operationstisch, wobei an diesem Operationstisch mindestens eine Vorrichtung der zuvor genannten Art abnehmbar befestigt ist. Es ist besonders vorteilhaft, wenn die Vorrichtung über eine reibschlüssige Befestigung an dem Operationstisch befestigt ist.
  • Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung, die die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen in Zusammenhang mit den beigefügten Figuren näher erläutert.
  • Es zeigen:
  • 1 eine schematische, perspektivische Darstellung einer Vorrichtung zur Repositionierung von Knochenfrakturfragmenten;
  • 2 eine weitere schematische, perspektivische Darstellung der Vorrichtung nach 1;
  • 3 eine weitere schematische, perspektivische Darstellung der Vorrichtung nach den 1 und 2;
  • 4 eine schematische Darstellung einer Anordnung mit einem Ausschnitt eines Operationstisches und der Vorrichtung nach den 1 bis 3;
  • 5 eine Draufsicht auf die Anordnung nach 4;
  • 6 eine Draufsicht auf die Anordnung nach den 4 und 5 bei veränderter Ausrichtung der Vorrichtung zur Repositionierung der Knochenfrakturfragmente;
  • 7 eine schematische, perspektivische Darstellung der Anordnung nach 5;
  • 8 eine weitere schematische, perspektivische Darstellung der Anordnung nach den 4 bis 6 mit angebrachtem Oberschenkelpolster;
  • 9 eine schematische, perspektivische Darstellung der Anordnung nach den 4 bis 8 mit angebrachtem Oberschenkelpolster und Unterschenkelpolster;
  • 10 eine perspektivische Darstellung einer Detailansicht der Vorrichtung nach den 1 bis 3;
  • 11 eine perspektivische Darstellung einer weiteren Detailansicht der Vorrichtung nach den 1 bis 3;
  • 12 eine weitere Detailansicht der Vorrichtung nach den 1 bis 3;
  • 13 ein Ablaufplan zur Ansteuerung der Antriebe zur Repositionierung von Knochenfrakturfragmenten.
  • In den 1 bis 3 ist jeweils eine schematische, perspektivische Darstellung einer Vorrichtung 10 zur Repositionierung von Knochenfrakturfragmenten dargestellt.
  • Bei einer Fraktur von menschlichen Knochen, insbesondere von großen Hohlknochen, müssen die Fragmente zueinander ausgerichtet bzw. repositioniert werden. Erst nachdem dies geschehen ist, können die einzelnen Knochenfragmente über Platten und/oder Markraumnägel fixiert werden.
  • Die Vorrichtung 10 umfasst zur Repositionierung der Knochenfrakturfragmente einen ersten Arm 12 sowie einen zweiten Arm 14, von denen jeweils ein erstes Ende an einer Trägereinheit 16 befestigt ist. An den der Trägereinheit 16 entgegengesetzten Enden ist jeweils eine Halteeinheit 18, 20 angeordnet, an der in die Knochenfrakturfragmente eingebrachte Schanzsche Schrauben befestigt werden können.
  • Hierbei werden zunächst die Schanzschen Schrauben eines ersten Knochenfrakturfragmentes an dem ersten Arm 12, insbesondere an der erste Halteeinheit 18, befestigt. Anschließend wird die erste Halteeinheit 18 und somit das an ihr befestigte erste Knochenfrakturfragment in die gewünschte Position gebracht. Hierzu weist der erste Arm 12 drei Gelenke 22, 24, 26 auf, die manuell verstellbar sind. Die Gelenke 22, 24, 26 sind insbesondere derart ausgebildet, dass die erste Halteeinheit 18 und somit das an ihr befestigte Knochenfrakturfragment in alle drei Raumrichtungen bewegt werden kann sowie in drei Richtungen verdreht werden kann. Somit kann die Ausrichtung des ersten Knochenfrakturfragments beliebig geändert werden.
  • Anschließend wird das zweite Knochenfrakturfragment über Schanzsche Schrauben an der zweiten Halteeinheit 20 befestigt und mit Hilfe des zweiten Arms 14 ausgerichtet.
  • Auch der zweite Arm 14 weist drei Gelenke 32, 34, 36 auf, über die die Position und Ausrichtung der zweiten Halteeinheit 20 variiert werden kann.
  • Das erste Gelenk 32 ist hier über ein einwertiges Gelenk, dass eine Drehung um eine erste Drehachse 38 ermöglicht. Auch das zweite Gelenk 34 ist einwertig und ermöglicht eine Drehung um eine zweite Drehachse 40. Zwischen dem ersten und dem zweiten Gelenk ist eine erste Verbindungsplatte 42 angeordnet.
  • Ferner ist an dem zweiten Gelenk 40 eine zweite Verbindungsplatte 44 angeordnet, die über das zweite Gelenk 34 mit der ersten Verbindungsplatte 42 gelenkig verbunden ist. An dem dem zweiten Gelenk abgewandten Ende der zweiten Verbindungsplatte 44 ist das dritte Gelenk 36 angeordnet.
  • Das dritte Gelenk 36 ist als Gelenkbaugruppe mit drei separat angetriebenen Einzelgelenken ausgebildet, so dass das Gelenk 36 eine Verdrehung um drei orthogonal zueinander angeordnete Drehachsen 50, 52, 54 erlaubt.
  • Die Drehachsen 38, 40 und 50 sind insbesondere parallel zueinander angeordnet.
  • Durch den zuvor beschriebenen Aufbau wird erreicht, dass alleine schon durch die drei Gelenke 32 bis 36 ein Verstellen um fünf Freiheitsgrade möglich ist.
  • Um auch noch ein Verstellen um den verbleibenden sechsten Freiheitsgrad zu ermöglichen, ist das der zweiten Halteeinheit 20 abgewandte Ende des zweiten Armes 14 an einem auf einer Schiene der Trägereinheit 16 in Richtung des Doppelpfeiles P1 verfahrbaren Schlitten gelagert.
  • Sowohl das Verfahren des zweiten Arms 14 auf der Schiene der Trägereinheit 16 als auch das Verstellen der Gelenke 32 bis 36 erfolgt über nicht dargestellte elektrische Antrieben, die mit Hilfe einer Steuereinheit 56 gesteuert werden.
  • Bei anderen Ausführungsbeispielen können auch das erste Gelenk 32 und/oder das zweite Gelenk 34 als Gelenkbaugruppe ausgeführt sein, so dass auch diese eine Bewegung um mehr als eine Drehachse ermöglichen.
  • Die Vorrichtung 10 umfasst neben dem beschriebenen und in den Figuren gezeigten mechanischen Aufbau eine Steuer- und Bedieneinheit mit einem Betätigungselement 60, der Steuereinheit 56 und den 1 bis 9 nicht separat dargestellten elektrischen Antrieben. Die elektrischen Antriebe umfassen jeweils eine geeignete, Motorgetriebekombinationen. Es ist insbesondere ein erster elektrischer Antrieb zum Verfahren des zweiten Armes 14 auf der Schiene der Trägereinheit 16 vorgesehen. Ferner sind fünf weitere elektrische Antriebe vorhanden, wobei jeder dieser Antriebe jeweils zum Verstellen eines der Gelenke 32 bis 36 dient und unmittelbar an diesem angeordnet ist.
  • Ferner ist an dem Ende des zweiten Armes 14, an dem auch die Halteeinheit 20 angeordnet ist, ein Betätigungselement 60 angeordnet, über das die elektrische Antriebseinheit 56 gesteuert wird, so dass über dieses Betätigungselement 60 das Verstellen des zweiten Armes 14 von der Bedienperson gesteuert werden kann.
  • Bei dem Betätigungselement 60 handelt es sich insbesondere um einen sogenannten 6 DoF (Degrees of Freedom) Sensor, der selbst in sechs Freiheitsgraden betätigt werden kann, wobei bei einer Betätigung des Sensors um einen dieser Freiheitsgrade auch der zweite Arm entsprechend bewegt wird, so dass eine intuitive Steuerung möglich ist.
  • Die Kappe des Betätigungselementes 60 kann insbesondere in Richtung der drei Achsen 50, 52, 54 verschoben werden, was zu einem entsprechenden Bewegen der zweiten Halteeinheit 20 und somit des zweiten Knochenfrakturfragmentes führt. Darüber hinaus kann die Kappe gedreht und in zwei Richtungen gekippt werden, was in eine entsprechende Drehbewegung umgesetzt wird.
  • Je nachdem, welche Versorgung der Fraktur erfolgt, ist eine unterschiedliche Lagerung der gebrochenen Extremität vor, während und nach der Operation notwendig. Um dies zu gewährleisten können an der Trägereinheit 16 verschiedene Polster angebracht und auch entfernt werden. Dies ist vorteilhaft, um den intraoperativen Zugang zur Fraktur zu ermöglichen und das Röntgenbild negativ beeinflussende Gegenstände aus dem direkten Strahlengang zu entfernen.
  • Bei der in 1 gezeigten Ausführungsform ist an der Trägereinheit 16 überhaupt kein Polster befestigt. Bei der in 2 gezeigten Ausführungsform dagegen ist ein Unterschenkelpolster 62 vorgesehen. Die in 3 dargestellte Ausführungsform zeigt ein an der Trägereinheit 16 befestigtes Oberschenkelpolster 64. Alternativ können natürlich auch beide Polster 62, 64 vorgesehen sein.
  • Die Vorrichtung 10 kann, wie in den 4 bis 9 dargestellt, an einem Operationstisch 100 befestigt werden. Hierzu umfasst die Vorrichtung 10 eine Befestigungseinheit 70, die insbesondere eine gelenkige Befestigung an dem Operationstisch 100 über eine reibschlüssige Verbindung ermöglicht.
  • Wie den 5 bis 6 entnommen werden kann, ist die Verbindung zwischen dem Operationstisch 100 und der Vorrichtung 10 derart ausgebildet, dass ein Verschwenken der Vorrichtung 10 möglich ist, so dass das auf ihr gelagerte Bein entsprechend positioniert werden kann.
  • In den 7 bis 9 sind weitere Ausführungsformen gezeigt, bei denen jeweils eine unterschiedliche Kombination der angebrachten Polster 62, 64 gezeigt ist.
  • In den 10 bis 12 sind jeweils Detailansichten der Vorrichtung 10 gezeigt, wobei in 10 der zweite Arm 14, ein Teil der Trägereinheit 16 und die Schiene der Trägereinheit 16 gezeigt sind. Die 11 und 12 zeigen jeweils das dritte Gelenk 36 sowie die zweite Halteeinheit 20.
  • Grundbestandteil der Vorrichtung ist eine Linearfahrbahn. Ausgerichtet ist sie mit ihrer Hauptachse entlang der X-Achse des Koordinatensystems der Vorrichtung 10. In die Tiefe zeigt die senkrecht auf der X-Achse stehende Y-Achse. In die Höhe zeigt die senkrecht auf beiden anderen Achsen stehende Z-Achse.
  • Die Fahrbahn besteht aus einer Tragekonstruktion 129 mit angeflanschten Terminals 130, 131 an beiden Enden. Zwischen diesen Terminals laufen zwei Führungsstangen 128, auf welchen ein Schlitten 183 läuft. Der Schlitten 183 wird angetrieben durch die Gewindestange 132. Die Drehung der Gewindestange 132 wird durch eine in den Schlitten 183 eingearbeitete Gewindebuchse in eine Translation mit Selbsthemmung gewandelt. Die Gewindestange 132 endet auf einer Seite der Tragekonstruktion in einem Lager, welches sich in einem der beiden Terminals 130, 131 befindet. Das andere Terminal 130 ist ebenso konstruiert, gibt jedoch die Spindel in einem gewissen Umfang nach außen frei. Auf diesen Bereich der Spindel ist ein Endstück einer Oldham Kupplung 148 durch Klemmung befestigt. Das andere Endteil der Kupplung ist auf die Welle eines elektrischen Motors 312 geklemmt. Befestigt ist der Motor 312 in mechanischen Dämpfern 149. Diese sind wiederum an einer Haltekonstruktion 136, bestehend aus drei senkrecht aufeinander stehenden Platten, angebracht. Mittels Verschraubung ist die Haltekonstruktion an der Außenseite des Terminals 130, der Zugang zur Spindel gewährt, angebracht. Somit kann durch Drehung der Motorachse der Schlitten 183 linear entlang der Spindelachse verschoben werden.
  • Auf dem Schlitten 183 ist eine mehrgelenkige Armkonstruktion angebracht, welche es erlaubt, den am Endeffektor angebrachte Halteeinheit 20 in 5 Freiheitsgraden zu bewegen. Vorzugseise sind die ersten drei Achsen des Gelenkarmes parallel ausgerichtet. Mit diesen drei Achsen, können schon drei der Freiheitsgrade eingestellt werden.
  • Auf dem beweglichen Schlitten ist eine Grundplatte angebracht und senkrecht dazu eine Basisplatte 184. Diese umfasst ein mit Hilfe eines elektrischen Motors 310 angetriebenes Getriebemodul 187 mit integriertem Kreuzrollenlager zur Ableitung der Kräfte und Momente und stellt das Gelenk 32 dar. An die Stirnfläche des Getriebeabtriebs ist die Plattenstruktur 220 montiert. In einer Aussparung beherbergt diese Platte die Platine 264 des zum Gelenks 32 gehörigen Winkelmesssystems. Am oberen Ende der Platte 220 befindet sich ein elektrischer Motor 308 des zweiten Gelenks 34 auf der gleichen Seite wie der Getriebeabtrieb des Basisgelenks 32. Dieser ist mittels einer Flanschplatte angebracht. Auf der gegenüberliegenden Seite der Platte 220 ist das Getriebe des Gelenks 34 angebracht. Dieses liegt ebenfalls mit der Stirnseite des Getriebeabtriebes auf der Platte 220 auf. Auf der Stirnseite des Antriebes des Getriebes ist die Platte 230 angebracht. Die Platine des Winkelmesssystems des Gelenks 34 befindet sich ebenfalls in einer entsprechenden Aussparung auf der anderen der Platte 230, relativ zur Aussparung des zuerst genannten Winkelmesssystems.
  • An der Oberseite der Platte 230 ist mittels einer Flanschplatte ein elektrischer Motor 302 in gleicher Ausrichtung, wie der elektrische Motor 308 des Gelenks 34 angebracht. An gleicher Stelle der Platte 230 ist auf der gegenüberliegenden Seite der Abtrieb des Getriebes 187 des Gelenks 36 mit seiner Stirnseite auf der Platte 230 fixiert. Am Antriebskranz des Getriebes 187 ist stirnseitig eine Aufnahmeplatte 236 angebracht.
  • An diese ist im rechten Winkel auf der Seite des Getriebes 187 eine weitere Platte 237 angebracht. Diese stellt eine Aufnahme für das nach unten eingesetzte Getriebe 187 der Z-Achse der Vorrichtung 10 zur Verfügung. Oberhalb dieses Getriebes 187 ist mittels eines Adapterflansches 245 ein weiterer elektrischer Motor 304 zum Antrieb des Gelenks 36 fixiert. Im Weiteren ist oberhalb des Motors 304 auf einer Plattform 251 ein 6 DoF Sensor mit einem Betätigungselement 60 angebracht. Die Ausrichtung seiner Achsen entspricht der Anordnung der X-Achse, Y-Achse und Z-Achse der Vorrichtung 10 im Normalzustand.
  • Unterhalb der Getriebes 187 der Z-Achse ist senkrecht auf der Stirnseite des Getriebeabtriebes eine Aufnahmeplatte 256 befestigt. Die Platte 256 nimmt auf ihrer Rückseite mittels einer Flanschplatte einen elektrischen Motor 306 auf. Dessen Welle ist mit einem Getriebe, welches mit seinem Antriebskranz stirnseitig auf der Vorderseite der Aufnahmeplatte 256 befestigt ist, drehfest verbunden. Diese Kombination bewirkt eine Verstellung des Gelenks 36 um die Y-Achse.
  • Am Abtriebskranz des zuletzt genannten Getriebes ist eine Aufnahmeplatte 263 angebracht, welche den mechanischen Anschluss für die Pinhalterung darstellt. Die Pinhalterung besteht zunächst aus einer industrieüblichen Fixateur Externe Konfiguration. Diese setzt sich zusammen aus zwei Stangen 158 auf welche mittels spezieller Klemmbacken 164 zwei Schanzsche Schrauben 182 geklemmt werden. Die beiden Grundträger sind dabei möglichst parallel anzubringen. Die Schanzschen Schrauben sind idealerweise senkrecht zu beiden Grundgestängen und in einer parallelen Ebene zu der durch beide Grundträger aufgespannten Ebene in den Klemmbacken fixiert.
  • Beide Schanzschen Schrauben sind im distalen Femurfragment 272 verschraubt. Dabei muss beachtet werden, dass im Falle einer intramedullären Nagelung die frakturspaltnahen Schanzschen Schrauben lediglich monokortikal eingebracht werden kann. Zur Einbringung des Nagels muss der Markraum frei von Hindernissen sein.
  • Zur Aufnahme des Grundgestänges verfügt die Vorrichtung 10 über eine Klemmbackenhalterung, die eine aufzusetzende Kappe 157 und eine Grundplatte 156, in welche die Kappe 157 verschraubt wird, umfasst.
  • Mittels eines Übergangsstückes 265 wird die Grundplatte 156an ihrer Unterseite im rechten Winkel an der Aufnahmeplatte 263 angebracht. Das Übergangsstück 265 verfügt dazu über drei Bohrungen zur Montage an der genannten Aufnahmeplatte 263 und zwei senkrecht dazu ausgeführten Bohrungen zur Montage der Grundplatte 156 der Pinhalterung.
  • 13 zeigt einen Ablaufplan zur Ansteuerung der Antriebe zur Repositionierung von Knochenfrakturfragmenten. Bei Bedieneingaben mit Hilfe des Betätigungselements 60 werden ISD Daten erzeugt, die dann in 3D-Daten konvertiert werden. Im Betriebszustand der Vorrichtung 10 wird zu jeder Zeit durch Bestromung der Motoren und durch Bremsen ein Haltemoment in jedem Gelenk 32, 34, 36 aufgebracht. Dies führt zur permanenten Halten der Position und Orientierung der Pinaufnahme und damit der verbundenen Schanzschen Schrauben. Im Idealfall hat dies ebenfalls die permanente Retention des distalen Femurfragmentes zur Folge. Führt der Nutzer eine Positions- oder Orientierungsänderung der Kappe des 6 DoF Sensors aus, wird dies in eine Bewegung umgesetzt. Diese charakterisiert sich dadurch, dass versucht wird der Nutzeranforderung möglichst intuitiv Folge zu leisten.
  • Wünscht der Nutzer eine Translation der Pinhalterung in positiver X-Richtung, schiebt er das Betätigungselement 60 mit der Kappe 254 in diese Richtung mit aufgelegter Hand. In diesem Fall wird die Nutzeranforderung direkt in eine Ansteuerung des Motors an der Spindel umgesetzt. Wünscht der Nutzer eine Translation in Z- oder Y-Richtung, schiebt er ebenfalls die Kappe in eine dieser Richtungen. Diese Anforderung wird mittels der Gelenkarmkonstruktion umgesetzt. In diesem Moment muss zunächst ein inverses Problem gelöst werden. Die Verschiebung ist bekannt, sie wird durch den 6 DoF Sensor erfasst, jedoch müssen die einzelnen dafür notwendigen Winkelstellungen berechnet werden. Dazu wird insbesondere ein iteratives Verfahren eingesetzt namens FABRIK. Die vom Nutzer gewünschte Verschiebung wird vom Sensor einheitenlos geliefert und in eine Geschwindigkeit übertragen. Für die bekannte Dauer der Ansteuerung der Motoren wird die zurückzulegende Weglänge berechnet und auf die Position des Targetpoints aufaddiert.
  • Zur Ansteuerung der Motoren 302 bis 312 wird eine Geschwindigkeitstrajektorie generiert. Diese setzt sich zusammen aus einer linearen Beschleunigungsphase mit definierter Steigung bis die Maximalgeschwindigkeit erreicht ist. Sie wird gehalten bis eine lineare Verzögerungsrampe mit definierter Steigung einsetzt und die Geschwindigkeit bis auf null abgesunken ist.
  • Wenn der Nutzer während der Bewegung des Systems weiterhin seine Eingabe aufrecht erhält, wird der Beginn der Verzögerungsrampe neu berechnet und entsprechend später gestartet, sollte diese noch nicht erreicht worden sein. Befindet sich das System bereits in der Verzögerungsphase wird eine Beschleunigungsrampe berechnet, welche zum Erreichen der Maximalgeschwindigkeit mit definierter Steigung notwendig ist, und ausgeführt. Beendet der Nutzer seine Eingabe wird die zuvor berechnete Bewegungstrajektorie bis zu Ende abgefahren. Danach wird die erreichte Positionierung permanent gehalten. Analog wird mit der Änderung der Ausrichtung des Endeffektors verfahren. Hierbei führt der Nutzer eine Drehung der Kappe 254 um mindestens eine der Achsen aus. Handelt es sich um eine Drehung um die Y- oder Z-Achse – benannt mit My und Mz – wird die zugehörige Antriebseinheit 302 bis 306 des Gelenks 36 direkt angesteuert.
  • Handelt es sich jedoch um eine Drehung um die X-Achse – benannt mit Mx – wird, insbesondere mittels des FABRIK Algorithmus, eine neue Konfiguration der Winkelstellungen des Gelenkarms berechnet. Anschließend wird die Ansteuerung der beteiligten Gelenke wie beschrieben durchgeführt. Nach Abschluss des Verfahrens wird wiederum die Ausrichtung und Position des Endeffektors ohne Nutzereingabe permanent gehalten.
  • Die vorgesehene intraoperative Verwendung der Vorrichtung 10 gestaltet sich in folgender Weise. Der Operateur hat zunächst jedes Fragment mit zwei Schanzschen Schrauben auszustatten. Diese sollen vorzugsweise in einer Ebene eingebracht werden, müssen aber nicht parallel zueinander sein. Weiterhin sollen je eine Schraube recht nahe am Frakturspalt und je eine Schraube recht weit entfernt vom Frakturspalt eingebracht werden. Gemäß dem Prozedere des Anlegens eines Fixateur externe werden die Schrauben mit speziellen Klemmbacken auf zwei parallele Stangen geklemmt. Diese Stangen werden im weiteren Verlauf mittels einer Klemmhalterung an die Aufnahme am Endeffektor des entsprechenden Gelenkarms geklemmt.
  • Die Vorrichtung 10 kann nach Abschluss dieser Maßnahmen am OP Tisch positioniert und fixiert werden. Alternativ kann die Vorrichtung 10 von Beginn der Lagerung an am OP Tisch fixiert sein und wird erst zu diesem Zeitpunkt in den Betriebszustand versetzt werden. Dies bedeutet, dass der passive erste Gelenkarm zunächst in Position gebracht und manuell fixiert wird. Anschließend wird der aktive zweite Gelenkarm durch Eingabe über das Sensorelement in die gewünschte Position verfahren. Über die Einschraubenklemmung werden nun die Stangen der Fixateur Externe Konfiguration mit dem Endeffektor des betreffenden Gelenksarms verbunden. Dazu werden die Stangen in die Grundschale der Klemmvorrichtung geführt, die Klemmkappe darüber ausgerichtet und beide durch Drehung der zentral angeordneten Schraube zueinander gezogen.
  • Ist eine spielfreie mechanische Klemmverbindung hergestellt worden, kann der Operateur einzelne Gelenke des passiven Arms lösen und das proximale Fragment neu ausrichten. Nach zufriedenstellender Ausrichtung wird der Arm komplett fixiert. Die so erzeugte Retention der Position und Orientierung des proximalen Fragments dient als Referenz zur Ausrichtung und Positionierung des distalen Fragments. Dazu verwendet der Operateur den motorisierten Gelenkarm und verändert die Ausrichtung und Position des Endeffektors durch Einwirken auf die Sensorkappe mittels der darauf aufgelegten Hand. Nach zufriedenstellender Ausrichtung lässt der Operateur den Sensor los. Die Vorrichtung hält nun die eingestellte Position und Orientierung konstant. Der Operateur kann sich mittels Röntgenbildgebung von der Qualität seiner Repositionierung überzeugen. Dazu kann das gesamte OP Team zum Schutz vor Strahlungsapplikation eine gewisse Distanz zum Strahlenbündel einnehmen. Nach Auswertung der erzeugten Bilder können Korrekturen durch erneutes Positionieren durchgeführt werden. Nach Abschluss der Reponierung kann der Führungsdraht eingebracht und ggf. der Markraum aufgebohrt werden. Wird unaufgebohrt und ohne Führungsdraht genagelt, kann an dieser Stelle der Nagel eingebracht werden. Nachdem der Nagel den Frakturspalt passiert hat, muss die Vorrichtung entfernt werden. Dazu wird in umgekehrter Reihenfolge zum Anlegen der Vorrichtung vorgegangen. Zunächst müssen die Klemmverbingungen mit der Vorrichtung mit dem Fixateur externe gelöst werden, anschließend die Schanzschen Schrauben entfernt werden. Abschließend wird der Eingriff konventionell beendet, indem der Nagel auf konventionelle Weise vollends eingebracht, verriegelt, die Verschlusskappe eingesetzt – falls gewünscht – und alle Wunden verschlossen werden.
  • Bei einer Verplattung der Fragmente bleibt die Vorrichtung während diesem Abschnitt der Therapie montiert.
  • Durch die zuvor beschriebene Vorrichtung wird insbesondere eine Erhöhung der Präzision der Positionierung des Knochens erreicht.
  • Ferner wird die Notwendigkeit des Verbleibes von Körperteilen des Operateurs im Strahlengang eines Röntgengerätes während des Belichtungsvorgangs der Röntgenbilder vermieden.
  • Darüber hinaus wird eine intuitive Steuerung des beschriebenen Systems durch den Operateur erreicht.
  • Im Vergleich zu anderen robotischen Systemen, welche durch fest im Raum befestigte Joysticks angesteuert werden, ist hier die Besonderheit, dass der Sensor direkt am Endeffektor angebracht ist. Hieraus ergibt sich folgendes Szenario: Der Chirurg bzw. der assistierende Arzt umfasst mit einer Hand den Bereich der Extremität der Distal von der Fraktur ist und umfasst mit der anderen Hand das Sensorelement, welcher sehr nahe an der Extremität angeordnet ist und keine Relativbewegung zur Extremität erfährt. Dadurch kann der Arzt den Bereich der Extremität so bewegen, wie er es auch ohne Vorrichtung durchführen würde. Dieses Vorgehen ist sehr intuitiv und benötigt keine lange Einlernzeit. Ein weiterer Vorteil ist, dass der Arzt der immer eine Hand an der Extremität hat und so permanent ein haptisches Feedback erfährt, so wie er es von der rein manuellen Repositionierung auch erfahren würde mit dem Vorteil, dass er keine hohen Zugkräfte auf die Extremität aufprägen muss. Durch die Entkopplung der hohen Zugkräfte, welche durch die Muskeln der Patienten erzeugt werden, kann auch sehr feinfühlig und präzise gearbeitet werden, was mit einem besseren Ergebnis einhergeht.
  • Darüber hinaus ist die Vorrichtung 10 portabel, klein und leichtgewichtig, an der Universalschiene eines OP-Tisches oder der Beinplattenschnittstelle eines OP-Tisches montierbar und ermöglicht eine Integration in Beinplatten.
  • Im Vergleich zu robotischen Systemen benötigt die Vorrichtung 10 keine Navigation und Initialisierung, keine aktuellen CT-Daten des Patienten und kein speziell geschultes Personal. Darüber hinaus ist das Verfahren wesentlich zeit- und kostenärmer und ermöglicht eine intuitive Steuerung des Systems.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 10209209 B4 [0026, 0026]
    • DE 102012112716 A1 [0026, 0026]

Claims (22)

  1. Vorrichtung zur Repositionierung von Knochenfrakturfragmenten, einer Trägereinheit (16), einem an der Trägereinheit (16) befestigten ersten Arm (12) zum Halten eines ersten Knochenfrakturfragments, und mit einem an der Trägereinheit (16) befestigten zweiten Arm (14) zum Halten eines zweiten Knochenfrakturfragments, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (10) eine elektrische Antriebseinheit (56) zum Verstellen des zweiten Arms (14) umfasst, und dass die Vorrichtung (10) eine manuell betätigbare Betätigungseinheit (60) zum Steuern der Verstellung des zweiten Arms (14) über die Antriebseinheit (56) umfasst.
  2. Vorrichtung (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass an dem der Trägereinheit (16) angewandten Ende des ersten Arms (12) eine erste Halteeinheit (18) zum Halten von Schanzschen Schrauben und/oder an dem der Trägereinheit (16) angewandten Ende des zweiten Arms (14) eine zweite Halteeinheit (20) zum Halten von Schanzschen Schrauben vorgesehen ist.
  3. Vorrichtung (10) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass mit Hilfe der Antriebseinheit (56) der zweite Arm (14) derart verstellbar ist, dass die Position der zweiten Halteeinheit (20) relativ zur Trägereinheit (16) in mehrere Richtungen verstellbar ist.
  4. Vorrichtung (10) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Arm (14) mit Hilfe der Antriebseinheit (56) derart verstellbar ist, dass die Position und Ausrichtung der zweiten Halteinheit (20) um alle sechs Freiheitsgrade des dreidimensionalen Raums verstellbar ist.
  5. Vorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Trägereinheit (16) eine Befestigungseinheit (70) zum Befestigen der Vorrichtung (10) an einem Operationstisch (100) umfasst.
  6. Vorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das der Trägereinheit (16) zugewandte Ende des ersten Arms (12) ortsfest an der Trägereinheit (16) gefestigt ist.
  7. Vorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der ersten Arm (12) mindestens ein manuell verstellbares Gelenk (22 bis 26), vorzugsweise mehrere manuell verstellbare Gelenke (22 bis 26), aufweist.
  8. Vorrichtung (10) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das eine Feststelleinheit zum Feststellen des Gelenks bzw. der Gelenke (22 bis 26) ein einer eingestellten Position vorgesehen ist.
  9. Vorrichtung (10) nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Gelenk bzw. Gelenke (22 bis 26) derart ausgebildet sind, dass die erste Halteeinheit (18) mit Hilfe des ersten Arms (12) um sechs Freiheitsgerade verstellbar ist.
  10. Vorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Trägereinheit (16) eine Schiene umfasst, und dass der zweite Arm (12) einen Schlitten umfasst, der auf der Schiene in Richtung der Längsachse der Schiene mit Hilfe der Antriebseinheit (56) verfahrbar gelagert ist.
  11. Vorrichtung (10) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebseinheit (56) einen ersten Motor zum Verfahren des Schlittens umfasst.
  12. Vorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Arm (14) mehrere Gelenke (32 bis 36) umfasst, und dass jedem Gelenk (32 bis 36) ein Motor zum Verstellen des jeweiligen Gelenks (32 bis 36) zugeordnet ist.
  13. Vorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Arm (14) eine erstes, eine zweites und ein drittes Gelenk (32 bis 36) sowie zwei Verbindungsplatten (42, 44) umfasst, wobei das erste Gelenk (32) am Schlitten angeordnet ist, die erste Verbindungsplatte (42) zwischen dem ersten und dem zweiten Gelenk (32, 34) und die zweite Verbindungsplatte (44) zwischen dem zweiten und dem dritten Gelenk (34, 36) angeordnet ist.
  14. Vorrichtung (10) nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Halteeinheit (20) am dritten Gelenk (36) angeordnet ist.
  15. Vorrichtung (10) nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Betätigungseinheit (60) im Bereich des dritten Gelenks (36) angeordnet ist.
  16. Vorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Gelenk (32) eine erste Drehachse (38) und das zweite Gelenk (34) eine zweite Drehachse (40) aufweist, und dass die erste und die zweite Drehachse (38, 40) parallel zueinander verlaufen.
  17. Vorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass das dritte Gelenk (36) drei orthogonal zueinander angeordnete Drehachsen (50 bis 54) aufweist.
  18. Vorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Betätigungselement (60) einen Joystick umfasst.
  19. Vorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Betätigungselement (60) sechs Freiheitsgrade aufweist.
  20. Vorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an der Trägereinheit (16) ein Oberschenkelpolster (64) und/oder ein Unterschenkelpolster (62) abnehmbar befestigt sind.
  21. Operationstisch (100), dadurch gekennzeichnet, dass an dem Operationstisch (100) mindestens eine Vorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 20 abnehmbar befestigt ist.
  22. Operationstisch (100) nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (10) über eine reibschlüssige Befestigung befestigt ist.
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Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TR201412961A2 (tr) * 2014-11-04 2016-05-23 Melih Gueven Yüksek tibial osteotomi eksternal fiksatörü.
US11166770B2 (en) * 2016-09-19 2021-11-09 Intuitive Surgical Operations, Inc. Base positioning system for a controllable arm and related methods
US11957629B2 (en) 2019-02-14 2024-04-16 Stryker Australia Pty Ltd Systems and methods for assisting surgery
CN113397710A (zh) * 2020-03-17 2021-09-17 上海奥朋医疗科技有限公司 适用于血管介入手术的双平面机械臂装置
CN117224242B (zh) * 2023-11-10 2024-01-09 南方医科大学南方医院 一种用于远程手术机器人的旋转驱动装置

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10209209B4 (de) 2002-03-04 2006-03-30 Helmut C. Hartwig Stufenlose Verriegelung, insbesondere Schwenkgelenk mit einer solchen
US20130218216A1 (en) * 2009-05-27 2013-08-22 Synthes Usa, Llc Robotic arms
WO2013130023A1 (en) * 2012-02-27 2013-09-06 Tamis Otogaz Sanayi Ticaret Ve Muhendislik Hizmetleri Ithalat Ihracat Limited Sirketi A fixation robot for bone fractures
DE102012112716A1 (de) 2012-12-20 2014-06-26 MAQUET GmbH Medizinischer Haltearm

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
AR001389A1 (es) * 1996-03-21 1997-10-22 Horacio Miscione Aparato y método para el posicionamiento relativo entre dos piezas generalmente de forma alargada.
EP1898814A2 (de) * 2005-05-24 2008-03-19 Synthes GmbH Beckenklemme
US8702705B2 (en) * 2006-03-23 2014-04-22 Bruce H. Ziran Electromechanically driven external fixator and methods of use
EP2436324A1 (de) * 2010-09-30 2012-04-04 Amenduni Gresele, Massimo Instrument für chirurgische Eingriffe, im Besonderen orthopädische Eingriffe
US20130296882A1 (en) * 2012-03-30 2013-11-07 Young Jae Kim Apparatus for surgery
WO2014110682A1 (en) * 2013-01-18 2014-07-24 Robotiq Inc. Force/torque sensor, apparatus and method for robot teaching and operation

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10209209B4 (de) 2002-03-04 2006-03-30 Helmut C. Hartwig Stufenlose Verriegelung, insbesondere Schwenkgelenk mit einer solchen
US20130218216A1 (en) * 2009-05-27 2013-08-22 Synthes Usa, Llc Robotic arms
WO2013130023A1 (en) * 2012-02-27 2013-09-06 Tamis Otogaz Sanayi Ticaret Ve Muhendislik Hizmetleri Ithalat Ihracat Limited Sirketi A fixation robot for bone fractures
DE102012112716A1 (de) 2012-12-20 2014-06-26 MAQUET GmbH Medizinischer Haltearm

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