DE10309493A1

DE10309493A1 - Positioning and holder device for surgical tool guide, e.g. for knee operations, has fastener rotatably mounted in off centre position on platform

Info

Publication number: DE10309493A1
Application number: DE2003109493
Authority: DE
Inventors: Thomas Dipl.-Ing. Hagen
Original assignee: Aesculap AG
Current assignee: Aesculap AG
Priority date: 2003-02-26
Filing date: 2003-02-26
Publication date: 2004-09-16

Abstract

A first fastener (12) is rotatably mounted in an off-centre position on a platform (10). The device includes at least one fastener (12, 14, 16) for fixing inside a bone (18) and a platform guided by and/or secured to the fastener. The platform includes at least one surgical tool guide (92, 94, 100).

Description

Die Erfindung betrifft eine chirurgische Positionier- und Haltevorrichtung zum Positionieren und Halten mindestens einer Führung für ein chirurgisches Bearbeitungswerkzeug mit mindestens einem Befestigungselement zum Fixieren in einem zu bearbeitenden Knochen und mit einer an dem mindestens einen Befestigungselement geführten und/oder gehaltenen Plattform zum Halten der mindestens einen Führung.The invention relates to a surgical Positioning and holding device for positioning and holding at least a tour for a surgical processing tool with at least one fastening element for fixation in a bone to be machined and with one the at least one fastening element guided and / or held platform to hold the at least one guide.

Chirurgische Positionier- und Haltevorrichtungen der eingangs beschriebenen Art werden beispielsweise bei Knieoperationen verwendet, um ein Bearbeitungswerkzeug zum Bearbeiten von Femur und Tibia zu führen. Das Bearbeitungswerkzeug kann beispielsweise ein Fräser oder eine Säge sein. Als Führung dienen unter anderem Sägeschablonen unterschiedlichster Formen.Surgical positioning and holding devices The type described at the beginning are used, for example, in knee surgery used a machining tool to edit femur and To guide the tibia. The machining tool can, for example, be a milling cutter or a saw his. As a guide are used for a wide variety of saw templates To form.

Um den zu bearbeitenden Knochen in gewünschter Weise zu formen, wird die Positionier- und Haltevorrichtung zunächst mit mindestens einem Befestigungselement am Knochen fixiert, und zwar in einer Stellung, die im wesentlichen der gewünschten Position der Vorrichtung zum Halten der Führung entspricht. Zur Feinjustierung einer Stellung der Plattform werden häufig Spindelantriebe verwendet, welche bauartbedingt spielbehaftet sind.To the bone to be machined in desired To shape the positioning and holding device is initially with fixed at least one fastener to the bone, namely in a position which is essentially the desired position of the device to keep the lead equivalent. For fine adjustment of a position of the platform frequently Spindle drives are used, which are play-related due to their design.

Werden mehrere Spindelantriebe zum Justieren der Plattform in unterschiedlichen Richtungen verwendet, kann sich insgesamt ein unerwünscht großes Spiel zwischen dem mindestens einen Befestigungselement und der Plattform ergeben. Insbesondere kann dies so groß sein, daß bei navigationsgestützen chirurgischen Eingriffen die Genauigkeit einer Navigation von Instrumenten und Implantaten wesentlich größer ist als das Gesamtspiel der Vorrichtung.Are several spindle drives for Adjusting the platform used in different directions, can be an undesirably large game overall between the at least one fastening element and the platform result. In particular, this can be so large that surgical navigation-based Interfered with the accuracy of navigation of instruments and Implants is much larger than the overall game of the device.

Daher ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine chirurgische Positionier- und Haltevorrichtung der eingangs beschriebenen Art so zu verbessern, daß sie einfach und präzise verstellbar ist.It is therefore the task of the present Invention, a surgical positioning and holding device of the initially described Way to improve so that they simple and precise is adjustable.

Diese Aufgabe wird bei einer chirurgischen Positionier- und Haltevorrichtung der eingangs beschriebenen Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß ein erstes Befestigungselement an der Plattform exzentrisch um eine erste Drehachse drehbar gelagert ist.This task is performed in a surgical positioning and holding device of the type described above according to the invention solved that a first Fastening element on the platform eccentrically around a first axis of rotation is rotatably mounted.

Eine Drehlagerung läßt sich durch Wahl entsprechender Passungen der relativ zueinander verdrehbaren Teile praktisch spielfrei herstellen. Dies ermöglicht eine Justierung der Plattform relativ zu dem mindestens einen Befestigungselement mit höchster Präzision. Aufwendige Bauelemente werden für eine exzentrische Lagerung nicht benötigt, so daß auch die Konstruktion und die Herstellung der Vorrichtung sehr günstig sind. Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung läßt sich auf einfache Weise eine Verdrehung oder Verschwenkung der Plattform relativ zum ersten Befestigungselement erreichen.A pivot bearing can be by choosing appropriate fits that are rotatable relative to each other Manufacture parts with virtually no play. This enables adjustment of the Platform relative to the at least one fastening element highest precision. Elaborate components are used for an eccentric bearing is not required, so that the construction and the manufacture of the device are very cheap. With the device according to the invention let yourself easily rotating or pivoting the platform reach relative to the first fastener.

Um auf einfache Weise ein zusätzliches Gegenlager für eine exzentrische Drehbewegung der Plattform relativ zum ersten Befestigungselement zur Verfügung zu haben, ist es günstig, wenn ein zweites Befestigungselement zum Fixieren in einem zu bearbeitenden Knochen vorgesehen ist und wenn das zweite Befestigungselement an der Plattform geführt oder gehalten wird. Mit zwei Befestigungselementen läßt sich die Plattform sicher am Knochen in einer gewünschten Position halten.To easily add an extra Counter bearing for an eccentric rotation of the platform relative to the first Fastener available to have it is convenient if a second fastener to fix in a machined Bone is provided and when the second fastener is on run the platform or is held. The platform can be secured with two fastening elements on the bone in a desired Hold position.

Vorteilhaft ist es, wenn das zweite Befestigungselement an der Plattform exzentrisch um eine zweite Drehachse gelagert ist. Mittels der zweiten exzentrischen Lagerung am zweiten Befestigungselement ergibt sich eine zweite Justiermöglichkeit für eine Feineinstellung einer Plattformposition relativ zu dem mindestens einen Befestigungselement. Mit zwei exzentrisch gelagerten Befestigungselementen lassen sich beispielsweise kombinierte Schwenk- und Translationsbewegungen in einer Ebene einstellen, wenn die beiden Drehachsen parallel zueinander verlaufen.It is advantageous if the second Fastener on the platform eccentrically around a second Axis of rotation is mounted. By means of the second eccentric bearing there is a second adjustment option on the second fastening element for one Fine-tune a platform position relative to the at least one a fastener. Leave with two eccentrically mounted fasteners combined swivel and translational movements adjust in one plane if the two axes of rotation run parallel to each other.

Um einen sicheren Halt der Plattform an den Befestigungselementen zu gewährleisten, weist die Plattform mindestens eine Befestigungselementaufnahme zum Aufnehmen des mindestens einen Befestigungselements auf. Je nach Anordnung der mindestens einen Befestigungselementaufnahme an der Plattform lassen sich Justierbereiche festlegen und begrenzen.To secure the platform to ensure the fasteners, the platform points at least one fastener receptacle for receiving the at least a fastener. Depending on the arrangement of the at least A fastening element holder on the platform allows adjustment areas define and limit.

Besonders einfach wird der Aufbau der Vorrichtung, wenn die mindestens eine Befestigungselementaufnahme eine Bohrung umfaßt. Eine Bohrung läßt sich auf einfache Weise herstellen und kann auch zur Definition einer Drehachse dienen.The construction is particularly easy the device when the at least one fastener receptacle includes a bore. A hole can be made produce in a simple manner and can also define a Serve axis of rotation.

Besonders einfach wird der Aufbau der Vorrichtung, wenn Längsachsen der mindestens einen Befestigungselementaufnahme parallel zueinander ausgerichtet sind. Auf diese Weise läßt sich eine Bewegung in einer Ebene vorgeben, beispielsweise eine Schwenk- und/oder Translationsbewegung.The construction is particularly easy the device if longitudinal axes the at least one fastener receptacle is aligned parallel to one another are. In this way specify a movement in one plane, for example a swivel and / or translational movement.

Eine Bewegung der Plattform relativ zu dem mindestens einen Befestigungselement in einer Ebene quer zu der ersten und/oder der zweiten Drehachse wird möglich, wenn die Längsachsen der Befestigungselementaufnahmen parallel zu der ersten und der zweiten Drehachse verlaufen. Außerdem werden auf diese Weise keine komplizierten Bauelemente benötigt, da beispielsweise langgestreckte Befestigungselemente direkt in langgestreckte Befestigungselementaufnahmen eingeführt werden können.A movement of the platform relative transverse to the at least one fastening element in one plane to the first and / or the second axis of rotation becomes possible if the longitudinal axes the fastener receptacles parallel to the first and the second axis of rotation. Moreover no complicated components are required in this way, since for example elongated fasteners directly into elongated ones Fastener receptacles can be introduced.

Eine Justierung um einen weiteren Freiheitsgrad läßt sich in einfacher Weise realisieren, wenn die Plattform relativ zu dem mindestens einen Befestigungselement verschiebbar gelagert ist.An adjustment by a further degree of freedom can be implemented in a simple manner if the platform is relative to the at least one attachment Cleaning element is slidably mounted.

Um mindestens eine Justierung eines vierten Freiheitsgrads der Plattform relativ zu dem mindestens einen Befestigungselement zu ermöglichen, ist es vorteilhaft, wenn die Plattform relativ zu dem einen Befestigungselement um eine dritte Drehachse drehbar gelagert ist und wenn die dritte Drehachse im wesentlichen quer zu der ersten Drehachse verläuft.To adjust at least one fourth degree of freedom of the platform relative to the at least one Fastener to allow it is advantageous if the platform is relative to the one fastening element is rotatably mounted about a third axis of rotation and when the third Axis of rotation extends essentially transversely to the first axis of rotation.

Besonders einfach wird ein Aufbau der Vorrichtung, wenn die dritte Drehachse rechtwinklig zur ersten und/oder der zweiten Drehachse verläuft. Insgesamt ist es möglich, mit einer Vorrichtung mit den obigen Merkmalen, Translationsbewegungen der Plattform relativ zu dem mindestens einen Befestigungselement in zwei voneinander linear unabhängigen Richtungen sowie Drehungen um zwei voneinander linear unabhängige Drehachsen zu gestatten, also eine Lage der Plattform in vier vorgegebenen Freiheitsgraden zu verändern.Setup is particularly easy the device when the third axis of rotation is perpendicular to the first and / or the second axis of rotation. Overall, it is possible with a device with the above features, translational movements the platform relative to the at least one fastening element in two linearly independent Directions and rotations around two mutually linearly independent axes of rotation permit, i.e. a position of the platform in four predetermined degrees of freedom to change.

Eine besonders kompakte und kleine Bauform läßt sich erreichen, wenn die dritte Drehachse die erste und/oder die zweite Drehachse schneidet.A particularly compact and small Design can be reach when the third axis of rotation the first and / or the second Axis of rotation intersects.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann vorgesehen sein, daß die Plattform einen Rahmen und ein erstes Exzenterlager umfaßt und daß das erste Exzenterlager am Rahmen verschiebbar gehalten ist. Mit einem solchen Exzenterlager läßt sich eine exzentrische Lagerung der Plattform an dem ersten Befestigungselement erreichen.According to a preferred embodiment of the Invention can be provided that the platform has a frame and comprises a first eccentric bearing and that the first eccentric bearing on Frame is slidably held. With such an eccentric bearing let yourself an eccentric mounting of the platform on the first fastening element to reach.

Vorteilhaft ist es, wenn das erste Exzenterlager relativ zum Rahmen um die dritte Drehachse drehbar gelagert ist. Mit dem ersten Exzenterlager lassen sich so mindestens zwei unterschiedliche Rotationsfreiheitsgrade einstellen.It is advantageous if the first Eccentric bearing rotatable about the third axis of rotation relative to the frame is stored. With the first eccentric bearing, at least set two different degrees of freedom of rotation.

Besonders kompakt wird der Aufbau der Vorrichtung, wenn das erste Exzenterlager ein drehbar gelagertes erstes Betätigungselement umfaßt und wenn das erste Betätigungselement eine erste Befestigungselementaufnahme für das erste Befestigungselement aufweist. Durch die direkte Lagerung des ersten Befestigungselements an der ersten Befestigungselementaufnahme des Exzenterlagers werden nur sehr wenige Bauteile benötigt, um eine Lagerung und Justierung der Plattform relativ zum Befestigungselement zu ermöglichen.The structure is particularly compact the device when the first eccentric bearing is rotatably mounted first actuator comprises and if the first actuator a first fastener receptacle for the first fastener having. Due to the direct mounting of the first fastening element on the first fastener receptacle of the eccentric bearing requires very few components, around a storage and adjustment of the platform relative to the fastener to enable.

Günstig ist es, wenn das erste Betätigungselement um die erste Drehachse drehbar gelagert ist. Dadurch läßt sich auf einfache Weise eine exzentrische Lagerung des ersten Befestigungselements relativ zur Plattform verwirklichen.Cheap it is when the first actuator is rotatably mounted about the first axis of rotation. This allows an eccentric mounting of the first fastening element in a simple manner realize relative to the platform.

Für eine weitere Justiermöglichkeit einer Position der Plattform relativ zu dem mindestens einen Befestigungselement umfaßt die Plattform ein zweites Ex zenterlager und ist das zweite Exzenterlager am Rahmen verschiebbar gelagert. Durch die verschiebbare Lagerung lassen sich außerdem Positionsänderungen des Befestigungselements relativ zum Rahmen ausgleichen.For another adjustment option a position of the platform relative to the at least one fastening element comprises the platform is a second eccentric bearing and is the second eccentric bearing on Frame slidably mounted. Let through the sliding storage yourself as well position changes balance the fastener relative to the frame.

In vorteilhafter Weise läßt sich der Aufbau der Vorrichtung noch weiter vereinfachen, wenn das zweite Exzenterlager relativ zum Rahmen um die dritte Drehachse drehbar gelagert ist.In an advantageous manner simplify the structure of the device even further if the second Eccentric bearing rotatable about the third axis of rotation relative to the frame is stored.

Um direkt eine Justierung vornehmen zu können, umfaßt das zweite Exzenterlager ein drehbar gelagertes zweites Betätigungselement und weist das zweite Betätigungselement eine zweite Befestigungselementaufnahme für das zweite Befestigungselement auf. Damit läßt sich direkt eine exzentrische Bewegung des zweiten Befestigungselements relativ zur Plattform ausführen, wenn das zweite Betätigungselement am zweiten Exzenterlager verdreht wird. Gleiches gilt natürlich auch für das erste Exzenterlager.To make an adjustment directly to be able comprises the second eccentric bearing is a rotatably mounted second actuating element and has the second actuator a second fastener receptacle for the second fastener on. So that can directly an eccentric movement of the second fastener execute relative to the platform, if the second actuator is rotated on the second eccentric bearing. The same applies of course for the first Eccentric.

Vorzugsweise ist das zweite Betätigungselement um die zweite Drehachse drehbar. Damit lassen sich gewünschte Verdrehungen der Plattform relativ zu dem mindestens einen Befestigungselement um die zweite Drehachse einstellen oder zusammen mit der exzentrischen Lagerung des ersten Befestigungselements auch Translationsbewegungen ausführen.The second actuating element is preferably rotatable about the second axis of rotation. This allows the desired twists the platform relative to the at least one fastening element adjust around the second axis of rotation or together with the eccentric Storage of the first fastener also translational movements To run.

Um eine Verschiebebewegung der Plattform relativ zu dem mindestens einen Befestigungselement in einer Verschieberichtung in gewünschter Weise zu erreichen, kann bei einer bevorzugten Ausführungsform der Endung ein Linearantrieb vorgesehen sein.To move the platform relatively to the at least one fastening element in a direction of displacement in the desired way To achieve, in a preferred embodiment of the extension, a linear drive be provided.

Günstig ist es, wenn die Verschieberichtung parallel zur dritten Drehachse verläuft. Dies ermöglicht es, die Plattform relativ zu dem mindestens einen Befestigungselement in Richtung der dritten Drehachse zu verschieben und um diese zu verdrehen.Cheap it is when the direction of displacement is parallel to the third axis of rotation runs. this makes possible it, the platform relative to the at least one fastener to move in the direction of the third axis of rotation and to twist.

Ein besonders einfacher Aufbau der Vorrichtung wird ermöglicht, wenn der Linearantrieb ein Spindelantrieb ist.A particularly simple structure of the Device is enabled if the linear drive is a spindle drive.

Der Linearantrieb könnte auf verschiedene Arten am Rahmen angeordnet sein, allerdings ist es von Vorteil, wenn der Linearantrieb zwischen dem Rahmen und dem ersten Exzenterlager angeordnet ist zum Verschieben des ersten Exzenterlagers relativ zum Rahmen. Wenn das erste Exzenterlager das mindestens eine Befestigungselement hält, kann so auf einfache Weise eine Relativbewegung zwischen dem Rahmen und dem Befestigungselement erreicht werden.The linear actuator could be on different types can be arranged on the frame, but it is from Advantage if the linear drive between the frame and the first Eccentric bearing is arranged to move the first eccentric bearing relative to the frame. If the first eccentric bearing at least holds a fastener, can easily make a relative movement between the frame and the fastener can be reached.

Vorteilhaft ist es, wenn der Linearantrieb einen Verschiebeweg vom maximal 5 mm aufweist. Innerhalb eines solchen Verschiebebereichs lassen sich alle gewünschten Positionen der Vorrichtung einstellen. Darüber hinaus läßt sich ein Linearantrieb mit einem kleinen Verschiebeweg nahezu spielfrei herstellen.It is advantageous if the linear drive has a maximum displacement of 5 mm. Within one All desired positions of the device can be set in the displacement range. About that can be out produce a linear drive with a small displacement almost without play.

Die Baugröße der Vorrichtung läßt sich ferner minimieren, wenn die Plattform um die dritte Drehachse in einem Winkelbereich von ±10° drehbar ist.The size of the device can be further minimize when the platform about the third axis of rotation in an angular range of ± 10 ° is rotatable.

Vorzugsweise ist die Plattform um die erste und/oder die zweite Drehachse in einem Winkelbereich von ±10° drehbar. Damit läßt sich eine besonders kompakte Bauform der Vorrichtung erzielen.The platform is preferably at an angle about the first and / or the second axis of rotation can be rotated by ± 10 °. This allows a particularly compact design of the device to be achieved.

Um mit zwei exzentrischen Lagerungen an den zwei Befestigungselementen sowohl eine winkelabhängige Stellung als auch eine translatorische Verstellmöglichkeit bereitzustellen, ist es vorteilhaft, wenn die Plattform in einer Translationsebene, welche rechtwinklig zu der ersten Drehachse verläuft, um die erste und/oder die zweite Drehachse in einem Winkelbereich von ±10° schwenkbar ist.To with two eccentric bearings both an angle-dependent position on the two fastening elements as well as to provide a translational adjustment option, it is advantageous if the platform is in a translation plane, which is perpendicular to the first axis of rotation, around the first and / or the second axis of rotation is pivotable in an angular range of ± 10 °.

Um eine eingestellte Position relativ zu dem mindestens einen Befestigungselement zu sichern, kann eine Verdrehsicherung vorgesehen sein zum Fixieren einer Drehstellung der Plattform um die dritte Drehachse.Relative to a set position to secure the at least one fastener, a Anti-rotation device can be provided for fixing a rotational position the platform around the third axis of rotation.

Auf besonders einfache Weise läßt sich eine Verdrehsicherung realisieren, wenn diese ein drittes Befestigungselement zum Fixieren in dem zu bearbeitenden Knochen umfaßt und wenn die Plattform eine Aufnahme für das dritte Befestigungselement aufweist. Die Aufnahme für das dritte Befestigungselement dient auf diese Weise als Bewegungsbegrenzung für die Plattform.It can be done in a particularly simple manner implement an anti-rotation device if this is a third fastening element for fixation in the bone to be machined and if the platform is a recording for has the third fastener. The recording for the third Fastener thus serves as a limitation of movement for the Platform.

Vorteilhaft ist es, wenn das mindestens eine Befestigungselement ein Knochenpin ist. Knochenpins lassen sich einfach in einem Knochen fixieren, beispielsweise dann, wenn sie mit einem Gewinde versehen sind, und bieten mit vorzugsweise langgestreckten Schäften ideale Angriffspunkte für Befestigungselementaufnahmen der Plattform.It is advantageous if at least a fastener is a bone pin. Leave bone pins just fixate in a bone, for example when they are threaded, and preferably provide elongated shafts ideal points of attack for Fastener mounts of the platform.

Die mindestens eine Führung könnte beispielsweise eine Führungshülse für ein rotierendes Bearbeitungswerkzeug sein. Günstig ist es, wenn die mindestens eine Führung eine mit der Plattform lösbar verbindbare Schablone umfaßt. Ein Bearbeitungswerkzeug kann dann entlang einer Kontur der Schablone geführt werden.The at least one guide could, for example a guide sleeve for a rotating machining tool his. Cheap it is when the at least one guide is one with the platform solvable connectable template includes. A machining tool can then be along a contour of the template guided become.

Eine besonders gute Führung eines Bearbeitungswerkzeugs ergibt sich, wenn die mindestens eine Führung in Form einer flachen Schlitzführung ausgebildet ist. Auf diese Weise wird ein Bearbeitungswerkzeug, beispielsweise ein Sägeblatt oder ein Fräser mindestens zweiseitig von der Schlitzführung geführt.A particularly good guide to one Machining tool arises when the at least one guide in Formed a flat slot guide is. In this way, a machining tool, for example a saw blade or a router guided at least on two sides by the slot guide.

Besonders kompakt läßt sich die Vorrichtung aufbauen, wenn die mindestens eine Führung und der Rahmen einstückig ausgebildet sind. Außerdem können sich keine Teile voneinander lösen.Can be particularly compact build the device if the at least one guide and the One-piece frame are trained. You can also do not separate any parts.

Um eine möglichst genaue Positionierung der Plattform an einem zu bearbeitenden Knochen sicherzustellen, ist gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung an der Plattform ein Referenzelement zur Navigationskontrolle der Vorrichtung vorgesehen. Denkbar wäre es auch, alle verwendeten Befestigungselemente mit solchen Referenzelementen zu versehen.In order to position the Ensure platform on a bone to be machined according to one preferred embodiment the invention a reference element for navigation control on the platform the device provided. It would also be conceivable to use all of them To provide fasteners with such reference elements.

Die nachfolgende Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung dient im Zusammenhang mit der Zeichnung der näheren Erläuterung. Es zeigenThe following description of a preferred embodiment the invention serves in conjunction with the drawing for a more detailed explanation. Show it

1: eine perspektivische Ansicht einer an einem Femur fixierten Positionier- und Haltevorrichtung; 1 : a perspective view of a positioning and holding device fixed to a femur;

2: eine Seitenansicht der Positionier- und Haltevorrichtung in einer Grundstellung; 2 : a side view of the positioning and holding device in a basic position;

3: eine Querschnittsansicht längs Linie 3-3 in 2; 3 : a cross-sectional view taken along line 3-3 in 2 ;

4: eine Seitenansicht der Vorrichtung ähnlich zu der Ansicht in 2, jedoch mit einer relativ zu zwei Knochenpins verdrehten Winkelstellung; und 4 : a side view of the device similar to the view in 2 , but with an angular position rotated relative to two bone pins; and

5: eine Ansicht ähnlich der Ansicht in 3, jedoch mit einer verdrehten Stellung der Plattform um eine weitere Achse. 5 : a view similar to the view in 3 , but with the platform rotated around another axis.

In 1 ist eine chirurgische Positionier- und Haltevorrichtung umfassend ein insgesamt mit dem Bezugszeichen 10 versehenes Ausrichtinstrument und zwei Befestigungselemente in Form von Knochenpins 12 und 14 dargestellt. Mit einem weiteren Knochenpin 16 läßt sich das Ausrichtinstrument 10 beispielsweise an einem Femur 18 in einer Relativposition zu den Knochenpins 12 und 14 fixieren.In 1 is a surgical positioning and holding device comprising a whole with the reference numeral 10 provided alignment instrument and two fastening elements in the form of bone pins 12 and 14 shown. With another bone pin 16 the alignment instrument 10 for example on a femur 18 in a relative position to the bone pins 12 and 14 fix.

Das Ausrichtinstrument 10 umfaßt einen insgesamt mit dem Bezugszeichen 20 versehenen, im wesentlichen quaderförmigen Rahmen. Eine langgestreckte Durchbrechung 22 dient als Führung für einen Verschiebeschlitten 32 und einen Lagerschlitten 34. Zu diesem Zweck weist sie zwei parallel verlaufende und aufeinander zu weisende Innenflächen 24 und 26, die jeweils mit einer im Querschnitt einen Kreisbogenabschnitt definierenden Gleitnut 28 und 30 versehen sind. Der Verschiebeschlitten 32 ist im wesentlichen quaderförmig ausgebildet, wobei zwei voneinander weg weisende Seitenflächen 38 und 40 korrespondierend zu den Gleitnuten 28 und 30 gewölbt und zwischen diesen ver schiebbar gehalten sind. Am Verschiebeschlitten 32 ist um eine erste Exzenterachse 42 ein im wesentlichen zylindrischer Drehknopf 44 exzentrisch gelagert. Der Drehknopf 44 weist diametral gegenüberliegend bezüglich einer Symmetrieachse 46 und parallel zu dieser verlaufend eine Bohrung 48 auf, welche als Befestigungselementaufnahme für einen Schaftabschnitt 50 des Kochenpins 12 dient. Zur Verankerung im Femur 18 ist der Knochenpin 12 an einem Ende mit einem Außengewinde 52 versehen. Die Exzenterachse 42 verläuft rechtwinklig zu den Gleitnuten 28 und 30. Sie bildet eine erste Drehachse.The alignment tool 10 includes a whole with the reference symbol 20 provided, essentially cuboid frame. An elongated opening 22 serves as a guide for a sliding carriage 32 and a sleigh 34 , For this purpose, it has two inner surfaces running parallel and facing each other 24 and 26 , each with a sliding groove defining a circular arc section in cross section 28 and 30 are provided. The sliding carriage 32 is essentially cuboid, with two side surfaces pointing away from each other 38 and 40 corresponding to the sliding grooves 28 and 30 arched and are held between these ver. On the sliding carriage 32 is about a first eccentric axis 42 an essentially cylindrical knob 44 stored eccentrically. The knob 44 points diametrically opposite with respect to an axis of symmetry 46 and a hole running parallel to it 48 on which as a fastener receptacle for a shaft section 50 of the cooking pin 12 serves. For anchoring in the femur 18 is the bone pin 12 at one end with an external thread 52 Mistake. The eccentric axis 42 runs at right angles to the slide grooves 28 and 30 , It forms a first axis of rotation.

Der Lagerschlitten 34 ist im wesentlichen ebenfalls quaderförmig aufgebaut und ist mit zwei voneinander weg weisenden gewölbten Seitenflächen 54 in den Gleitnuten 28 und 30 verschiebbar gehalten. Am Lagerschlitten 34 ist analog wie beim Verschiebeschlitten 32 ein Drehknopf 56 um eine zweite Exzenterachse 58 verdrehbar gelagert. Die zweite Exzenterachse 58 definiert eine zweite Drehachse. Diametral gegenüberliegend einer Symmetrieachse 60 des im wesentlichen zylindrischen Drehknopf 56 ist eine als zweite Befestigungselementaufnahme dienende Bohrung 62 vorgesehen, welche einen Schaftabschnitt 64 des ebenfalls an einem Ende mit einem Außengewinde 66 versehenen Knochenpins 14 aufnimmt. Die Exzenterachsen 42 und 58 sowie die Bohrungen 48 und 62 verlaufen alle parallel zueinander.The storage sled 34 is also essentially cuboid and has two curved side surfaces facing away from each other 54 in the sliding grooves 28 and 30 kept slidable. On the sleigh 34 is analogous to the sliding carriage 32 a knob 56 around a second eccentric axis 58 rotatably mounted. The second eccentric axis 58 defines a second axis of rotation. Diametrically opposite an axis of symmetry 60 of the essentially cylindrical knob 56 is a hole serving as a second fastener receptacle 62 provided which has a shaft section 64 of one end with an external thread 66 provided bone pins 14 receives. The eccentric axes 42 and 58 as well as the holes 48 and 62 all run parallel to each other.

Am Verschiebeschlitten 32 ist an einer vom Lagerschlitten 34 weg weisenden Stirnseite 68 ein Gewindestift 70 angeordnet, dessen Symmetrieachse eine dritte Drehachse 72 definiert. Der Gewindestift 70 ist Teil eines insgesamt mit dem Bezugszeichen 74 versehenen Spindeltriebs, welcher ein in eine Ausnehmung 75 der Stirnseite 36 des Rahmens 20 eingesetztes und drehfest mit die sem verbundenes Lager 76 sowie einen Gewindeknopf 78 umfaßt, der auf dem Gewindestift verschraubbar gehalten ist. Ein Ringvorsprung 82 des Gewindeknopfs 78 ist in einer Nut 80 des Lagers 76 drehbar um die Drehachse 72, jedoch axial unverschieblich gehalten. Eine Verdrehung des Gewindeknopfs 78 relativ zum Gewindestift 70 bewirkt somit eine Bewegung des Verschiebeschlittens 32 in Richtung der Drehachse 72 relativ zum Rahmen 20.On the sliding carriage 32 is on one of the sleighs 34 facing end 68 a grub screw 70 arranged, the axis of symmetry a third axis of rotation 72 Are defined. The grub screw 70 is part of a whole with the reference symbol 74 provided spindle drive, which one in a recess 75 the front 36 of the frame 20 inserted and non-rotatably connected to this bearing 76 as well as a threaded button 78 comprises, which is screwed on the threaded pin. A ring projection 82 of the threaded button 78 is in a groove 80 of the camp 76 rotatable around the axis of rotation 72 , but held axially immovable. A twist on the threaded button 78 relative to the grub screw 70 thus causes a movement of the sliding carriage 32 in the direction of the axis of rotation 72 relative to the frame 20 ,

Zum Aufnehmen eines Schaftabschnitts 84 des an einem Ende mit einem Außengewinde 86 versehenen Knochenpins 16 sind an einem der Stirnseite 36 gegenüberliegenden Ende 96 unsymmetrisch am Rahmen 20 zwei Bohrungen 88 und 90 vorgesehen, die rechtwinklig zur Drehachse 72 verlaufen.To accommodate a shaft section 84 the one with an external thread at one end 86 provided bone pins 16 are on one end 36 opposite end 96 asymmetrical on the frame 20 two holes 88 and 90 provided at right angles to the axis of rotation 72 run.

Im wesentlichen parallel zur Durchbrechung 22, jedoch nur so schmal, daß beispielsweise ein nicht dargestelltes Sägeblatt einer Knochensäge geradlinig geführt wird, ist am Rahmen 20 seitlich eine Schlitzführung 92 integriert. Eine zweite Schlitzführung 94 ist in Richtung auf das der Stirnseite 36 gegenüberliegende Ende 96 des Rahmens 20 hin um einen Winkel 98 von 135° geneigt und bildet eine zweite Führung für ein Sägeblatt oder ein Fräswerkzeug. Eine dritte Schlitzführung in Form einer Führungsnut 100 ist an einer mittels einer Befestigungsschraube 102 am Rahmen 20 fixierbaren Schablone 104 vorgesehen. Die Schablone 104 liegt in einer verbundenen Stellung mit einer Anlagefläche 108 an einer Lagerfläche 106 des Rahmens 20 an, wobei die Lagerfläche 106 und die Anlagefläche 108 parallel zur Schlitzführung 92 verlaufen. Die Führungsnut 100 definiert eine Ebene, welche rechtwinklig auf einer von der Schlitzführung 92 definierten Ebene steht.Essentially parallel to the breakthrough 22 , but only so narrow that, for example, a saw blade (not shown) of a bone saw is guided in a straight line is on the frame 20 a slot guide on the side 92 integrated. A second slot guide 94 is towards the front 36 opposite end 96 of the frame 20 by an angle 98 inclined at 135 ° and forms a second guide for a saw blade or a milling tool. A third slot guide in the form of a guide groove 100 is on a using a fastening screw 102 on the frame 20 fixable template 104 intended. The template 104 lies in a connected position with a contact surface 108 on a storage area 106 of the frame 20 at, the storage area 106 and the contact surface 108 parallel to the slot guide 92 run. The guide groove 100 defines a plane that is perpendicular to one of the slot guides 92 defined level.

An einem Lagerzapfen 110, welcher parallel zur einer der Bohrungen 88 bzw. 90 im Bereich des Endes 96 des Rahmens 20 von diesem absteht, ist eine Adapterplatte 112 mittels einer Befestigungsschraube 114 lösbar verbindbar. Die Adapterplatte 112 trägt einen Haltestift 116, an welchem ein Referenzelement für einen navigationsgestützen chirurgischen Eingriff in definierter Weise festgelegt werden kann.On a bearing journal 110 which is parallel to one of the holes 88 respectively. 90 in the area of the end 96 of the frame 20 protruding from this is an adapter plate 112 using a fastening screw 114 releasably connectable. The adapter plate 112 carries a holding pin 116 , on which a reference element for a navigation-assisted surgical intervention can be defined in a defined manner.

Mit dem oben beschriebenen Ausrichtinstrument 10 lassen sich an einem Femur 18, aber auch an einer nicht dargestellten Tibia ebene Verankerungsflächen 118 für künstliche Gelenkteile präparieren. Hierzu werden in einem ersten Schritt die Knochenpins 12 und 14, beispielsweise zur Bearbeitung des Femurs 18, lateral im Knochen fixiert. Zu diesem Zweck werden sie zunächst mittels einer nicht dargestellten, navigierten Lehre an den Femur 18 herangeführt und in diesen eingeschraubt. In einem nächsten Schritt wird das Ausrichtinstrument 10 auf die Schaftabschnitte 50 und 64 der Knochenpins 12 und 14 aufgesteckt. In einer Grundstellung weisen die Bohrungen 48 und 62 aufeinander zu, wie dies in 2 dargestellt ist.With the alignment tool described above 10 can be on a femur 18 , but also flat anchoring surfaces on a tibia, not shown 118 prepare for artificial joint parts. In a first step, the bone pins 12 and 14 , for example for processing the femur 18 , laterally fixed in the bone. For this purpose, they are first attached to the femur using a navigated teaching (not shown) 18 brought up and screwed into this. The next step is the alignment tool 10 on the shaft sections 50 and 64 the bone pins 12 and 14 attached. The holes point in a basic position 48 and 62 towards each other like this in 2 is shown.

Um das Ausrichtinstrument 10 in seiner relativen Lage zum Femur 18 zu verändern, gibt es vier Einstellmöglichkeiten. Zunächst ist mittels der Drehknöpfe 44 und 56 jeweils eine Verschwenkung um die Exzenterachsen 42 beziehungsweise 58 möglich. Da die Knochenpins 12 und 14 relativ zueinander in ihrer Position unveränderlich sind, führt ein Verdrehen der Drehknöpfe 44 beziehungsweise 56 zu einer Rotation des Rahmens 20 relativ zu den Knochenpins 12 beziehungsweise 14. Dadurch lassen sich in einer Ebene senkrecht zu den Exzenterachsen 42 beziehungsweise 58 Schwenkwinkel 120 in einem Bereich von ±10° einstellen.To the alignment tool 10 in its relative position to the femur 18 There are four setting options to change. First is using the knobs 44 and 56 one swivel each around the eccentric axes 42 respectively 58 possible. Because the bone pins 12 and 14 If their position cannot be changed relative to each other, the knobs turn 44 respectively 56 to a rotation of the frame 20 relative to the bone pins 12 respectively 14 , This allows it to be in a plane perpendicular to the eccentric axes 42 respectively 58 swivel angle 120 set within a range of ± 10 °.

In 4 ist eine im Vergleich zu einer in 2 dargestellten Grundstellung exzentrisch verschwenkte Position des Rahmens 20 relativ zu den Knochenpins 12 beziehungsweise 14 dargestellt. Werden die beiden Drehknöpfe nicht gleichsinnig wie in 4 dargestellt, sondern gegensinnig gedreht, so lassen sich Translationsbewegungen in der Ebene quer zu den Exzenterachsen 42 beziehungsweise 58 um ±5 mm realisieren.In 4 is one compared to one in 2 shown basic position eccentrically pivoted position of the frame 20 relative to the bone pins 12 respectively 14 shown. If the two knobs are not in the same direction as in 4 shown, but rotated in opposite directions, so translational movements in the plane transverse to the eccentric axes 42 respectively 58 by ± 5 mm.

Mittels des Spindeltriebs 74 kann, wie bereits oben angedeutet, eine Justierung des Rahmens 20 relativ zu den Exzenterachsen 42 beziehungsweise 58 in Richtung der Drehachse 72 erreicht werden. Je nach Länge des Gewindestifts 70 lassen sich auf diese Weise Verstellwege von ±5 mm realisieren.By means of the spindle drive 74 can, as already indicated above, an adjustment of the frame 20 relative to the eccentric axes 42 respectively 58 in the direction of the axis of rotation 72 can be achieved. Depending on the length of the grub screw 70 adjustment paths of ± 5 mm can be realized in this way.

Eine vierte Einstellmöglichkeit des Rahmens 20 relativ zu den Knochenpins 12 und 14 ist aufgrund der Ausgestaltung des Verschiebeschlittens 32 und des Lagerschlittens 34 möglich. Sie sind nämlich in den Gleitnuten 28 und 30 nicht nur in Längsrichtung derselben verschiebbar gehalten, sondern können aufgrund ihrer Wölbung um die Drehachse 72 in einem durch die Durchbrechung 22 definierten Winkelbereich von ±10° verdreht werden.A fourth setting option for the frame 20 relative to the bone pins 12 and 14 is due to the design of the sliding carriage 32 and the bearing slide 34 possible. They are in the sliding grooves 28 and 30 not only kept displaceable in the longitudinal direction of the same, but can, because of their curvature, about the axis of rotation 72 in one by breaking through 22 defined angular range of ± 10 °.

Mittels des am Haltestift 116 gehaltenen, nicht dargestellten Referenzelements läßt sich die endgültige gewünschte Position des Rahmens 20 am Femur 18 genau einstellen. Die Drehknöpfe 44 und 56 werden entsprechend einer Anzeige eines nicht dargestellten Navigationssystems verdreht. Eine Justierung in Richtung der Drehachse 72 wird durch Drehung des Gewindeknopfs 78 realisiert. Eine Drehung des Rahmens 20 um die Drehachse 72 kann durch entsprechendes Verdrehen des Rahmens 20 relativ zu dem Verschiebeschlitten 32 und dem Lagerschlitten 34 von einem Operateur von Hand vorgenommen werden. Zur Fixierung einer endgültigen Position des Ausrichtinstruments 10 wird der dritte Knochenpin 16 durch eine der beiden Bohrungen 88 oder 90 hindurchgesteckt und in den Femur 18 eingeschraubt oder eingeschlagen.Using the on the holding pin 116 held, not shown reference element, the final desired position of the frame 20 on the femur 18 adjust exactly. The knobs 44 and 56 are rotated according to a display of a navigation system, not shown. An adjustment in the direction of the axis of rotation 72 is done by turning the threaded knob 78 realized. A three hung the frame 20 around the axis of rotation 72 can be done by turning the frame accordingly 20 relative to the sliding carriage 32 and the sleigh 34 be done by hand by an operator. For fixing a final position of the alignment instrument 10 becomes the third bone pin 16 through one of the two holes 88 or 90 inserted through and into the femur 18 screwed in or hammered in.

Nachdem das Ausrichtinstrument 10 in oben beschriebener Weise am Femur 18 positioniert worden ist, lassen sich die Verankerungsflächen 118 mit Hilfe der Schlitzführungen 92 und 94 sowie der Führungsnut 100 unter Verwendung eines Bearbeitungswerkzeugs präparieren.After the alignment tool 10 in the manner described above on the femur 18 has been positioned, the anchoring surfaces 118 with the help of the slot guides 92 and 94 as well as the guide groove 100 prepare using a processing tool.

Aufgrund seines symmetrischen Aufbaus läßt sich das Ausrichtinstrument 10 an einem Femur sowohl medial als auch lateral fixieren. Ferner ist es möglich, das Ausrichtinstrument 10 auch an einer Tibia zu befestigen. Es ist daher universell einsetzbar.Due to its symmetrical structure, the alignment instrument can be 10 fix both medially and laterally to a femur. It is also possible to use the alignment instrument 10 also attach to a tibia. It can therefore be used universally.

Claims

Surgical positioning and holding device for positioning and holding at least one guide ( 92 . 94 . 100 ) for a surgical processing tool, with at least one fastening element ( 12 . 14 . 16 ) for fixation in a bone to be processed ( 18 ) and with one on the at least one fastening element ( 12 . 14 . 16 ) guided and / or held platform ( 10 ) to hold the at least one guide ( 92 . 94 . 100 ), characterized in that a first fastening element ( 12 ) on the platform ( 10 ) eccentrically around a first axis of rotation ( 42 ) is rotatably mounted.

Device according to claim 1, characterized in that a second fastening element ( 14 ) for fixation in a bone to be processed ( 18 ) is provided and that the second fastening element ( 14 ) on the platform ( 10 ) is managed or held.

Device according to claim 2, characterized in that the second fastening element ( 14 ) on the platform ( 10 ) eccentric about a second axis of rotation ( 58 ) is rotatably mounted.

Device according to one of the preceding claims, characterized in that the platform ( 10 ) at least one fastener holder ( 48 62 . 88 . 90 ) for receiving the at least one fastening element ( 12 . 14 . 16 ) having.

Device according to claim 4, characterized in that the at least one fastening element receptacle has a bore ( 48 . 62 . 88 . 90 ) includes.

Device according to one of claims 4 or 5, characterized in that the longitudinal axes of the at least one fastening element receptacle ( 48 . 62 ; 88 . 90 ) are aligned parallel to each other.

Device according to claim 6, characterized in that the longitudinal axes of the fastening element receptacles ( 48 . 62 ) parallel to the first and the second axis of rotation ( 42 . 48 ) run.

Device according to one of the preceding claims, characterized in that the platform ( 10 ) relative to the at least one fastening element ( 12 . 14 . 16 ) is slidably mounted.

Device according to one of the preceding claims, characterized in that the platform ( 10 ) relative to the at least one fastening element ( 12 . 14 . 16 ) around a third axis of rotation ( 72 ) is rotatably mounted and that the third axis of rotation ( 72 ) essentially transverse to the first axis of rotation ( 42 ) runs.

Device according to claim 9, characterized in that the third axis of rotation ( 72 ) perpendicular to the first and / or the second axis of rotation ( 42 . 58 ) runs.

Device according to one of claims 9 or 10, characterized in that the third axis of rotation ( 72 ) the first and / or the second axis of rotation ( 42 . 58 ) cuts.

Device according to one of the preceding claims, characterized in that the platform ( 10 ) a frame ( 20 ) and a first eccentric bearing ( 32 ) and that the first eccentric bearing ( 32 ) on the frame ( 20 ) is held displaceably.

Device according to claim 12, characterized in that the first eccentric bearing ( 32 ) relative to the frame ( 20 ) around the third axis of rotation ( 72 ) is rotatably mounted.

Device according to one of claims 12 or 13, characterized in that the first eccentric bearing ( 32 ) a rotatably mounted first actuating element ( 44 ) and that the first actuating element ( 44 ) a first fastener holder ( 48 ) for the first fastener ( 12 ) having.

Device according to claim 14, characterized in that the first actuating element ( 44 ) around the first axis of rotation ( 42 ) is rotatably mounted.

Device according to one of claims 12 to 15, characterized in that the platform ( 10 ) a second eccentric bearing ( 34 ) includes and that the second eccentric bearing ( 34 ) on the frame ( 20 ) is slidably mounted.

Device according to claim 16, characterized in that the second eccentric bearing ( 34 ) relative to the frame ( 20 ) around the third axis of rotation ( 72 ) is rotatably mounted.

Device according to one of claims 16 or 17, characterized in that the second eccentric bearing ( 34 ) a rotatably mounted second actuating element ( 56 ) and that the second actuating element ( 56 ) a second fastener holder ( 62 ) for the second fastener ( 14 ) having.

Device according to claim 18, characterized in that the second actuating element ( 56 ) around the second axis of rotation ( 58 ) is rotatably mounted.

Device according to one of the preceding claims, characterized in that a linear drive ( 74 ) is provided for moving the platform ( 10 ) relative to the at least one fastening element ( 12 . 14 . 16 ) in one direction of displacement ( 72 ).

Device according to claim 20, characterized in that the direction of displacement ( 72 ) parallel to the third axis of rotation ( 72 ) runs.

Device according to one of claims 20 or 21, characterized in that the linear drive is a spindle drive ( 74 ) is.

Device according to one of claims 20 to 22, characterized in that the linear drive ( 74 ) between the frame ( 20 ) and the first eccentric bearing ( 32 ) is arranged to move the first eccentric bearing ( 32 ) relative to the frame ( 20 ).

Device according to one of claims 20 to 23, characterized in that the linear drive ( 74 ) has a maximum displacement of 5 mm.

Device according to one of claims 9 to 24, characterized in that the platform ( 10 ) around the third axis of rotation ( 72 ) in an angular range ( 122 ) can be rotated by ± 10 °.

Device according to one of the preceding claims, characterized in that the platform ( 10 ) around the first and / or the second axis of rotation in an angular range ( 120 ) can be rotated by ± 10 °.

Device according to one of the preceding claims, characterized in that the platform ( 10 ) in a translation plane which is perpendicular to the first axis of rotation ( 42 ) runs around the first and / or the second axis of rotation ( 42 . 58 ) in an angular range ( 120 ) can be swiveled by ± 10 °.

Device according to one of claims 9 to 27, characterized in that an anti-rotation device ( 16 ) is provided for fixing a rotating position of the platform ( 10 ) around the third axis of rotation ( 72 ).

Apparatus according to claim 28, characterized in that the anti-rotation device is a third fastening element ( 16 ) for fixation in the bone to be processed ( 18 ) and that the platform ( 10 ) a recording ( 88 . 90 ) for the third fastener ( 16 ) having.

Device according to one of the preceding claims, characterized in that the at least one fastening element is a bone pin ( 12 . 14 . 16 ) is.

Device according to one of the preceding claims, characterized in that the at least one guide one with the platform ( 10 ) detachably connectable template ( 104 ) includes.

Device according to one of the preceding claims, characterized in that the at least one guide in the form of a flat slot guide ( 92 . 94 ) is trained.

Device according to one of claims 12 to 32, characterized in that the at least one guide ( 92 . 94 ) and the frame ( 20 ) are integrally formed.

Device according to one of the preceding claims, characterized in that on the platform ( 10 ) a reference element for navigation control of the device is provided.