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Die
Erfindung betrifft ein chirurgisches Instrumentarium zur Vorbereitung
eines Knochens für
die Aufnahme eines Implantates mit mehreren Werkzeugen zur Bearbeitung
des Knochens.
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Beim
Einsetzen von Endoprothesen, beispielsweise im Hüftbereich oder im Kniebereich,
ist es notwendig, den Knochen für
die Aufnahme des Implantates vorzubereiten. Dazu müssen Öffnungen im
Knochen geschaffen werden, die an die Geometrie der entsprechenden
Implantatteile angepaßt
werden, beispielsweise muß der
Markraum eines Röhrenknochens
entsprechend aufgeweitet werden, um den Schaft einer Prothese aufzunehmen.
Es ist üblich,
diese Vorbereitungsarbeiten in mehreren Schritten unter Verwendung
verschiedener Werkzeuge durchzuführen,
beispielsweise unter Verwendung eines Meißels und einer Raspel.
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In
den meisten Fällen
sind diese Instrumente nach den Erfahrungswerten des Chirurgen von
Hand geführt
worden, und dabei ist nicht auszuschließen, daß Abweichungen von der gewünschten
Geometrie am Knochen auftreten.
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Es
ist Aufgabe der Erfindung, die Führung derartiger
Instrumente bei der Bearbeitung des Knochens zu verbessern.
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Diese
Aufgabe wird bei einem chirurgischen Instrumentarium der eingangs
beschriebenen Art erfindungsgemäß dadurch
gelöst,
daß an
den Werkzeugen ein Markierelement eines Navigationssystems an einer
vorbestimmten Stelle und in einer vorbestimmten Lage abnehmbar positionierbar
ist.
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Mit
Markierelementen zusammenarbeitende Navigationssysteme können die
Position und die Orientierung des Markierelementes im Raum sehr
genau feststellen, beispielsweise über vom Markierelement reflektierte
Infrarotstrahlung, die von mehreren Senden und Empfängern aufgenommen
wird. Durch die Verbindung derartiger Markierelemente mit den Werkzeugen
zur Knochenbearbeitung lassen sich dadurch auch die Position und
die Orientierung dieser Werkzeuge während der Bearbeitung genau
bestimmen, und bei entsprechender Ortsbestimmung der Knochen, die
bei derartigen Operationen üblich ist,
gibt dabei das Navigationssystem auch Auskunft über die Relativposition der
Werkzeuge zum Knochen und damit über
die Geometrie der Knochenbearbeitung.
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Allerdings
können
die Markierelemente an den Werkzeugen bei der Bearbeitung des Knochens störend sein,
sei es dadurch, daß sie
die Sicht oder die Handhabbarkeit einschränken, sei es durch mechanische
Belastungen, die vom Werkzeug auf die Markierelemente übertragen
werden und diese beschädigen
können.
Es ist daher im Rahmen der Erfindung vorgesehen, daß die Markierelemente
an den Werkzeugen an einer vorbestimmten Stelle und in einer vor bestimmten
Lage abnehmbar positionierbar sind. Der Chirurg kann also nach Bedarf
die Markierelemente abnehmen und ohne die Markierelemente den Knochen
bearbeiten, er ist jedoch in der Lage, die Markierelemente an einer
vorbestimmten Stelle und in einer vorbestimmten Lage wieder am Werkzeug
anzulegen, so daß dann
eine genaue Orts- und Lagebestimmung des Werkzeuges erfolgen kann.
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Das
Markierelement kann selbst unmittelbar an den Werkzeugen gehalten
sein, gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform
ist jedoch vorgesehen, daß das
Markierelement an einem Adapter gehalten ist, der in einer vorbestimmten
Lage und an einer vorbestimmten Stelle am Werkzeug abnehmbar positionierbar
ist.
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In
diesem Falle kann weiterhin vorgesehen sein, daß das Markierelement am Adapter
an einer bestimmten Stelle und in einer bestimmten Lage abnehmbar
gehalten ist, so daß es
auch möglich
ist, den Adapter am Werkzeug zu belassen und nur das Markierelement
abzunehmen.
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Diese
letzte Ausgestaltung ist insbesondere dann von Vorteil, wenn gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform
am Adapter ein Handgriff angeordnet ist. Bei einer solchen Ausgestaltung
kann das Werkzeug mittels dieses Handgriffes gehandhabt werden,
so daß der
Operateur wahlweise das Werkzeug ohne Handgriff, mit Adapter und
Handgriff und gegebenenfalls auch mit zusätzlich am Adapter festgelegtem
Markierelement einsetzen kann.
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Es
ist vorteilhaft, wenn am Werkzeug und am Markierelement oder am
Adapter Führungselemente angeordnet
sind, welche beim Zusammenfügen
dieser Teile diese in der vorbestimmten Lage und an der vorbestimmten
Stelle zusammenführen.
Der Operateur kann dann in sehr einfacher Weise diese Zusammenführung vornehmen
und muß nicht
besonders darauf achten, die exakte Positionierung bewußt herzustellen.
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Es
ist beispielsweise günstig,
wenn die Führungselemente
an einem der zusammengefügten Teile
eine Nut zur formschlüssigen
Aufnahme des anderen Teils umfassen mit einem Vorsprung am Boden der
Nut und am anderen Teil eine Aufnahmeöffnung für den Vorsprung.
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Gemäß einer
besonders bevorzugten Ausführungsform
ist vorgesehen, daß zur
dauerhaften Festlegung der beiden Teile aneinander eine Verriegelungseinrichtung
vorgesehen ist, die eine Trennung der beiden Teile nur nach einer
Lösebetätigung ermöglicht.
In der zusammengefügten
Position werden die beiden Teile somit verriegelt und bleiben dauerhaft
zusammengefügt,
bis durch eine Lösebetätigung der
Verriegelungseinrichtung eine Freigabe möglich wird.
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Es
ist günstig,
wenn die beiden Teile in zwei um 180° gedrehten Relativpositionen
zusammenfügbar
sind, so daß eine
insgesamt seitenverkehrte Anordnung herstellbar ist, die für den beidseitigen
Einsatz geeignet ist.
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Besonders
vorteilhaft ist es, wenn nur ein Teil der Werkzeuge mittels der
Verriegelungseinrichtung am Markierelement oder am Adapter dauerhaft
festleg bar ist. Die Verriegelungseinrichtung hält also nur einen Teil der
Werkzeuge in der zusammengefügten Stellung
dauerhaft fest, während
andere Werkzeuge auch in der zusammengefügten Stellung nur am Markierelement
oder am Adapter anliegen, diese Teile können ohne Lösebetätigung der Verriegelungseinrichtung
wieder voneinander getrennt werden. Beispielsweise kann ein dauerhaft
festlegbares Werkzeug ein Meißel
sein, ein nicht dauerhaft festlegbares Werkzeug dagegen eine Raspel.
Bei einem Meißel sind
bei der Knochenbearbeitung die mechanischen Beanspruchungen in der
Regel weniger groß als
bei einer Raspel, die mehrfach eingeschlagen und wieder ausgeschlagen
werden muß,
und daher ist es bei einem Meißel
durchaus möglich,
den Adapter und das Markierelement am Werkzeug zu belassen, während bei
einer Raspel eine Beschädigung
erfolgen könnte,
so daß es
sinnvoll ist, das Markierelement nicht dauerhaft an der Raspel zu
belassen. Trotzdem kann die Position der Raspel jederzeit dadurch
bestimmt werden, daß der
Adapter oder das Markierelement in der vorbestimmten Lage und an
der vorbestimmten Stelle an die Raspel gehalten werden, diese Position
wird jedoch nicht durch die Verriegelungseinrichtung dauerhaft beibehalten,
sondern das Markierelement kann nach der Lagebestimmung wieder entfernt
werden.
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Es
kann beispielsweise vorgesehen sein, daß die Verriegelungseinrichtung
einen Verriegelungskörper
aufweist, der bei zusammengefügten Teilen
zur Verriegelung einen Vorsprung am Werkzeug hintergreift, und daß bei nicht
dauerhaft festlegbaren Werkzeugen dieser Vorsprung fehlt. Während also
bei Werkzeugen mit Vorsprung beim Zusammenfügen die Verriegelungseinrich tung
eine dauerhafte Verriegelung erzeugt, entfällt eine solche dauerhafte
Verriegelung bei Werkzeugen, die diesen Vorsprung nicht aufweisen.
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Die
nachfolgende Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung
dient im Zusammenhang mit der Zeichnung der näheren Erläuterung. Es zeigen:
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1:
eine schematische Ansicht eines Knochenmeißels mit einem im Abstand von
ihm angeordneten Adapter für
ein Markierelement eines Navigationssystems;
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2:
eine Ansicht der in 1 dargestellten Teile im zusammengefügten Zustand
ohne aufgesetztes Markierelement;
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3:
eine perspektivische Ansicht des Adapters der 1 und 2 ohne
Markierelement;
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4:
eine vergrößerte Teilansicht
eines Werkzeuges mit Verriegelungsvorsprüngen für eine Verriegelungseinrichtung
und
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5:
eine vergrößerte Teilansicht
eines Werkzeuges ohne Verriegelungsvorsprüngen für eine Verriegelungseinrichtung.
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In
den 1 und 2 ist ein sogenannter Kastenmeißel 1 dargestellt,
wie er zum Vorbereiten einer Markraumöffnung in einem Knochen verwendet wird.
Dieser Kastenmeißel 1 weist
einen Schaft 2 mit rechteckigem Querschnitt auf, an dessen
einem Ende eine senkrecht zum Schaft verlaufende Einschlagfläche 3 angeordnet
ist und dessen andere Seite in einer ovalen Schneide 4 endet,
die mit einer Führungsspitze 5 versehen
ist. Im der Einschlagfläche 3 benachbarten
oberen Abschnitt 6 des Schaftes 2 wird dieser
von mehreren im Querschnitt kreisförmigen Öffnungen 7 durchsetzt,
die im dargestellten Ausführungsbeispiel
unterschiedliche Durchmesser aufweisen.
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An
den oberen Abschnitt 6 des Schaftes 2 kann ein
Adapter 8 angelegt werden, der im wesentlichen die Gestalt
eines Quaders hat, der auf einer Seite eine Aufnahmenut 9 aufweist.
Die Breite der Aufnahmenut 9 entspricht der Breite des
Schaftes 2. Am Boden der Aufnahmenut 9 ist ein
zentraler, im Querschnitt kreisförmiger
Vorsprung 10 angeordnet, der formschlüssig in eine der Öffnungen 7 paßt, wenn der
Abschnitt 6 des Schaftes 2 in die Aufnahmenut eingelegt
wird. Dadurch ergibt sich eine genau bestimmte und exakt reproduzierbare
Relativposition zwischen Adapter 8 und Schaft 2,
wenn der Schaft 2 mit dem oberen Abschnitt 6 in
die Aufnahmenut 9 eingelegt wird.
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In
einer Wand 11 der Aufnahmenut 9 ist eine Verriegelungseinrichtung 12 angeordnet,
die in der Zeichnung nur schematisch dargestellt ist. Sie umfaßt einen
in den Querschnitt der Aufnahmenut 9 eintretenden Verriegelungskörper 13 (3),
der mit Hilfe eines am Adapter 8 angeordneten, schieberförmigen Betätigungselementes 14 in
eine Entriegelungsstellung gebracht werden kann, beispielsweise taucht
der Verriegelungskörper 13 in
dieser Entriegelungsstellung vollständig in die Wand 11 ein
oder aber der Verriegelungskörper 13 wird
parallel zur Wand in die Entriegelungsstellung verschoben.
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An
einer Seitenfläche 15 des
Abschnittes 6 ist eine Vertiefung 16 angebracht,
die an gegenüberliegenden
Enden zwei Rastvorsprünge 17, 18 ausbildet.
Diese weisen Sägezahnform
auf und sind spiegelbildlich zueinander angeordnet, beide Rastvorsprünge 17, 18 weisen
eine parallel zur Längsrichtung
des Schaftes 2 verlaufende Rastfläche 19 und eine schräg dazu verlaufende
Aufgleitfläche 20 auf. Wenn
der Schaft 2 in der beschriebenen Weise in die Aufnahmenut 9 eingelegt
wird, gleitet der Verriegelungskörper 13 an
einem der beiden Rastvorsprünge 17, 18 vorbei
und hintergreift diesen, so daß eine
Lösung
der auf diese Weise verbundenen Teile nur möglich ist, wenn der Verriegelungskörper 13 mit
Hilfe des Betätigungselementes 14 in
die Freigabestellung verschoben wird.
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Der
Schaft 2 kann dabei in um 180° verdrehten Positionen in die
Aufnahmenut 9 eingelegt werden, und dabei hintergreift
der Verriegelungskörper 13 immer
einen der beiden Rastvorsprünge 17, 18. Dadurch
kann der Kastenmeißel 1 für den linken
und für
den rechten Einsatz verwendet werden.
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An
dem Adapter 8 ist ein Handgriff 21 befestigt,
so daß über den
Handgriff 21 und den am Schaft 2 festgelegten
Adapter 8 der Kastenmeißel 1 insgesamt gehandhabt
werden kann. Außerdem
steht seitlich von dem Adapter 8 ein Pfosten 22 ab,
auf den in genau bestimmter Lage und Orientierung ein Markier element 23 aufgesteckt
werden kann, das schematisch nur in 1 dargestellt
ist. Dieses Markierelement 23 trägt entweder Strahlungssender,
beispielsweise Leuchtdioden, oder Reflexionsflächen für Strahlung, die von einem
in der Zeichnung nicht dargestellten, an sich bekannten Navigationssystem empfangen
werden kann. Dieses Navigationssystem kann daraus die genaue Position
und Orientierung des Markierelementes 23 im Raum bestimmen
und damit auch die genaue Orientierung und Position des über den
Adapter starr mit dem Markierelement 23 verbundenen Kastenmeißels 1.
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Der
Kastenmeißel 1 kann
während
des Einsatzes dauerhaft mit dem Adapter 8 verbunden bleiben,
es ist aber auch möglich,
diesen durch Betätigung
des Betätigungselementes 14 vom
Kastenmeißel 1 zu
lösen und
den Kastenmeißel 1 dann
ohne Adapter einzusetzen. Wenn der Adapter 8 wieder an den
Kastenmeißel 1 angelegt
wird, erfolgt erneut eine Verriegelung und dauerhafte Festlegung
in der durch die Aufnahmenut 9 und den Vorsprung 10 genau
bestimmten Relativposition.
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Bei
anderen Werkzeugen, beispielsweise bei einer Knochenraspel, kann
eine abgewandelte Ausgestaltung gewählt werden, wie sie in 5 dargestellt
ist. Bei dieser Ausgestaltung weist zwar der Schaft 2 in
der Seitenfläche 15 auch
eine Vertiefung 16 auf, es fehlen aber Rastvorsprünge, wie
sie bei dem Kastenmeißel
der 1, 2 und 4 dargestellt
sind. Wenn der Adapter 8 und das in 5 dargestellte
Werkzeug 24, das sonst bis auf den den Knochen bearbeitenden
Teil gleich aufgebaut ist wie der Kastenmeißel 1 und bei dem
daher entsprechende Teile dieselben Bezugszeichen tragen, zusammengefügt werden,
ist auch bei dieser Ausgestaltung die Relativposition von Werkzeug 24 und
Adapter 8 durch die Aufnahmenut 9 sowie den in
eine Öffnung 7 eintauchenden
Vorsprung 10 genau definiert, es erfolgt aber keine Verriegelung
durch den Verriegelungskörper 13,
da dieser keine Vorsprünge
hintergreifen kann. Die Verbindung bleibt also eine lose Verbindung,
die einfach dadurch wieder gelöst
werden kann, daß der
Adapter 8 wieder vom Werkzeug 24 entfernt wird.
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Der
Operateur kann daher das Werkzeug 24, beispielsweise eine
Knochenraspel, normalerweise ohne den Adapter benutzen, kann jedoch
die Lage und Orientierung des Werkzeuges 24 trotzdem rasch dadurch
kontrollieren, daß er
den Adapter 8 in der vorbestimmten Position an das Werkzeug 24 anlegt, ohne
die Teile jedoch miteinander zu verriegeln.
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Auf
diese Weise enthält
das hier beschriebene Instrumentarium Werkzeuge, die mit dem Adapter verriegelbar
sind und solche, die nicht verriegelbar sind, trotzdem ist bei beiden
Typen von Werkzeugen eine genaue Feststellung der Lage und Orientierung des
Werkzeuges dadurch möglich,
daß das
Markierelement über
den Adapter mit dem Werkzeug verbunden wird, bei einem Typ der Werkzeuge
dauerhaft, bei dem anderen dagegen sofort wieder lösbar.