DE19921279C1 - Rotating surgical tool - Google Patents

Rotating surgical tool

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DE19921279C1
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H Michael Mayer
Charles Wing
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Abstract

The invention aims to optimise the handling characteristics of a rotating surgical instrument, used to create a cavity in bone material. This is achieved by an ultrasonic transducer which is located in said instrument and which can transmit and receive ultrasonic waves. The ultrasonic transducer can be connected to an ultrasonic generator and to a receiving device which generates signals, according to the intensity of the ultrasonic radiation received by the ultrasonic transducer and according to the time period between emission of the ultrasonic radiation and the reception of reflected ultrasonic radiation. Said signals provide measurements for determining the characteristics of the bone material in the direction of the radiation emission.

Description

Die Erfindung betrifft ein rotierendes chirurgisches Werkzeug zur Erzeugung einer Vertiefung in Knochenmate rial. The invention relates to a rotary surgical tool for producing a depression in bone mate rial.

Zur Herstellung von Vertiefungen in Knochenmaterial sind die unterschiedlichsten rotierenden Werkzeuge be kannt, beispielsweise Bohrer, Fräser, Reibahlen, etc. All diesen Werkzeugen ist gemeinsam, daß mit ihnen Ver tiefungen in verschiedenster Form in das Knochenmateri al eingebracht werden, beispielsweise Aufnahmebohrungen für Knochenschrauben. For the production of recesses in bone material are a wide variety of rotary tools be known, such as drills, milling cutters, reamers, etc. All these tools have in common is that with them Ver depressions are introduced into verschiedenster form into the Knochenmateri al, for example, mounting holes for bone screws. Es ist dabei von größter Wichtig keit, daß diese Bohrungen und Vertiefungen in der ge wünschten Weise im Knochen plaziert werden, da in vie len Fällen nur wenig Knochenmaterial zur Fixierung von Knochenschrauben und anderen Implantatteilen zur Verfü gung steht. It is important ness of paramount that these holes and wells are placed in the desired manner ge in the bone, as in cases vie len little bone material for fixing bone screws and other parts for implant Availability checked supply is. Beispielsweise ist es äußerst schwierig, im Wirbelsäulenbereich Pedikelschrauben so im Wirbelkörper zu plazieren, daß sie einerseits in der gewünschten Weise im Wirbelkörper festgelegt werden und anderer seits keine Verletzungen hervorrufen. For example, it is extremely difficult to place in the spine pedicle screws as in the vertebral body that they are determined on the one hand in the desired manner in the vertebral body and also not cause injuries.

Bisher war dies im wesentlichen unter Sicht des Opera teurs durchzuführen oder allenfalls unter Röntgenkon trolle, und dies war unter Umständen mit einer erhöhten Strahlenbelastung für Patient und Operateur verbunden. Previously, this was substantially below view of the Opera teurs conduct or at most trolls under Röntgenkon, and this was associated possibly with an increased radiation exposure for the patient and surgeon.

Aus der DE 195 22 310 C2 ist ein Katheter zum Abtragen von Gefäßverengung mit einer Bilderzeugungseinheit be kannt. From DE 195 22 310 C2 discloses a catheter for ablating vasoconstriction with an image generating unit be known. Diese Vorrichtung weist einen rotierenden Bohr- oder Fräskopf und eine separate Bilderzeugungseinheit auf, die von einer Ruheposition in eine Arbeitsposition verschoben werden kann. This device comprises a rotary drilling or milling head and a separate image forming unit that can be moved from a rest position into a working position. Um hier den Arbeitsbereich des Bohr- oder Fräskopfes überwachen zu können, ist also eine völlig getrennte Vorrichtung notwendig, die zu ei nem großen apparativen Aufwand führt, außerdem ist mit dieser Vorrichtung die Eingriffsstellung des Bohr- und Fräskopfes immer nur von einer Seite zu betrachten. In order to monitor the working area of ​​the drilling or milling head here, so a completely separate device is needed, which leads to ei nem expensive apparatus, is also with this device, the engagement position of the drilling and milling head always be considered only from one side.

Es ist Aufgabe der Erfindung, ein gattungsgemäßes Werk zeug so auszubilden, daß mit ihm Vertiefungen in Kno chenmaterial kontrolliert in der gewünschten Position und Richtung erzeugt werden können. It is an object of the invention to a generic tools to design, that with it recesses in bone chenmaterial controlled in the desired position and direction can be generated.

Diese Aufgabe wird bei einem rotierenden chirurgischen Werkzeug der eingangs beschriebenen Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß in ihm ein Ultraschallwandler ange ordnet ist, der Ultraschallwellen aussenden und empfan gen kann, und daß der Ultraschallwandler mit einem Ul traschallgenerator und einer Empfangseinrichtung ver bindbar ist, die abhängig von der Stärke der vom Ultra schallwandler empfangenen Ultraschallstrahlung und der Zeitdauer zwischen Aussendung der Ultraschallstrahlung und dem Empfang reflektierter Ultraschallstrahlung Si gnale erzeugt, die ein Maß für die Beschaffenheit des Knochenmaterials in Ausstrahlungsrichtung sind. This object is achieved with a rotating surgical tool of the type described at the outset according to the invention characterized in that an ultrasonic transducer is in it belongs is, the ultrasonic wave emitting and can are received, gene, and that the ultrasonic transducer with a Ul traschallgenerator and a receiving device is ver bindable the dependent generated by the strength of the sound transducer by Ultra received ultrasonic radiation and the duration of time between emission of the ultrasonic radiation and the reception of reflected ultrasonic radiation gnale Si, which are a measure for the condition of the bone material in direction of emission.

Die vom Wandler im rotierenden Werkzeug ausgesandte Ul traschallstrahlung dringt in die umgebenden Knochen strukturen ein und wird dort reflektiert, insbesondere an den Oberflächen des Knochenmaterials und an Inhomo genitäten im Knochenmaterial, beispielsweise an Flä chen, an denen sich die Struktur des Knochenmaterials verändert. The radiation emitted by the transducer in the rotating tool Ul traschallstrahlung invades the surrounding bone structure and is reflected there, in particular on the surfaces of the bone material and Inhomo inhomogeneities in the bone material, for example surfaces of FLAE at which changes the structure of the bone material. Die reflektierte Ultraschallstrahlung wird vom Wandler aufgefangen, und aus der Stärke des aufge fangenen Signals und der Zeit, die seit der Aussendung der Ultraschallstrahlung vergangen ist, lassen sich An gaben über die Beschaffenheit des an das Werkzeug an grenzenden Knochenmaterials machen, insbesondere über die Schichtdicke des Knochenmaterials und gegebenen falls auch über Strukturänderungen des Knochenmateri als. The reflected ultrasonic radiation is collected by the transducer, and from the strength of the collected signal and the time that has elapsed since the emission of the ultrasonic radiation, can be connected to gave about the nature of the bordering on the tool to the bone material making, in particular the layer thickness of the bone material and, where appropriate as on structural changes in the Knochenmateri. Diese Information kann der Operateur nutzen, um die Position des Werkzeugs im Knochen zu überprüfen und damit die Lage der vom Werkzeug erzeugten Vertiefung. This information may use the operator to check the position of the tool in the bone and thus the position of the depression generated by the tool.

Dabei können getrennte Wandler für das Aussenden und für das Empfangen der Ultraschallstrahlung vorgesehen sein, es ist aber auch möglich, die Ultraschallstrah lung mit demselben Wandler auszusenden und die reflek tierte Strahlung anschließend wieder aufzunehmen. In this case separate transducers may be provided for sending out and for receiving the ultrasonic radiation, but it is also possible to Ultraschallstrah lung emit with the same transducer, and then receive the reflectors oriented radiation again. Dies läßt sich beispielsweise mit einem sogenannten Impuls- Echo-Verfahren durchführen. This can be carried out for example with a so-called pulse-echo method.

Günstig ist es, wenn der Ultraschallwandler im Bereich des distalen Endes des Werkzeuges angeordnet ist, so daß von der vom Werkzeug ausgesandten Ultraschallstrah lung der Bereich vor dem distalen Ende des Werkzeugs "gesehen" wird. It is favorable when the ultrasonic transducer at the distal end of the tool is arranged so that is "seen" by the radiation emitted by the tool Ultraschallstrah averaging the area in front of the distal end of the tool is. Dem Operateur wird somit eine Informa tion darüber geliefert, wie das Knochenmaterial in Be arbeitungsrichtung beschaffen ist, und es wird ihm da her die Möglichkeit gegeben, die Vorschubrichtung des Werkzeugs entsprechend zu steuern. The surgeon a Informa tion is thus also delivered as the bone material is such processing direction in Be, and the possibility it is him because given her to control the feed direction of the tool accordingly.

Eine besonders günstige Ausgestaltung ergibt sich, wenn der Ultraschallwandler im Werkzeug derart angeordnet ist, daß seine Aussende- und Empfangsrichtung für die Ultraschallwellen gegenüber der Drehachse geneigt ist, beispielsweise mit einem Neigungswinkel zwischen 30 und 60°, insbesondere in der Größenordnung von etwa 45°. A particularly advantageous embodiment is obtained when the ultrasonic transducer is positioned in the tool so that its Aussende- and receiving direction is inclined for the ultrasonic waves with respect to the axis of rotation, for example with an angle of inclination between 30 and 60 °, in particular of the order of about 45 °. Die Ultraschallstrahlung wird bei einer solchen Ausge staltung auf einem Kegelmantel ausgesandt, der sich in distaler Richtung öffnet, und auf diese Weise erhält der Operateur Informationen nicht nur genau in Vor schubrichtung des rotierenden Werkzeugs, sondern über den gesamten Drehwinkel des Werkzeugs in einem Bereich, der in distaler Richtung vor dem Werkzeug liegt. The ultrasonic radiation is at such a Substituted staltung on a cone emitted, which opens in the distal direction, and in this manner the operator obtains information not only exactly in front of the thrust direction of the rotary tool, but over the entire rotational angle of the tool in a region which is located in the distal direction against the tool. Da durch ergibt sich eine optimale Orientierung über die noch zu bearbeitenden Knochenbereiche. Since by results in an optimal orientation on the remaining bone to be machined areas.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, daß das Werkzeug einen inneren Aufnahmeraum für den Ultraschallwandler aufweist, der mit einem im Werkzeug bis zu dessen proximalem Ende verlaufenden Ka nal in Verbindung steht. In a preferred embodiment of the invention it is provided that the tool has an inner space for receiving the ultrasonic transducer, which is in connection with a in the tool up to its proximal end extending chan nel. Durch diesen Kanal können An schlußleitungen für den Ultraschallwandler verlaufen. Through this channel can run on circuit-lines for the ultrasound transducer.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist das Werkzeug ein Bohrwerkzeug mit einer kegeligen Schneidfläche und der Ultraschallwandler ist im Bereich der kegeligen Schneidfläche angeordnet. In a preferred embodiment the tool is a drill bit with a conical cutting surface and the ultrasonic transducer is arranged in the region of the conical cutting surface. Mit einem solchen Bohrer kann der Operateur während des Bohrvorgangs genau sehen, ob er beim weiteren Vortritt des Bohrers von allen Begren zungen des Knochens einen ausreichenden Abstand hat, so daß die Bohrung mit Sicherheit im Knochenmaterial ver läuft und nicht unerwünscht in Hohlräume oder anderes Gewebe eindringt. With such a drill, the surgeon can during the drilling see exactly if he tongues during further precedence of the drill of all Begren of the bone has a sufficient distance so that the bore with certainty in the bone material passes ver and not undesirably penetrates into cavities or other tissue ,

Besonders günstig ist es, wenn das Werkzeug einen Sen sor für seine Winkelstellung umfaßt und wenn der Sensor ein der Winkelstellung entsprechendes Signal der Emp fangseinrichtung zuführt, die damit die Signale für die Knochenbeschaffenheit in Abhängigkeit von der Winkel stellung des Werkzeugs erzeugt. It is particularly favorable if the tool comprises a sen sor for its angular position and when the sensor is an angular position, catch means supplies a signal corresponding to the Emp, which thus generates the signals for the bone quality in function of the angular position of the tool. Damit erhält der Opera teur ein umfassendes Bild der Beschaffenheit des Kno chenmaterials vor dem Werkzeug, und zwar in allen Win kelrichtungen. Thus the Opera eur a comprehensive picture of the nature of the bone chenmaterials front of the tool, namely kelrichtungen in all win. Der Ultraschallwandler bildet gleichsam eine auf einem drehbaren Träger angeordnete Kamera, die den gesamten vor dem Werkzeug liegenden Bereich in al len Richtungen überstreicht. The ultrasonic transducer simultaneously forms a support disposed on a rotatable camera that sweeps over the whole area lying ahead of the tool in directions al len.

Weiterhin kann vorgesehen sein, daß die Empfangsein richtung ein optisches Anzeigegerät zugeordnet ist, welches die von der Empfangseinrichtung erzeugten Si gnale für die Knochenbeschaffenheit anzeigt. Furthermore, it can be provided that the Empfangsein direction is associated with an optical display device which indicates the Si generated by the receiving device gnale for bone texture. Auf einem solchen Anzeigegerät ist also direkt ablesbar, wie der Knochen in Ausstrahlungsrichtung der Ultraschallstrah lung beschaffen ist, welche Knochenwandstärke hier zur Verfügung steht und welche Strukturänderungen gegebe nenfalls auftreten. On such a display device is thus directly read how the bone is arranged in emission direction of Ultraschallstrah development which bone wall thickness is available here and what structural changes where appropriate occur.

Besonders vorteilhaft ist es dabei, wenn auf dem opti schen Anzeigegerät Querschnitte durch das Werkzeug und das angrenzende Knochenmaterial darstellbar sind, wobei die Beschaffenheit des Knochenmaterials durch die von der Empfangseinrichtung erzeugten Signale bestimmt wird. It is particularly advantageous in this case if can be displayed on the optical display device's cross-sections through the tool and the adjacent bone material, the nature of the bone material is determined by the data generated by the receiving device signals. Diese Querschnitte zeigen gleichzeitig die von der Empfangseinrichtung erzeugten Signale an, die sich bei unterschiedlicher Winkelstellung des Werkzeugs er geben, so daß man über den gesamten Winkelbereich gleichzeitig eine Information über die Knochenbeschaf fenheit erhält. These cross sections show simultaneously on the signals generated by the receiving means at different angular position of the tool it enter, so that it simultaneously receives information about the fenheit Knochenbeschaf over the entire angle range.

Insbesondere kann dabei vorgesehen sein, daß die darge stellte Querschnittsfläche eine Kegelfläche ist, deren Achse mit der Drehachse des Werkzeugs zusammenfällt und die sich in distaler Richtung öffnet. In particular, provision can be made here is that the cross-sectional area presented Darge a conical surface whose axis coincides with the axis of rotation of the tool and which opens in the distal direction. Damit wird ein Anzeigebereich dargestellt, der den Bereich vor dem Werkzeug abtastet und somit die Knochenbeschaffenheit in dem Bereich anzeigt, in dem das Werkzeug erst in Zu kunft eindringen wird. Thus, a display area is represented, which scans the area in front of the tool and thus indicative of the bone quality in the region in which the tool will penetrate only to in future.

Auf dem optischen Anzeigegerät können auch Querschnitte von Implantaten eingeblendet werden, die zeigen, in welcher Weise bestimmte Implantate nach der Implanta tion im Knochen angeordnet werden sollen. On the visual display unit also cross sections of implants can be displayed, showing the manner in which certain implants after Implanta tion to be placed in the bone. Der Operateur hat damit die Möglichkeit, bei Kenntnis der Implantat form und der gewünschten Lage des Implantats Vertiefun gen, beispielsweise Bohrlöcher, so zu setzen, daß deren Lage mit der Form und der Position des Implantats kor respondiert. so that the operator has the ability to form and the desired position of the implant Vertiefun gen with knowledge of the implant, to set, for example, drill holes so that their position respondiert with the shape and position of the implant kor. Die Abbildung des Implantats kann dabei aus einem Datenspeicher erzeugt werden, in denen die Darstellungsdaten für dieses Implantat gespeichert sind. The figure of the implant can be generated from a data store here, where the presentation data is stored for this implant. Aus diesen Daten kann die Abbildung der Abbildung überlagert werden, die sich aus den Ultraschallsignalen ergibt. From this data, the mapping of the image can be superimposed, which results from the ultrasound signals.

Der Empfangseinrichtung kann auch eine beispielsweise optisch oder akustisch arbeitende Warneinrichtung zuge ordnet sein, die den Operateur davor warnt, daß die Wandstärke des Knochenmaterials in dem zu bearbeitenden Bereich einen bestimmten Wert unterschreitet, daß also die Gefahr eines Durchbruchs besteht. The receiving means may be associated with a, for example, optically or acoustically operating warning device which warns the operator that the wall thickness of the bone material below a certain value in the area to be machined, so that there is a risk of breakdown.

Die nachfolgende Beschreibung einer bevorzugten Ausfüh rungsform der Erfindung dient im Zusammenhang mit der Zeichnung der näheren Erläuterung. The following description of a preferred exporting approximately of the invention serves in conjunction with the drawings for a more detailed explanation. Es zeigen: Show it:

Fig. 1: eine schematische Ansicht eines an einem Wirbelkörper angesetzten Bohrwerkzeugs mit einer Ultraschallüberwachungseinrich tung mit optischer Anzeige und Fig. 1 is a schematic view of an attached to a vertebral body with a drilling tool Ultraschallüberwachungseinrich processing with optical display and

Fig. 2: eine vergrößerte Schnittansicht im Be reich A in Fig. 1 mit einem mit einem Ultraschallwandler ausgerüsteten Bohr werkzeug. FIG. 2 shows an enlarged sectional view of Be rich A tool in Fig 1 with a vehicle equipped with an ultrasonic transducer Bohr..

Die Erfindung wird nachstehend am Beispiel eines Bohr werkzeugs erörtert, grundsätzlich kann die Erfindung aber auch bei anderen drehenden Bearbeitungswerkzeugen verwendet werden, beispielsweise bei Fräsern, Reib ahlen, Trephinen, etc., mit deren Hilfe durch Drehbewe gung eine spanabhebende Bearbeitung des Knochenmateri als erfolgt, insbesondere zur Herstellung von Bohrungen und anderen Vertiefungen. The invention is discussed below using the example of a drilling tool, in principle, the invention can however also be used with other rotating machining tools, such as milling cutters, awls friction, trephines, etc., by means of which by Drehbewe supply a machining the Knochenmateri as effected in particular for producing holes and other recesses.

Eine chirurgische Handbohrmaschine 1 ist mit einem Spi ralbohrer 2 bestückt, der durch einen Antrieb im Inne ren der Handbohrmaschine 1 um seine Längsachse verdreht wird und mit seiner Spitze 3 in einem Knochen 4 , im dargestellten Ausführungsbeispiel in einem Wirbelkno chen im Pedikelbereich, eine Bohrung 5 erzeugt. A surgical hand drill 1 is equipped with an SPI ralbohrer 2, which ren by a drive in the perception of the hand drill 1 is rotated about its longitudinal axis and with its tip 3 in a bone 4, in the illustrated embodiment chen in a Wirbelkno in Pedikelbereich, a bore 5 generated.

Im Gegensatz zu einem herkömmlichen Spiralbohrer ist dieser Spiralbohrer 2 mit einem vom proximalen Ende bis in den distalen Endbereich durchgehenden Innenkanal 6 versehen, der in einem Aufnahmeraum 7 endet, der sich seinerseits unmittelbar hinter der kegeligen Schneid fläche 8 des Spiralbohrers 2 befindet. In contrast to a conventional twist drill of this twist drill 2 is provided with a up to the distal end portion continuous from the proximal end of the inner duct 6, which ends in a receiving chamber 7, which in turn area immediately behind the conical cutting 8 of the drill bit 2 is located. In diesem Auf nahmeraum 7 ist ein Ultraschallwandler 9 angeordnet, der im wesentlichen senkrecht zur Schneidfläche 8 Ul traschallstrahlung abstrahlen und aus dieser Richtung auf ihn auftreffende Ultraschallstrahlung aufnehmen kann. In this receiving space 7, an ultrasonic transducer 9 is arranged substantially perpendicular to the cutting surface 8 Ul radiate traschallstrahlung and can take from this direction to him incident ultrasonic radiation. Es kann sich dabei um einen einzigen Ultraschall wandler 9 handeln oder zwei getrennte Ultraschallwand ler, die jeweils für Abstrahlung oder Aufnahme von Ul traschallstrahlung ausgebildet sind. These may be a single ultrasound transducer 9 or two separate ultrasonic wall ler, the traschallstrahlung each for radiating or receiving Ul are formed.

Der Ultraschallwandler ist über eine in der Zeichnung nicht näher dargestellte Leitung, die durch den Innen kanal 6 führt mit einer Leitung 10 verbunden, die von der Handbohrmaschine 1 ausgehend an einer Sende- und Empfangseinrichtung 11 endet, die ihrerseits über eine Leitung 12 mit einer Anzeigeeinrichtung 13 verbunden ist. The ultrasonic transducer is connected via a not illustrated in the drawing conduit leading through the internal passage 6 with a line 10 which ends of the hand drill 1 starting at a transmitting and receiving device 11, which in turn, via a line 12 to a display device is connected. 13 Die Sende- und Empfangseinrichtung 11 kann bei spielsweise als sogenannte Impuls-Echo-Anlage arbeiten und Ultraschallstrahlung mit Frequenzen in der Größen ordnung von 15 MHz erzeugen und aufnehmen. The transmitting and receiving device 11 can operate at example as so-called pulse-echo system and generate and receive ultrasonic radiation with frequencies in the sizes of magnitude of 15 MHz. Diese Ultra schallstrahlung wird in Form eines Impulses durch den Ultraschallwandler 9 in den umgebenden Knochen 4 ausge sandt und dort an Inhomogenitäten und an Grenzflächen reflektiert, beispielsweise an der Grenzfläche 14 zum Markraum 15 des Wirbelknochens. This ultrasound radiation is in the form of a pulse by the ultrasound transducer 9 into the surrounding bone 4 sandt where it is reflected to inhomogeneities and at interfaces, for example at the interface 14 to the medullary cavity 15 of the vertebral bone.

Die reflektierte Strahlung trifft anschließend wieder auf den Ultraschallwandler 9 auf und wird dort in ein elektrisches Signal umgewandelt, das der Sende- und Empfangseinrichtung 11 zugeführt wird. The reflected radiation then rejoins on the ultrasonic transducer 9, and is converted there into an electrical signal which is supplied to the transmitting and receiving device. 11 Die Größe des der reflektierten Strahlung entsprechenden Signals hängt ab von der Stärke der Reflexion an die Inhomoge nität, die Zeitdauer zwischen Aussendung des Impulses und Aufnahme der reflektierten Strahlung hängt ab von der Dicke des Knochenmaterials bis zu einer Grenzfläche und der Beschaffenheit des Knochenmaterials, da diese Beschaffenheit die Ausbreitungsgeschwindigkeit der Ul traschallstrahlung beeinflußt. The size of the corresponding one of the reflected radiation signal depends on the strength of the reflection at the inhomogeneous nity, the time duration between transmission of the pulse and receiving the reflected radiation depends on the thickness of the bone material to a boundary surface, and the nature of the bone material, since these texture traschallstrahlung affects the propagation velocity Ul.

Auf diese Weise ist es möglich, bei Kenntnis des Auf baus des Knochens festzustellen, in welchem Abstand Grenzflächen und Inhomogenitäten des Knochens von dem Ultraschallwandler angeordnet sind und zwar jeweils in Richtung der Ausstrahlung und des Empfangs des Ultra schallwandlers. In this way, it is possible to determine with the knowledge of the construction on the bone, in which distance boundaries and inhomogeneities of the bone from the ultrasonic transducer disposed in each case in the direction of emission and reception of the ultrasound transducer. Dieser Ultraschallwandler dreht sich zusammen mit dem Spiralbohrer 2 und kann daher bei der Aussendung und dem Empfang der Ultraschallstrahlung ei nen Kegelmantel überstreichen, der durch einen koaxial zu der Drehachse des Spiralbohrers 2 angeordneter und sich in distaler Richtung öffnenden Kegel gebildet wird. This ultrasonic transducer rotates together with the twist drill 2 and can cover ei NEN cone, which is arranged by a coaxial with the axis of rotation of the drill bit 2, and is formed in the distal direction opens cone Therefore, in the transmission and reception of the ultrasonic radiation. Die der Sende- und Empfangseinrichtung 11 zuge führten Reflexionssignale sind somit ein Maß für die Knochenbeschaffenheit und die Dicke des Knochenmateri als auf diesem Kegelmantel, also in einem Bereich, der dem Spiralbohrer 2 distal vorgelagert ist und in den der Spiralbohrer 2 bei weiterer Bearbeitung eintreten wird. That of the transmitting and receiving device 11 supplied reflection signals are thus a measure of the bone quality and thickness of the Knochenmateri than in the twist drill 2 will occur during further processing on this conical surface, that is in an area which lies in front distal the twist drill 2 and ,

Die von der Sende- und Empfangseinrichtung 11 aufgenom menen Signale können auf der Anzeigeeinrichtung 13 so dargestellt werden, daß ausgehend von der Lage des Spi ralbohrers 2 das von der Ultraschallstrahlung überstri chene Gebiet des Knochen um den Spiralbohrer 2 herum dargestellt wird, so daß der Operateur eine optische Anzeige dafür bekommt, wie das Knochenmaterial um den Spiralbohrer 2 herum in einem distal vor dem Spiralboh rer liegenden Bereich beschaffen ist, beispielsweise wie groß der Abstand ist zum nächsten Hohlraum oder zu einer Grenzfläche des Knochens ist. The aufgenom from the transmitting and receiving means 11 menen signals can be displayed on the display device 13 so that, starting from the position of the Spi ralbohrers 2 that is represented by the ultrasonic radiation überstri chene area of the bone around the twist drill 2 around, so that the operator gets a visual indication of how the bone material adapted to the twist drill 2 around in a distal before Spiralboh rer region lying, for example, how large the distance is to the next cavity or to an interface of the bone. Dies ermöglicht dem Operateur den Spiralbohrer 2 so zu richten, daß er beim weiteren Eindringen in den Knochen 4 immer möglichst genau im Knochenmaterial zentriert wird und einen genü genden Abstand von den Grenzflächen des Knochens ein hält. This allows the surgeon to twist drill 2 to be directed so that it is always accurate as possible in the bone material centered on further penetration into the bone 4 and holds a genü constricting distance from the boundary surfaces of the bone one. Außerdem ist es möglich, auf diese Weise den Spi ralbohrer in Bereiche von besonders festem Knochenmate rial zu richten, da die reflektierten Ultraschallsigna le auch Auskunft über die Beschaffenheit des Knochenma terials geben, beispielsweise ändert sich die Fort pflanzungsgeschwindigkeit der Ultraschallwellen im Kno chengewebe bei unterschiedlich strukturiertem Knochen gewebe. It is also possible to direct the Spi ralbohrer in areas of particularly solid bones mate rial in this way, since the reflected Ultraschallsigna le also provide information about the nature of Knochenma terials, such as the Fort changes planting speed of the ultrasonic waves in the bone chengewebe with differently structured bone tissue.

In der Spitze des Spiralbohrers 2 ist somit eine Ultra schallkamera mit Empfangsgerät eingebaut, die den Be reich beobachtet, der vor der Spitze des Spiralbohrers 2 angeordnet ist und die damit dem Operateur Informa tionen darüber bietet, in welche Knochenbereiche der Spiralbohrer 2 beim weiteren Eindringen gelangen wird. In the tip of the drill bit 2 is an ultrasound camera is thus installed with the receiving device, the rich observed to Be, which is arranged in front of the tip of the drill bit 2, and so the surgeon Informa tion also provides, in which the bone portions of the twist drill 2 reach the further penetration becomes.

Claims (12)

1. Rotierendes chirurgisches Werkzeug zur Erzeugung einer Vertiefung in Knochenmaterial, dadurch ge kennzeichnet , daß in ihm ein Ultraschallwandler ( 9 ) angeordnet ist, der Ultraschallwellen aussen den und empfangen kann, und daß der Ultraschall wandler ( 9 ) mit einem Ultraschallgenerator und einer Empfangseinrichtung ( 11 ) verbindbar ist, die abhängig von der Stärke der vom Ultraschall wandler ( 9 ) empfangenen Ultraschallstrahlung und der Zeitdauer von der Aussendung der Ultraschall strahlung und dem Empfang reflektierter Ultra schallstrahlung Signale erzeugt, die ein Maß für die Beschaffenheit des Knochenmaterials ( 4 ) in Ausstrahlungsrichtung sind. 1. A rotary surgical tool for producing a depression in bone material, characterized in that an ultrasonic transducer (9) is arranged in it, the ultrasonic waves outside can the and received, and that the ultrasonic transducer (9) to an ultrasonic generator and a receiving device ( 11) is connectable, which depending on the received strength of the transducers by the ultrasound (9) ultrasonic radiation and the time period from the transmission of the ultrasound radiation and receiving reflected ultrasound radiation generates signals which are a measure for the condition of the bone material (4) in direction of emission are.
2. Werkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ultraschallwandler ( 9 ) im Bereich des di stalen Endes ( 3 ) des Werkzeugs ( 2 ) angeordnet ist. 2. Tool according to claim 1, characterized in that the ultrasonic transducer (9) in the area of di stalen end (3) of the tool (2) is arranged.
3. Werkzeug nach einem der Ansprüche 1 oder 2, da durch gekennzeichnet, daß der Ultraschallwandler ( 9 ) im Werkzeug ( 2 ) derart angeordnet ist, daß seine Aussende- und Empfangsrichtung für die Ul traschallwellen gegenüber der Drehachse geneigt ist. 3. A tool according to any one of claims 1 or 2, characterized by that, that the ultrasonic transducer (9) in the tool (2) is arranged such that its Aussende- and receiving direction traschallwellen for Ul is inclined relative to the axis of rotation.
4. Werkzeug nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Neigungswinkel zwischen 30° und 60° liegt. 4. A tool according to claim 3, characterized in that the angle of inclination between 30 ° and 60 °.
5. Werkzeug nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß es einen inneren Auf nahmeraum ( 7 ) für den Ultraschallwandler ( 9 ) auf weist, der mit einem im Werkzeug ( 2 ) bis zu des sen proximalem Ende verlaufenden Kanal ( 6 ) in Verbindung steht. 5. A tool according to one of the preceding claims, characterized in that it comprises an inner On receiving space (7) for the ultrasonic transducer (9), which having a tool (2) up to the sen proximal end extending channel (6) in connection is.
6. Werkzeug nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß es ein Bohrwerkzeug ( 2 ) mit einer kegeligen Schneidfläche ( 8 ) ist und daß der Ultraschallwandler ( 9 ) im Bereich der ke geligen Schneidfläche ( 8 ) angeordnet ist. 6. A tool according to one of the preceding claims, characterized in that it is a drill (2) with a conical cutting surface (8) and that the ultrasonic transducer (9) in the area of ke geligen cutting face (8) is arranged.
7. Werkzeug nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß es einen Sensor für seine Winkelstellung um seine Rotationsachse aufweist, und daß der Sensor ein der Winkelstellung entsprechendes Signal der Empfangseinrichtung ( 11 ) zuführt, die damit die Signale für die Kno chenbeschaffenheit in Abhängigkeit von der Win kelstellung des Werkzeugs ( 2 ) erzeugt. 7. A tool according to one of the preceding claims, characterized in that it comprises a sensor for its angular position about its axis of rotation, and that the sensor supplies an angular position signal corresponding to said receiving means (11) so that chenbeschaffenheit the signals for the bone as a function from the Win kelstellung generates the tool (2).
8. Werkzeug nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Empfangseinrich tung ( 11 ) ein optisches Anzeigegerät ( 13 ) zuge ordnet ist, welches die von der Empfangseinrich tung erzeugten Signale für die Knochenbeschaffen heit anzeigt. 8. A tool according to one of the preceding claims, characterized in that the Empfangseinrich device (11) an optical display device (13) is assigned, which indicates the signals generated by the processing Empfangseinrich for bone obtaining unit.
9. Werkzeug nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß auf dem optischen Anzeigegerät ( 13 ) Quer schnitte durch das Werkzeug ( 2 ) und das angren zende Knochenmaterial ( 4 ) darstellbar sind, wobei die Beschaffenheit des Knochenmaterials ( 4 ) durch die von der Empfangseinrichtung ( 11 ) erzeugten Signale ermittelt wird. 9. A tool according to claim 8, characterized in that on the optical display device (13) cross-sections through the tool (2) and the angren collapsing bone material (4) can be displayed, wherein the condition of the bone material (4) of the receiving device (11) generated signals is determined.
10. Werkzeug nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die dargestellte Querschnittsfläche eine Ke gelfläche ist, deren Achse mit der Drehachse des Werkzeugs ( 2 ) zusammenfällt und die sich in di staler Richtung öffnet. 10. Tool according to claim 9, characterized in that the cross-sectional area illustrated a Ke is gel area, whose axis coincides with the axis of rotation of the tool (2) and which opens into di STALER direction.
11. Werkzeug nach einem der Ansprüche 8 bis 10, da durch gekennzeichnet, daß auf dem optischen An zeigegerät zusätzlich Darstellungen von Implanta ten sichtbar gemacht werden können. 11. Tool according to one of claims 8 to 10, as characterized by, that on the optical pointing device to additionally representations of Implanta th can be made visible.
12. Werkzeug nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Empfangseinrich tung ( 11 ) eine Warneinrichtung zugeordnet ist, die in Abhängigkeit von der Knochenstärke ein Warnsignal erzeugt. 12. Tool according to any one of the preceding claims, characterized in that the Empfangseinrich device (11) is associated with a warning device which generates a warning signal in response to the bone strength.
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