DE19639193C2 - Chirurgischer Fräser - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen chirurgischen Frä­ ser zum Abtragen von Knochen- und/oder Knorpelgewebe mit einem Fräskopf, der über seinen Umfang verteilt angeordne­ te, radial abstehende und eine axiale Richtungskomponente aufweisende Schneiden umfaßt sowie mindestens eine den Fräskopf umgebende und die Schneiden in einzelne, in das abzutragende Knochen- und/oder Knorpelgewebe eingreifende Zähne unterteilende Spanbrechernut.

Chirurgische Fräser kommen insbesondere in der Arthroskopie zum Einsatz, um bevorzugt in Schulter- und Kniegelenken Knochen- und/oder Knorpelgewebe abzutragen.

So ist beispielsweise aus der deutschen Gebrauchsmuster­ schrift DE 83 13 370 U1 ein chirurgisches Instrument zur Entfernung von Knochen und/oder Gewebeteilen im Innern von Gelenken beschrieben, bei dem zur Entfernung beispielsweise von Knochenteilen sich in axiale Richtung erstreckende Schneiden vorgesehen sind.

In der US-amerikanischen Patentschrift Nr. 3,630,204 wird zur Entfernung von Knochen- und/oder Knorpelgewebe ein Fräskopf vorgeschlagen, bei dem ein an einer Schneidblatt­ aufnahme gehaltenes Schneidblatt mit Zähnen und Spanbre­ chernuten zum Einsatz kommt. Das Schneidblatt ist im wesentlichen halbkreisförmig ausgestaltet, wobei Zähne und Spanbrechernuten bezogen auf eine Längsachse des Schneid­ blatts spiegelverkehrt zueinander angeordnet sind, d. h. je­ dem Zahn auf der einen Seite des Schneidblatts ist eine entsprechende Spanbrechernut auf der anderen Seite zugeord­ net. Hierbei ist vorgesehen, daß die Breite der Zähne min­ destens der Breite der Spanbrechernuten entspricht, wobei aber bevorzugt die Breite der Spanbrechernuten geringer ge­ wählt wird als die Breite der Zähne, so daß die auf der ei­ nen Seite des Schneidblatts angeordneten Zähne die auf der anderen Seite des Schneidblatts positionierten Spanbrecher­ nuten überlappen.

Spanbrechernuten an sich sind insbesondere bei Bohrern be­ kannt, wie sie beispielsweise in der deutschen Gebrauchsmu­ sterschrift DE 18 18 609 U1 beschrieben werden. Hierbei sind in Umfangsrichtung des Bohrers verlaufende Schneidzäh­ ne vorgesehen sowie eine schraubenlinienförmig verlaufende Spanbrechernut, die die Schneidzähne in Umfangsrichtung un­ terbricht. Zähne und Spanbrechernuten weisen ungefähr die gleiche Breite auf.

Ein chirurgischer Fräser der eingangs genannten Art ist aus der deutschen Gebrauchsmusterschrift DE 81 08 091 U1 be­ kannt. In dieser Druckschrift wird ein Fräseraufsatz be­ schrieben, bei dem ein Fräskopf mit radial abstehenden Schneiden vorgesehen ist. Die Schneiden werden von mehreren Spanbrechernuten in einzelne Zähne unterteilt, deren Breite ein Vielfaches der Breite der Spanbrechernut beträgt.

Soll mit bekannten chirurgischen Fräsern eine hohe Abtrags­ leistung erzielt werden, d. h. innerhalb kurzer Zeit mög­ lichst viel Körpergewebe abtragbar sein, so ist hierzu eine beträchtliche Andruckskraft durch den Chirurgen erforder­ lich. Dies gilt insbesondere dann, wenn größere Mengen an Körpergewebe abgetragen werden sollen. Die verhältnismäßig große Andruckskraft hat allerdings eine nicht unwesentliche Vibration des Fräskopfes zur Folge, wodurch derartige Frä­ ser nur unbefriedigend zu handhaben sind. Außerdem wird durch die hohe Andruckskraft die Oberflächenqualität des bearbeitenden Knochens oder Knorpels verschlechtert.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen chirurgi­ schen Fräser der gattungsgemäßen Art derart auszugestalten, daß bei geringerer Andruckskraft eine hohe Abtragsleistung erzielbar ist.

Diese Aufgabe wird bei einem chirurgischen Fräser der ein­ gangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Breite der Spanbrechernut größer ist als die Breite der Zähne.

Die den Fräskopf umgebende Spanbrechernut bildet bezogen auf die Längsrichtung des Fräskopfs eine Unterbrechung der Schneiden. Dies hat zur Folge, daß sich beim Fräsen nur re­ lativ kurze Späne ausbilden, so daß insbesondere keine Spä­ ne um den Fräskopf herum aufgewickelt werden. Das Aufwic­ keln langer Späne hat bei dem eingangs genannten chirurgi­ schen Instrument zur Folge, daß die Schneiden nicht mehr in Kontakt mit dem abzutragenden Körpergewebe gelangen, so daß die Abtragsleistung sehr stark vermindert wird. Sollen lan­ ge Späne verhindert werden, so ist es dazu erforderlich, den Fräskopf mit relativ hoher Kraft auf das abzutragende Körpergewebe aufzudrücken, um auf diese Weise die sich aus­ bildenden Späne abzubrechen. Mit einer relativ hohen An­ druckskraft ist jedoch eine schlechte Handhabung und eine unbefriedigende Oberflächenqualität verbunden. Mit Hilfe einer die Schneiden in einzelne Zähne unterteilenden erfin­ dungsgemäßen Spanbrechernut wird die Ausbildung langer Spä­ ne verhindert, ohne daß dazu eine große Andruckskraft er­ forderlich ist.

Überraschenderweise hat sich herausgestellt, daß sich eine höhere Abtragsleistung erzielen läßt, wenn die Breite der Spanbrechernut größer ist als die Breite der Zähne. Obwohl bei einer derartigen Ausgestaltung der effektiv bei der Ab­ tragung wirksame Bereich der Schneiden in Form der in das abzutragende Körpergewebe eingreifenden Zähne reduziert wird, kann dadurch innerhalb kurzer Zeit besonders viel Knochen- und/oder Knorpelgewebe abgetragen werden.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen chirurgischen Fräsers ist vorgesehen, daß die Breite der Spanbrechernut mindestens der doppelten Breite der Zähne entspricht. Mittels einer derart breiten Spanbrechernut läßt sich eine besonders hohe Abtragsleistung erzielen, oh­ ne daß hierzu die Andruckskraft merklich verstärkt werden muß. Ein chirurgischer Fräser mit einem derart ausgestalte­ ten Fräskopf ist deshalb besonders einfach zu handhaben und weist ein besonders gutes Arbeitsergebnis, d. h. eine hohe Oberflächenqualität auf.

Günstig ist es, wenn die Tiefe der Spanbrechernut geringer ist als die Höhe der Schneiden. Als Höhe der Schneiden wird hierbei der radiale Abstand der Schneidenkante vom Schnei­ denrücken oder Kern des Fräskopfes verstanden. Wird die Tiefe der Spanbrechernut geringer gewählt als die Höhe der Schneiden, so hat dies zur Folge, daß die Schneiden im Be­ reich der Spanbrechernut nicht vollständig beseitigt werden und der Fräskopf im Bereich der Spanbrechernut eine glatte Oberfläche aufweist, sondern daß die Schneiden lediglich in ihrer Höhe, d. h. in ihrem radialen Abstand vom Kern des Fräskopfs, reduziert werden. Dies bewirkt, daß der Fräskopf im Bereich der Spanbrechernut zwar nicht in das abzutragen­ de Körpergewebe eingreifende, aber bereits abgetragenes Körpergewebe aus dem Bereich der Zähne entfernende radiale Vorsprünge aufweist.

Die Tiefe der Spanbrechernut kann beispielsweise im Bereich zwischen der halben und der ganzen Höhe der Schneiden lie­ gen.

Erfindungsgemäß kann vorgesehen sein, daß der Fräskopf meh­ rere, zueinander beabstandete und im wesentlichen in Um­ fangsrichtung verlaufende Spanbrechernuten aufweist, zwi­ schen denen jeweils die Zähne angeordnet sind.

Als besonders vorteilhaft hat sich eine Ausgestaltung erwie­ sen, bei der die Spanbrechernut den Fräskopf wendelförmig um­ gibt. Eine derartige Ausbildung der Spanbrechernut hat den Vorteil, daß nicht nur die Ausbildung relativ langer Späne verhindert wird, sondern daß gleichzeitig das bereits abge­ tragene Körpergewebe aufgrund der wendel- oder schraubenlini­ enförmigen Anordnung der Spanbrechernut besonders effektiv in Richtung auf das proximale Ende des Fräskopfs transportiert wird, sofern dieser um seine Längsachse in Drehung versetzt wird. Das bereits abgetragene Körpergewebe wird somit aus dem Kontaktbereich zwischen den Zähnen und dem abzutragenden Kör­ pergewebe entfernt; dies hat eine besonders hohe Abtragslei­ stung zur Folge.

Die Abtragsleistung läßt sich weiter dadurch steigern, daß die Schneiden schräg zur Längsachse des Fräskopfes verlaufen. Eine derartige Ausrichtung hat zur Folge, daß die Schneiden und damit auch die in das abzutragende Körpergewebe eingrei­ fenden Zähne sich nicht nur in axiale Richtung erstrecken, sondern eine zusätzliche Komponente in tangentialer Richtung aufweisen. Dies ergibt einen besonders wirksamen Eingriff der Zähne in das abzutragende Körpergewebe, wenn der Fräskopf um seine Längsachse in Drehung versetzt wird.

Es kann beispielsweise vorgesehen sein, daß die Schneiden mit der Längsachse des Fräskopfes einen Winkel zwischen ungefähr 5° und etwa 25° ausbilden; besonders wirksam hat sich eine Ausrichtung unter einem Winkel von ca. 10° bis 20° relativ zur Längsachse des Fräskopfes erwiesen.

Von Vorteil ist es, wenn der Fräskopf am distalen Ende einer Schafthülse gehalten ist, durch die hindurch das abgetragene Knochen- und/oder Knorpelmaterial absaugbar ist. Insbesondere in Kombination mit einer wendel- oder schraubenlinienförmigen Anordnung der Spanbrechernut kann durch eine derartige Ausge­ staltung das mittels der Zähne abgetragene Knochen- und/oder Knorpelmaterial aus dem Kontaktbereich zwischen den Zähnen und dem abzutragenden Körpergewebe entfernt werden, so daß die Abtragsleistung sehr hohe Werte erreichen kann.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist vorgesehen, daß der Fräskopf in Umfangsrichtung teilweise von einer Lagerhülse umgeben ist. Der Fräskopf kann bei einer derartigen Ausge­ staltung nur auf seinem der Lagerhülse abgewandten Umfangsbe­ reich mit dem abzutragenden Körpergewebe in Kontakt kommen. Dies ermöglicht eine gezielte Abtragung von Körpergewebe in einem lokal begrenzten Bereich, indem Körpergewebe, das nicht abgetragen werden soll, durch die den Fräskopf teilweise überdeckende Lagerhülse geschützt wird.

Ganz besonders hohe Abtragsleistungen lassen sich bei einer vorteilhaften Ausgestaltung dadurch erzielen, daß der Fräs­ kopf motorisch antreibbar ist.

Die nachfolgende Beschreibung einer bevorzugten Ausführungs­ form der Erfindung dient im Zusammenhang mit der Zeichnung der näheren Erläuterung. Es zeigen:

Fig. 1: einen schematischen Längsschnitt durch einen erfindungsgemäßen chirurgischen Fräser;

Fig. 2: eine schematische Seitenansicht des bei dem in Fig. 1 dargestellten chirurgischen Fräser zum Einsatz kommenden Fräskopfes und

Fig. 3: eine schematische Draufsicht auf den Fräskopf aus Fig. 2.

In Fig. 1 ist ein insgesamt mit dem Bezugszeichen 10 beleg­ ter chirurgischer Fräser dargestellt mit einem Fräskopf 12, der am distalen Ende einer Schafthülse 14 angeordnet und ein­ stückig mit dieser verbunden ist, wobei die Schafthülse 14 in ihrem dem Fräskopf 12 benachbarten Endbereich drei gleich­ mäßig über ihren Umfang verteilt angeordnete seitliche Öff­ nungen aufweist, von denen in Fig. 1 lediglich eine Öffnung 16 sichtbar ist.

Schafthülse 14 und Fräskopf 12 sind von einer Lagerhülse 18 umgeben, die in ihrem distalen Endbereich eine den Fräskopf 12 in Umfangsrichtung teilweise freigebende seitliche Ausspa­ rung 20 aufweist, während der distale Endbereich 22 der La­ gerhülse 18 den Fräskopf 12 ansonsten überdeckt. Die Lager­ hülse 18 ist mit ihrem proximalen Endbereich an einer rohr­ förmigen Handhabe 24 festgelegt. Auf ihrer der Lagerhülse 18 abgewandten Stirnseite taucht in die rohrförmige Handhabe 24 ein um seine Längsachse drehbares Kupplungsteil 28 ein, das über einen O-Ring 30 und eine Lagerscheibe 32 drehbar an der Handhabe 24 gehalten ist. Die die Lagerhülse 18 durchgreifen­ de Schafthülse 14 ist mit ihrem dem Fräskopf 12 abgewandten proximalen Ende unverdrehbar an dem Kupplungsteil 28 gehal­ ten, wobei das Kupplungsteil 28 eine koaxial zur Schafthülse 14 ausgerichtete Längsbohrung 34 aufweist, deren Durchmesser mit dem Innendurchmesser der Schafthülse 14 übereinstimmt, so daß über die Schafthülse 14 und die Längsbohrung 34 die seit­ lichen Öffnungen 16 mit der der Schafthülse 14 abgewandten Stirnseite 36 des Kupplungsteils 28 in Strömungsverbindung stehen. In Längsrichtung des Kupplungsteils 28 steht von des­ sen Stirnseite 36 ein Mitnehmer 38 ab.

Mit Hilfe des Kupplungsteils 28 ist der chirurgische Fräser an eine an sich bekannte und deshalb in der Zeichnung nicht dargestellte Antriebs- und Absaugeinheit ankoppelbar, mit deren Hilfe das Kupplungsteil 28 und die mit diesem verbun­ dene Schafthülse 14 sowie der Fräskopf 12 in Drehung ver­ setzt werden können und gleichzeitig die Längsbohrung 34 und der Innenraum der Schafthülse 14 mit einem Unterdruck beaufschlagbar sind.

Der Fräskopf 12 und die Schafthülse 14 können zusammen mit der Lagerhülse 18 beispielsweise in ein Kniegelenk einge­ führt werden. Anschließend wird der Fräskopf über die in der Zeichnung nicht dargestellte Antriebs- und Absaugein­ heit in Drehung versetzt, so daß mit seiner Hilfe, wie nachfolgend beschrieben wird, Knochen- und/oder Knorpelge­ webe abgetragen werden kann, das aufgrund des durch die An­ triebs- und Absaugeinheit hervorgerufenen Unterdrucks über die seitlichen Öffnungen 16 in die Schafthülse 14 und durch diese hindurch in Richtung auf das distale Ende des Kupp­ lungsteils 28 gesaugt wird.

Der Fräskopf 12 ist in den Fig. 2 und 3 vergrößert dar­ gestellt. Er ist im vorliegenden Fall konisch ausgebildet und verjüngt sich in distaler Richtung, er könnte jedoch auch eine andere rotationssymmetrische Ausgestaltung auf­ weisen und zum Beispiel zylindrisch ausgebildet sein. In Umfangsrichtung gleichmäßig verteilt sind eine Vielzahl je­ weils keilförmig ausgestalteter und sich mit einer axialen Richtungskomponente längs des Fräskopfes 12 erstreckender Schneiden 40 angeordnet. Im Bereich der Schneiden 40 ist in den Fräskopf 12 eine diesen wendel- oder schraubenlinien­ förmig umgebende Spanbrechernut 42 eingeformt, die in dem in Fig. 2 dargestellten Beispiel den Fräskopf 12 insgesamt viermal umläuft. Die Spanbrechernut 42 ist U-förmig ausge­ bildet mit im wesentlichen radial abstehenden Seitenwänden 44 und 46 und einem praktisch tangential verlaufenden Hoden 48.

Durch die wendelförmig verlaufende Spanbrechernut 42 werden die Schneiden 40 in einzelne, jeweils durch die Seitenwände 44 und 46 der Spanbrechernut 42 begrenzte Zähne 50 unter­ teilt. Wie insbesondere aus Fig. 3 deutlich wird, ent­ spricht die Tiefe der Spanbrechernut 42 ungefähr der halben Höhe der Schneiden 40.

Wird der Fräskopf 12 um seine Längsachse in Drehung ver­ setzt und gegen abzutragendes Körpergewebe, beispielsweise gegen einen Knorpel oder einen Knochen, gedrückt, so können die radial abstehenden Zähne 50 in das abzutragende Körper­ gewebe eingreifen, so daß dieses abgelöst wird. Das abge­ tragene Körpergewebe sammelt sich in der wendelförmig aus­ gebildeten Spanbrechernut 42 und wird in Richtung auf das proximale Ende des Fräskopfes 12 befördert und in diesem Bereich über die seitlichen Öffnungen 16 abgesaugt.

Wie aus Fig. 2 deutlich wird, ist die Breite der Spanbre­ chernut, d. h. der Abstand zwischen den Seitenwänden 44 und 46 der Nut 42, größer als die Breite der Zähne 50. Diese Dimensionierung der Spanbrechernut 42 hat sich als beson­ ders wirksam erwiesen, d. h. mittels einer derartigen Ausge­ staltung des Fräskopfes 12 lassen sich bei geringer An­ druckskraft hohe Abtragsleistungen erzielen.

Claims (8)

1. Chirurgischer Fräser zum Abtragen von Knochen- und/oder Knorpelgewebe mit einem Fräskopf, der über seinen Umfang verteilt angeordnete, radial abstehende und eine axiale Richtungskomponente aufweisende Schneiden umfaßt sowie mindestens eine den Fräskopf umgebende und die Schneiden in einzelne, in das abzutragende Knochen- und/oder Knorpelgewebe eingreifende Zähne unterteilende Spanbrechernut, dadurch gekennzeichnet, daß die Breite der Spanbrechernut (42) größer ist als die Breite der Zähne (50).

2. Chirurgischer Fräser nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Breite der Spanbrechernut (42) minde­ stens der doppelten Breite der Zähne (50) entspricht.

3. Chirurgischer Fräser nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Tiefe der Spanbrechernut (42) geringer ist als die Höhe der Schneiden (40).

4. Chirurgischer Fräser nach einem der voranstehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Spanbrechernut (42) den Fräskopf (12) wendelförmig umgibt.

5. Chirurgischer Fräser nach einem der voranstehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schneiden (40) schräg zur Längsachse des Fräskopfes (12) verlaufen.

6. Chirurgischer Fräser nach einem der voranstehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Fräskopf (12) am distalen Ende einer Schafthülse (14) gehalten ist, durch die hindurch das abgetragene Knochen- und/oder Knorpelgewebe absaugbar ist.

7. Chirurgischer Fräser nach einem der voranstehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Fräskopf (12) in Umfangsrichtung teilweise von einer Lagerhülse (18) umgeben ist.

8. Chirurgischer Fräser nach einem der voranstehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Fräskopf (12) motorisch antreibbar ist.