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Die
Erfindung betrifft ein chirurgisches Instrument mit mindestens zwei
relativ zueinander bewegbaren Werkzeugelementen, wobei mindestens
eines der mindestens zwei Werkzeugelemente an einem Hebel oder Hebelabschnitt
angeordnet oder ausgebildet ist.
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Chirurgische
Instrumente der eingangs beschriebenen Art werden beispielsweise
in Form von Spreizinstrumenten bei chirurgischen Eingriffen genutzt,
um Implantatteile oder Knochenteile voneinander weg zu bewegen.
Insbesondere in der Knie- und Wirbelsäulenchirurgie kommen derartige
Distraktionsinstrumente zum Einsatz.
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Problematisch
ist bei der Verwendung von Instrumenten der eingangs beschriebenen
Art, dass häufig
zu hohe Distraktionskräfte
aufgewandt werden, was zu Überdistraktionen
und zu Traumata bei den Patienten führen kann.
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Es
ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein chirurgisches
Instrument der eingangs beschriebenen Art so zu verbessern, dass
ein Einsatz desselben möglichst
definiert erfolgen kann.
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Diese
Aufgabe wird bei einem chirurgischen Instrument der eingangs beschriebenen
Art erfindungsgemäß dadurch
gelöst,
dass das Instrument eine am Hebel oder Hebelabschnitt angeordnete Kraftmesseinrichtung
zum Messen einer auf den Hebel oder Hebelabschnitt wirkenden Kraft
umfasst.
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Die
Kraftmesseinrichtung ermöglicht
es, eine auf das Instrument im Bereich des Hebels oder Hebelabschnitts,
an dem die Kraftmesseinrichtung angeordnet ist, einwirkende Kraft
zu messen. Dies gestattet es einem Verwender des Instruments, das
Instrument nicht nur nach reinem Gefühl zu nutzen, sondern das Instrument
in gezielter Weise mit einer Kraft zu beaufschlagen, beispiels weise
einer Distraktionskraft, mit der die mindestens zwei Werkzeugelemente
voneinander weg bewegt werden können.
Das chirurgische Instrument kann selbstverständlich auch Werkzeugelemente
aufweisen, zwischen denen man Gewebe, Knochen oder dergleichen fassen
und halten kann. Auch in diesem Fall gestattet es die Kraftmesseinrichtung,
die wirkende Kraft zu bestimmen. Die gemessene Kraft kann dem Anwender
des Instruments, beispielsweise einem Operateur, optional optisch
und/oder akustisch mittels einer geeigneten Anzeigeeinrichtung angezeigt
werden. Die Anzeige der gemessenen Kraft kann mechanisch oder elektrisch
erfolgen. Unter einem Hebel oder Hebelabschnitt ist vorliegend jeder
Abschnitt eines Instruments zu verstehen, welcher zumindest auf
einer kurzen Länge
eine Längsachse
definieren kann. Die mindestens zwei Werkzeugelemente können insbesondere
an distalen Enden von Hebeln oder Hebelabschnitten angeordnet sein
oder distale Enden derselben ausbilden.
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Vorteilhafterweise
ist die Kraftmesseinrichtung ausgebildet zum Messen einer auf den
Hebel wirkenden Kraft in einer Richtung quer zu einer vom Hebel
definierten Längsachse.
Es sei zunächst
klargestellt, dass die Verwendung des Begriffs Hebel nachfolgend
stets auch synonym für
eine Verwendung des Begriffs Hebelabschnitt steht. Die Kraftmesseinrichtung
derart auszubilden und optional auch anzuordnen, ermöglicht es,
insbesondere zwischen den mindestens zwei Werkzeugelementen wirkende
Kräfte
zu messen.
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Besonders
einfach wird der Aufbau der Kraftmesseinrichtung, wenn sie einen
Kraftmesssensor umfasst. Der Kraftmesssensor kann in Form eines mechanischen
oder elektrischen Kraftmesssensors ausgebildet sein. Mit ihm können zum
Beispiel mechanische oder elektrische Signal erzeugt werden, deren
Größe oder
Wert sich in Abhängigkeit
einer auf den Kraftmesssensor wirkenden Kraft ändert.
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Günstig ist
es, wenn der Kraftmesssensor einen Dehnmessstreifen umfasst. Ein
Dehnmessstreifen ermöglicht
es, insbesondere in Folge einer Dehnung desselben, zum Beispiel
ein elektrisches Signal zu erzeugen, beispielsweise wenn er Teil
einer üblichen
Messbrücke
mit insgesamt vier Widerständen ist,
von denen sich einer in Abhängigkeit
einer wirkenden Kraft ändern
kann. Aufgrund einer Verstimmung der Messbrücke, die beispielsweise H-förmig verschaltet
sein kann, kann dann beispielsweise ein Spannungswert ermittelt
werden, welcher von der wirkenden Kraft abhängt, insbesondere kann der Spannungswert
proportional zur wirkenden Kraft sein.
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Vorzugsweise
ist die Kraftmesseinrichtung mit dem Instrument lösbar verbindbar.
Dies ermöglicht
es, die Kraftmesseinrichtung vom Instrument zu lösen, insbesondere wenn das
Instrument nach einem chirurgischen Eingriff gereinigt und sterilisiert werden
muss. Ferner ist es so auch möglich,
für jeden
chirurgischen Eingriff eine sterile Kraftmesseinrichtung mit dem
Instrument zu verbinden. Dabei kann es sich um eine wiederverwendbare
Kraftmesseinrichtung oder aber auch um ein Einwegprodukt handeln.
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Besonders
einfach lässt
sich die Kraftmesseinrichtung mit dem Instrument verbinden, wenn
eine Verbindungseinrichtung zum lösbaren Verbinden der Kraftmesseinrichtung
mit dem Instrument vorgesehen ist.
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Der
Aufbau der Verbindungseinrichtung wird besonders einfach, wenn die
Verbindungseinrichtung erste und zweite Verbindungselemente umfasst,
welche in einer Verbindungsstellung, in welcher die Kraftmesseinrichtung
und das Instrument miteinander verbunden sind, kraft- und/oder formschlüssig direkt
oder indirekt miteinander in Eingriff stehen. Die ersten und zweiten
Verbindungselemente können insbesondere
in Form von Verbindungsvorsprüngen und
Verbindungsaufnahmen ausgebildet sein, die beispielsweise direkt
kraft- und/oder
formschlüssig miteinander
in Eingriff bringbar sind oder die über ein weiteres Verbindungs-
oder Befestigungselement miteinander kraft- und/oder formschlüssig koppelbar sind.
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Vorzugweise
umfasst die Verbindungseinrichtung mindestens ein Befestigungselement
zum Festlegen der Kraftmesseinrichtung am Instrument. Das mindestens
eine Befestigungselement gestattet es, die Kraftmesseinrichtung
in gewünschter
und definierter Weise am Instrument festzulegen. Es kann insbesondere
in Form einer Schraube oder eines Rastelements ausgebildet sein,
die eine temporäre Verbindung
der Kraftmesseinrichtung mit dem Instrument ermöglichen.
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Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform der
Erfindung kann vorgesehen sein, dass das mindestens eine Befestigungselement
in der Verbindungsstellung mit den ersten und zweiten Verbindungselementen
kraft- und/oder formschlüssig
in Eingriff steht. Beispielsweise können die Verbindungselemente
in Form von Ausnehmungen oder Aufnahmen ausgebildet sein, die vom
Befestigungselement ganz oder teilweise durchsetzt und so miteinander
in Eingriff gebracht werden können,
um die Kraftmesseinrichtung am Instrument festzulegen.
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Günstig ist
es, wenn die Kraftmesseinrichtung ausgebildet ist zum Erzeugen eines
elektrischen Messsignals in Abhängigkeit
der auf sie einwirkenden Kraft. Ein elektrisches Messsignal kann
auf einfache Weise weiterverarbeitet werden, beispielsweise um es
mittels einer Anzeigeeinrichtung anzuzeigen. Es kann insbesondere
auch genutzt werden, um das Instrument gezielt zu betätigen, insbesondere auch
automatisch, um beispielsweise die mit dem Instrument aufzubringende
Kraft zu regeln. Die Kraftmesseinrichtung kann so genutzt werden,
die tatsächlich
eingeleitete Kraft rückzumelden.
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Um
das chirurgische Instrument insbesondere für chirurgische Eingriffe am
Menschen sinnvoll nutzen zu können,
ist es vorteilhaft, wenn die Kraftmesseinrichtung einen Kraftmessbereich
definiert für Kräfte von
etwa 20 N bis etwa 800 N. Günstig
ist es, wenn der Messbereich in einem Bereich von etwa 25 N bis
etwa 600 N liegt.
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Grundsätzlich wäre es denkbar,
von der Kraftmesseinrichtung erzeugte Messsignale über entsprechende
Datenleitungen beispielsweise an eine Recheneinheit zu übermitteln.
Vorteilhaft ist es, wenn die Kraftmesseinrichtung ausge bildet ist
zum berührungslosen Übertragen
von Messsignalen. Auf diese Weise können störende Kabel in einem Operationssaal
vermieden werden.
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Günstig ist
es, wenn die Kraftmesseinrichtung eine Sende- und/oder Empfangseinrichtung zum
Senden von Messsignalen und/oder zum Empfangen von Abfragesignalen
umfasst. Eine solche Kraftmesseinrichtung ermöglicht es, Messsignale gezielt,
zum Beispiel nach Empfangen eines Abfragesignals, zu senden. Denkbar
ist es auch, die Kraftmesseinrichtung derart auszubilden, dass sie
ständig
die von ihr gemessene Kraft in Form eines Messsignals sendet. Insbesondere
kann die Kraftmesseinrichtung einen RFID-Chip umfassen, der eine
berührungslose Abfrage
ermöglicht.
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Damit
mit der Kraftmesseinrichtung eine Kraft in einer genau vorgegebenen
Richtung bestimmbar ist, ist es vorteilhaft, wenn das Instrument eine
Hauptspannungsrichtungsvorgabeeinrichtung zum Definieren einer Hauptspannungsrichtung
des Hebels oder Hebelabschnitts umfasst. Mit der Hauptspannungsrichtungsvorgabeeinrichtung
kann eine Hauptspannungsrichtung des Hebels oder des Hebelabschnitts
oder eines anderen Teils des Instruments in definierter Weise vorgegeben
werden. Dadurch lassen sich Kräfte
in definierter Weise in der Hauptspannungsrichtung messen bei entsprechender
Anordnung der Kraftmesseinrichtung.
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Besonders
einfach wird der Aufbau des Instruments, wenn die Hauptspannungsrichtungsvorgabeeinrichtung
eine Schwächung
oder eine Schwachstelle des Hebels umfasst. Durch die Schwächung kann
der Hebel beispielsweise bei wirkenden Kräften im Bereich der Schwächung in
definierter Weise verformt werden. Durch die Schwächung kann
zudem eine Verformung noch etwas verstärkt werden, um ein noch besseres
Messsignal mit der Kraftmesseinrichtung zu erhalten. Optional oder alternativ
kann die Hauptspannungsrichtungsvorgabeeinrichtung auch in Form
einer Verstärkung
des Hebels ausgebildet sein. Dadurch ergeben sich ein- oder beidseitig
der Verstärkung
in analoger Weise Schwächungen,
so dass im Übergangsbereich
zwischen der Verstärkung
des Hebels oder Hebelabschnitts und dem übrigen Bereich desselben eine
definierte Verformung in Folge einer Kraftwirkung erfolgen kann.
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Vorzugweise
ist die Schwächung
in Form einer Ausnehmung ausgebildet, welche sich quer zu einer
vom Hebel definierten Längsachse
erstreckt. Sie kann nutförmig
ausgebildet sein, insbesondere kantenfrei, und zudem optional eine
oder mehrere Stufen umfassen, die unterschiedliche Tiefen der Ausnehmung
vorgeben.
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Um
mit der Kraftmesseinrichtung die am Instrument wirkende Kraft im
Bereich der Hauptspannungsrichtungsvorgabeeinrichtung optimal bestimmt
werden kann, ist es günstig,
wenn die Kraftmesseinrichtung die Hauptspannungsrichtungsvorgabeeinrichtung überspannend
am Hebel angeordnet ist.
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Um
Kräfte
mit der Kraftmesseinrichtung einfach und sicher ermitteln zu können, ist
es vorteilhaft, wenn die Kraftmesseinrichtung jeweils beidseits
der Hauptspannungsrichtungsvorgabeeinrichtung am Hebel festlegbar
ist. So kann direkt die aufgrund einer äußeren Einwirkung auf das Instrument
wirkende Kraft mittels der Kraftmesseinrichtung im Bereich der Hauptspannungsrichtungsvorgabeeinrichtung
bestimmt werden.
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Damit
die Kraftmesseinrichtung nicht zwingend vom Instrument entfernt
werden muss, um das Instrument zu reinigen, ist es vorteilhaft,
wenn die Kraftmesseinrichtung dampfsterilisierbar ausgebildet ist.
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Vorteilhaft
ist es, wenn die mindestens zwei Werkzeugelemente relativ zueinander
verschiebbar oder um eine Schwenkachse verschwenkbar angeordnet
sind. Eine Schwenklagerung oder eine verschiebbare Anordnung der
zwei Werkzeugelemente hat insbesondere den Vorteil, dass eine Bewegung der
mindestens zwei Werkzeugelemente einfach und definiert möglich ist.
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Der
Aufbau des chirurgischen Instruments wird besonders einfach, wenn
die mindestens zwei Werkzeugelemente jeweils an einem Hebel angeordnet
oder ausgebildet sind und wenn die Hebel beweglich aneinander gelagert
sind. Insbesondere können
sie schwenkbar aneinander gelagert sein.
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Zum
Betätigen
des chirurgischen Instruments ist es günstig, wenn es eine Betätigungseinrichtung
zum Bewegen der mindestens zwei Werkzeugelemente relativ zueinander
umfasst. Insbesondere kann über
die Betätigungseinrichtung
eine Betätigungskraft
in das Instrument eingeleitet werden, um die mindestens zwei Werkzeugelement
relativ zueinander zu bewegen, beispielsweise voneinander weg oder
aufeinander zu.
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Manuell
besonders einfach handhabbar ist das chirurgische Instrument, wenn
die Betätigungseinrichtung
mindestens zwei relativ zueinander bewegbare Betätigungsbranchen umfasst, welche
mit den mindestens zwei Werkzeugelementen direkt oder indirekt gekoppelt
sind. Insbesondere kann eine indirekte Kopplung ausgebildet werden
derart, dass die Werkzeugelemente relativ zu den Betätigungsbranchen
bewegbar angeordnet sind.
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Besonders
einfach wird der Aufbau des Instruments, wenn die mindestens zwei
Betätigungsbranchen
starr mit den mindestens zwei Werkzeugelementen gekoppelt oder einstückig mit
ihnen ausgebildet sind.
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Um
das chirurgische Instrument einfach und sicher zum Einleiten von
Kräften
beispielsweise an einen Knochen oder Gewebe anlegen zu können, ist es
vorteilhaft, wenn die mindestens zwei zueinander bewegbaren Werkzeugelemente
jeweils mindestens eine eine Wirkfläche definierende Anlagefläche umfassen.
Beispielsweise können
die Anlagenflächen an
benachbarte Knochen, insbesondere benachbarte Wirbel oder Tibia
und Femur am Knie, angelegt werden, um sie zu distrahieren.
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Zur
Ausbildung eines Distraktionsinstruments ist es günstig, wenn
die Anlageflächen
der mindestens zwei Werkzeugelemente voneinander weg weisen.
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Insbesondere
zur Ausbildung einer Zange oder ein Pinzette ist es vorteilhaft,
wenn die Anlageflächen
der mindestens zwei Werkzeugelemente aufeinander zu weisen.
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Gewebe
oder dergleichen lässt
sich besonders einfach greifen, wenn die mindestens zwei Werkzeugelemente
in Form von Klemm- oder Fasselemente ausgebildet sind.
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Gewebe,
Instrumente, Implantate oder dergleichen lassen sich besonders gut
halten oder fassen, wenn das Instrument in Form einer Zange oder Pinzette
ausgebildet ist.
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Zum
Spreizen von Knochenteilen oder Implantatteilen kann es vorteilhaft
sein, wenn die mindestens zwei Werkzeugelemente in Form von Spreizelementen
ausgebildet sind.
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Gemäß einer
weiteren bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung kann das Instrument in Form eines Distraktionsinstruments
ausgebildet sein. Dies ermöglicht
es, in definierter Weise und unter gleichzeitiger Bestimmung einer
Distraktionskraft mit der Kraftmesseinrichtung Knochen- oder Implantatteile
voneinander weg zu bewegen.
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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 perspektivische Gesamtansicht eines chirurgischen Distraktionsinstruments
beim Distrahieren zweier Wirbel;
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2:
eine vergrößerte Ansicht
eines distalen Abschnitts des in 1 dargestellten
Instruments;
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3:
eine vergrößerte Ansicht
des Bereichs A in 2;
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4:
eine Draufsicht auf eine am Instrument festgelegte und in 3 dargestellte
Kraftmesseinrichtung;
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5:
eine Schnittansicht längs
Linie 5-5 in 4.
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6:
eine perspektivische Gesamtansicht eines chirurgischen Distraktionsinstruments
zum Distrahieren von Femur und Tibia;
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7:
eine vergrößerte Ansicht
des Bereichs B in 6; und
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8:
eine perspektivische Ansicht der in 3 dargestellten
Kraftmesseinrichtung.
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In 1 ist
ein insgesamt mit dem Bezugszeichen 10 bezeichnetes chirurgisches
Instrument 10 dargestellt, und zwar in Form eines Distraktionsinstruments 12.
Es umfasst zwei beweglich aneinander gelagerte, nämlich um
eine Schwenkachse 14 verschwenkbare, Branchen 16 und 18.
Die Schwenkachse 14 wird definiert durch eine die Branchen 16 und 18 beweglich
miteinander verbindende Schlussschraube 20.
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Proximalseitig
der Schlussschraube definieren die Branchen 16 und 18 jeweils
eine Betätigungsbranche 22 beziehungsweise 24,
die zusammen eine Betätigungseinrichtung 26 zum
Betätigen
des Instruments 10 definieren. Distalseitig der Schlussschraube 20 umfassen
die Branchen 16 und 18 jeweils einen Hebel 28 beziehungsweise 30,
die auch als Hebelabschnitte der Branchen 16 und 18 bezeichnet werden
können.
Jeder der Hebel 28 und 30 definiert eine Längsachse,
beispielsweise der Hebel 28 eine Längsachse 32. Die Hebel 28 und 30 weisen
einen Querschnitt quer zur jeweiligen Längsachse auf, der ausgehend
von der Schwenkachse 14 in distaler Richtung kontinuierlich
abnimmt.
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Distale
Enden der Hebel 28 und 30 bilden Spreizelemente 34 und 36,
die im Wesentlichen quaderförmig
ausgebildet sind. Die Spreizelemente definieren somit Werkzeugelemente 38 beziehungsweise 40,
die relativ zueinander bewegbar sind, nämlich verschwenkbar um die
Schwenkachse 14.
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Die
Branchen 16 und 18 sind jeweils einstückig ausgebildet,
so dass die Betätigungsbranchen 22 und 24 starr
mit den Werkzeugelementen 38 und 40 gekoppelt
sind. Werden die Betätigungsbranchen 22 und 24 aufeinander
zu verschwenkt, bewegen sich die Spreizelemente 34 und 36 voneinander
weg. Die Spreizelemente 34 und 36 umfassen jeweils
eine Anlagefläche 42 und 44,
die in voneinander entgegengesetzte Richtungen weisen. Die Anlageflächen 42 und 44 können beispielsweise
an aufeinander zu weisende Gelenkflächen 46 und 48 zweier
benachbarter Wirbel 50 und 52 angelegt werden,
um einen Abstand der Wirbel 50 und 52 voneinander
zu vergrößern. Mit
anderen Worten kann mit dem Distraktionsinstrument 12 eine
die Wirbel 50 und 52 umfassende Wirbelsäule 54 distrahiert
werden, insbesondere eine Breite eines zwischen den Gelenkflächen 46 und 48 definierten
Zwischenwirbelraums 56 oder ein Abstand zwischen den Gelenkflächen 46 und 48 vergrößert werden.
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Eine
Rückstelleinrichtung 58 umfassend zwei
miteinander gekoppelte Blattfedern 60 und 62, die
jeweils ein freies erstes Ende aufweisen, das an einer Betätigungsbranche 22 beziehungsweise 24 festgelegt
ist, und ein zweites freies Ende, das mit dem jeweils anderen zweiten
freien Ende beweglich verbunden ist, drückt die Betätigungsbranchen 22 und 24 auseinander,
so dass in einer Grundstellung des Instruments 10 aufeinander
zu weisende Anlageflächen 64 und 66 der
Werkzeugelemente 38 und 40 aneinander anliegen.
Eine im Detail nicht näher
beschriebene Sperre 68 dient dazu, die Betätigungsbranchen 22 und 24 in
einem von einem Operateur gewünschten
Abstand relativ zueinander zu fixieren.
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Das
Instrument 10 umfasst ferner eine Kraftmesseinrichtung 70,
die am Hebel 28 angeordnet und mit diesem lösbar verbindbar
ist. Die Kraftmesseinrichtung 70 ist ausgebildet zum Messen
einer auf den Hebel 28 wirkenden Kraft in einer Richtung
quer zu der vom Hebel 28 definierten Längsachse 32. Damit
kann mit der Kraftmesseinrichtung 70 eine parallel zu einer
die beiden Spreizelemente 34 und 36 verbindenden
Verbindungsachse 72 gerichtete Distraktionskraft gemessen
werden.
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Zum
Verbinden der Kraftmesseinrichtung 70 mit dem Instrument 10 ist
eine Verbindungseinrichtung 74 vorgesehen. Sie umfasst
jeweils zwei Bohrungen 76 an einem quaderförmigen Grundkörper 78 der
Kraftmesseinrichtung 70 sowie zwei mit einem Innengewinde 80 versehene
Sacklöcher 82 am
Hebel 28. Die Bohrungen 76 und die Sacklöcher 82 bilden erste
und zweite Verbindungselemente der Verbindungseinrichtung 74.
Diese umfasst ferner zwei Befestigungselemente 84 in Form
von Schrauben, die einen mit einem Außengewinde 88 versehenen
Bolzenabschnitt 86 und einen Kopf 90 aufweisen,
der einen größeren Außendurchmesser
aufweist als der Bolzenabschnitt 86. Das Außengewinde 88 ist
korrespondierend zum Innengewinde 80 ausgebildet und die
Bohrungen 76 sind etwas größer als ein maximaler Außendurchmesser
des Bolzenabschnitts 86. Mit den Befestigungselementen 84 kann
der Grundkörper 78 am
Hebel 28 festgeschraubt werden. In einer Verbindungsstellung,
in der die Kraftmesseinrichtung 70 und das Instrument 10 miteinander
verbunden sind, stehen die Bohrungen 76 sowie die Sacklöcher 82 indirekt über die
Befestigungselemente 84 kraft- und formschlüssig miteinander
in Eingriff.
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Um
mit der Kraftmesseinrichtung 70, insbesondere in Richtung
der Verbindungsachse 72, definiert Kräfte messen zu können, ist
am Hebel 28 eine Hauptspannungsrichtungsvorgabeeinrichtung 92 vorgesehen
zum Definieren einer Hauptspannungsrichtung des Hebels 28 parallel
zur Längsachse 32. Die
Hauptspannungsrichtungsvorgabeeinrichtung 92 umfasst eine
Schwachstelle oder Schwächung 94 des
Hebels 28, und zwar in Form eine nutförmigen Ausnehmung 96,
die in einer Richtung parallel zur Verbindungsachse 72 von
der Längsachse 32 weg weisend
geöffnet
ist und die eine Vorzugsrichtung parallel zur Schwenkachse 14 definiert.
Die Ausnehmung 96 umfasst einen zentralen wannenförmigen Bereich 98 sowie
zwei flache Rücksprünge 100 zu beiden
Seiten des Bereichs 98, die bezogen auf eine Oberseite 102 des
Hebels 28 etwas zurückgesetzt sind.
Sie bilden flache Abschnitte beidseits des einen tieferen Abschnitt
bildenden Bereichs 98.
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In
die Ausnehmung 96 kann im Bereich 98 optional
ein Dampfungskörper 104 eingesetzt
sein, der etwas über
die Überseite 102 vorsteht.
Zwei weitere Dämpfungskörper 106 sind
optional in die Rücksprünge 100 eingesetzt
und stehen genauso weit über
die Oberseite 102 hervor wie der Dämpfungskörper 104. Die Dämpfungskörper 104 und 106 füllen im
Wesentlichen eine flache quaderförmige
Aussparung 108, die auf einer Unterseite des Grundkörpers 78 ausgebildet
ist, formschlüssig
aus. Sie sind vorzugsweise aus einem Kunststoff gebildet und dienen zur
Verbesserung einer Ankopplung der Kraftmesseinrichtung 70 an
den Hebel 28. Der Dämpfungskörper kann
alternativ auch, wie weiter unter im Zusammenhang mit einer weiteren
Ausführungsform
beschrieben, einstückig
mit dem Hebel 28 ausgebildet sein und keine Dämpfungseigenschaften
im eigentlichen Sinn aufweisen. In diesem Fall ist dann eine direkte
Ankopplung des Grundkörpers 78 an
den Hebel 28 möglich.
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Am
Grundkörper 78 ist
ein in der Draufsicht in 4 gut erkennbarer, im Wesentlichen
U-förmiger,
den Grundkörper 78 von
einer Oberseite 114 bis zur Unterseite 110 durchsetzender
Schlitz 112 ausgebildet, so dass ein freistehender Lappen
oder Messstreifen 116 definiert wird, der vom Schlitz 112 umgeben
und über
eine Einschnürung 118 mit
dem Grundkörper 78 verbunden
ist. Der Messstreifen 116 bildet einen Teil eines Kraftmesssensors 120.
Seitlich des Messstreifens 116 angeordnete, parallel zueinander
verlaufende und den Schlitz seitlich begrenzende Stege 121 können aufgrund
einer auf den Hebel 28 in Richtung der Verbindungsachse 72 wirkenden
Kraft gedehnt werden, wobei aus der Dehnung dann die wirkende Kraft
bestimmbar ist.
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Am
Grundkörper 78 ist
ferner eine Signalerzeugungseinrichtung 122 angeordnet,
die eine Verformung der seitlich des Messstreifens 116 angeordneten
Stege 121 in ein elektrisches Signal umwandelt. Mit der
Signalerzeugungseinrichtung 122 gekoppelt ist eine Sende-
und Empfangseinrichtung 124 zum Senden der Messsignale
und/oder zum Empfangen von Abfragesignalen, um die Messsignale berührungslos
vom Kraftmesssensor 120 zum Beispiel auf einen Computer
zu übertragen,
mit dessen Hilfe die Messsignale angezeigt oder zum Regeln einer
Einrichtung zum Bewegen einer der Betätigungsbranchen 22 und 24 weiterverarbeitet
werden können.
Optional ist es auch möglich,
die Kraftmesseinrichtung 70 mittels entsprechender Signalleitungen beispielsweise
mit einem Computer zu verbinden, um die mit der Signalerzeugungseinrichtung 122 erzeugten
Messsignale weiter zu verarbeiten.
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Die
Kraftmesseinrichtung 70 definiert vorzugsweise einen Kraftmessbereich
für Kräfte in einem
Bereich von etwa 20 N bis etwa 800 N. Zudem ist sie dampfsterilisierbar
ausgebildet. Sie ist die Hauptspannungsrichtungsvorgabeeinrichtung 92 überspannend
am Hebel 28 angeordnet, wodurch ein klares Messsignal des
Kraftmesssensors 120 erzeugbar ist. Die Kraftmesseinrichtung 70 kann
insbesondere auch in Form eines Einwegartikels ausgebildet sein.
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Die
Kraftmesseinrichtung 70 ermöglicht es einem Operateur,
die in die Wirbel 50 und 52 eingeleiteten Distraktionskräfte direkt
zu messen. Optional kann zusätzlich
auch noch eine Wegmessung erfolgen, das heißt ein Abstand zwischen den
Anlagenflächen 42 und 44 bestimmt
werden, um eine Überdistraktion
zu vermeiden. Ist eine gewünschte
Distraktionskraft erreicht, kann mittels der Sperre 78 das
Instrument 10 temporär
in dieser Distraktionsstellung fixiert werden.
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Die
Anwendung des Instruments 10 ist jedoch nicht auf die Wirbelsäulenchirurgie,
insbesondere das oben näher
beschriebene Spreizen benachbarter Wirbel, beschränkt. Vielmehr
kann das Instrument 10 überall
dort eingesetzt werden, wo insbesondere zwei Knochen in definierter
Weise voneinander weg gespreizt werden müssen. Eine weitere Einsatzmöglichkeit
ist beispielsweise die Kniechirurgie, insbesondere das Distrahieren
von Tibia und Femur bei deren Präparation
sowie beim Einsetzen einer Kniegelenkendoprothese.
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Ein
zweites Ausführungsbeispiel
eines chirurgischen Instruments 210 in Form eines Distraktionsinstruments
ist in den 6 bis 9 schematisch dargestellt
und insgesamt mit dem Bezugszeichen 212 versehen. Es ist
insbeson dere ausgebildet zum Distrahieren von Femur und Tibia eines
Patienten im Zusammenhang mit der Implantation einer Kniegelenkendoprothese.
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Das
Distraktionselement 212 umfasst eine im Wesentlichen U-förmige Grundplatte 214,
wobei im Wesentlichen parallel zueinander verlaufende und Hebel
definierende Schenkel 216 und 218 der symmetrisch
ausgebildeten Grundplatte 214 beziehungsweise freie Enden
der Schenkel 216 und 218 erste Werkzeugelemente 220 definieren,
welche einen Teil einer Unterseite 222 definierende Anlageflächen 221 aufweisen.
Von der Unterseite 222 der Grundplatte 214 sind
in den Übergangsbereichen
zwischen den Schenkeln 216 und eines Querstegs 224 senkrecht abstehend
zwei im Querschnitt rechteckige Hülsen 226 und 228 angeordnet.
In jeder der Hülsen 226 und 228 ist
ein identisch ausgebildetes Spreizelement 230 verschiebbar
geführt
und gehalten. Jedes Spreizelement 230 umfasst eine im Querschnitt
rechteckige Führungsstange 232,
die parallel zu einer von den Hülsen 226 beziehungsweise 228 definierten
Längsachse 234 beziehungsweise 235 in
den Hülsen 226, 228 verschiebbar
geführt
ist.
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An
einem distalen Ende 236 der Spreizelemente 230 ist
ein im Wesentlichen senkrecht zu den Längsachsen 234 beziehungsweise 235 abstehender
Spreizarm 238 abstehend festgelegt. Ein im Wesentlichen
quaderförmiger
Verbindungskörper 240 des
Spreizarms 238 ist direkt am Ende 236 befestigt. Der
Spreizarm 238 verbreitert sich ausgehend vom Verbindungskörper 240 zu
einem distalen Ende 242 hin, welches im Vergleich zum Verbindungskörper 240 in
seiner Dicke deutlich verringert ist. Dieser Bereich liegt im Wesentlichen
einem der Werkzeugelemente 220 gegenüber und bildet selbst ein mit
einem von diesen zusammenwirkendes Werkzeugelement 244,
welches auf einer von den Werkzeugelementen 220 weg weisenden,
eine Anlagefläche 245 definierenden
Außenseite 246 mit
einer Vielzahl parallel zueinander verlaufender, flacher Quernuten 248 versehen
ist, welche zur Verbesserung einer Griffigkeit des Instruktionsinstruments 212 beim
Anlegen an Körpergewebe,
beispielsweise Knochen, dienen.
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Ein
Bereich zwischen dem Werkzeugelement 244 und dem Verbindungskörper 240 definiert einen
Messabschnitt 250 des Spreizarms 238. Dieser ist ähnlich ausgebildet
wie beim Instrument 10 und wird weiter unten näher beschrieben.
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Zum
Einstellen eines definierten Abstands zwischen den Werkzeugelementen 220 und 244 ist eine
insgesamt mit dem Bezugszeichen 252 bezeichnete Abstandsänderungseinrichtung
vorgesehen. Diese umfasst einen verschwenkbar um eine quer zur Längsachse 234 beziehungsweise 235 verlaufende
Schwenkachse 256 verschwenkbaren Rasthebel 254,
welcher an einem Ende einen verbreiterten Endabschnitt 258 als
Betätigungselement
zur Betätigung
des Rasthebels 254 aufweist. Ein anderes Ende 278 des
Rasthebels 254 ist mit einer Verzahnung 260 versehen,
die in Richtung auf eine von den Werkzeugelementen 220, 244 weg
weisende Seitenfläche 262 der
Führungsstange 232 hin
weist. Die Seitenfläche 262 trägt eine
zur Verzahnung 260 korrespondierende, in 6 jedoch
nicht dargestellte Verzahnung. Der Rasthebel 254 ist an
einem im Wesentlichen zylindrischen Lagerbock 266 beweglich gelagert,
welcher auf einer Außenseite 268 der
Hülsen 226 und 228 mit
seiner Längsachse
senkrecht zur Längsachse 234 abstehend
angeordnet ist. Er weist eine Längsnut 270 auf,
die sich im Wesentlichen parallel zur Längsachse 234 beziehungsweise 235 erstreckt.
In der Längsnut 270 ist
der Rasthebel 254 um einen die Schwenkachse 256 definierenden und
in einer Querbohrung des Lagerbocks 266 drehfest eingesetzten
Lagerstift 272 verschwenkbar gelagert.
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Damit
die Verzahnung 260 mit der an der Führungsstange 232 vorgesehenen
Verzahnung in Eingriff gebracht werden kann, sind die Hülsen 226 und 228 jeweils
mit einem Langloch 276 versehen, welches ein die Verzahnung 260 tragendes
Ende 278 des Rasthebels 254 durchgreift.
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Ein
Federelement 274 stützt
sich einerseits am Lagerbock 266 und andererseits am Endabschnitt 258 ab
und hält
so die Verzahnung 260 unter Vorspannung in Eingriff mit
der an den Führungsstangen 232 ausgebildeten
Verzahnung. In einer Grundstellung, in welcher der Endabschnitt 258 von
einem Be nutzer unbetätigt
ist, ist somit die Führungsstange 232 in
der Hülse 226 beziehungsweise 228 unverschiebbar
gehalten.
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Um
einen Abstand zwischen den Werkzeugelementen 220 und 244 zu ändern, muss
der Rasthebel 254 betätigt
werden. Dabei wird der Endabschnitt 258 in Richtung auf
die Außenseite 268 hin
entgegen der Wirkung des Federelements 274 verschwenkt, wobei
dadurch die Verzahnung 260 außer Eingriff mit der an der
Führungsstange 232 ausgebildeten
Verzahnung gebracht wird. In dieser Justagestellung kann dann die
Führungsstange 232 relativ
zur Hülse 226 beziehungsweise 228 parallel
zu den Längsachsen 234 beziehungsweise 235 verschoben
werden. Aufgrund der vorgesehenen Verzahnung 260 sowie der
Verzahnung an der Führungsstange 232 kann
ein Abstand zwischen den Werkzeugelementen 220 und 244 in
diskreten Schritten geändert
werden. Eine minimale Abstandsänderung
entspricht dabei einem Zahnabstand der Verzahnung 260.
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Durch
die beiden Abstandsänderungseinrichtungen 252 können beide
Spreizarme 238 individuell relativ zur Grundplatte 214 verschoben
und in einem gewünschten
Abstand zu ihr von einer Bedienperson arretiert werden.
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Das
Instrument 210 umfasst ferner zwei identische Kraftmesseinrichtungen 280,
die jeweils an einem Spreizarm 238 angeordnet und mit diesem lösbar verbindbar
sind. Jede Kraftmesseinrichtung 280 ist ausgebildet zum
Messen einer auf den Spreizarm 238 wirkenden Kraft in einer
Richtung quer zu einer vom Spreizarm 238 definierten Längsachse 282.
Die Längsachse 282 verläuft senkrecht
zur Längsachse 234 beziehungsweise 235 sowie
senkrecht zu einer vom Quersteg 224 definierten Längsachse 284.
Damit kann mit der Kraftmesseinrichtung 280 eine zwischen
den Werkzeugelementen 220 und 244 parallel zu
den jeweiligen Längsachsen 234 und 235 wirkende
beziehungsweise gerichtete Distraktionskraft gemessen werden.
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Zum
Verbinden der Kraftmesseinrichtung 280 mit dem Instrument 210 ist
eine Verbindungseinrichtung 286 vorgesehen. Sie umfasst
jeweils zwei parallel zu einander ausgerichtete Bohrungen 287 an einem
quaderförmigen
Grundkörper 288 der
Kraftmesseinrichtung 280. Ferner umfasst sie zwei mit einem
Innengewinde versehene Sacklöcher
am Messabschnitt 250 des Spreizarms 238, und zwar
analog der Sacklöcher 82 mit
Innengewinde 80 des Instruments 10. Die Bohrungen 287 und
die Sacklöcher
am Spreizarm 238 bilden erste Verbindungselemente der Verbindungseinrichtung 286.
Diese umfasst ferner zwei Befestigungselemente 290 in Form
von Schrauben, die einen mit einem Außengewinde versehenen Bolzenabschnitt
und einen Kopf 292 aufweisen, der einen größeren Außendruchmesser
aufweist als der in den Figuren nicht dargestellte Bolzenabschnitt.
Das Außengewinde
des Bolzenabschnitts ist korrespondierend zum Innengewinde des am Grundkörper 288 ausgebildeten
Sacklochs ausgebildet. Die Bohrungen 287 sind etwas größer als
ein maximaler Außendurchmesser
des Bolzenabschnitts der Schrauben. Mit den Befestigungselementen 290 kann
der Grundkörper 288 am
Messabschnitt 250 festgeschraubt werden. In einer Verbindungsstellung,
in der die Kraftmesseinrichtung 280 und das Instrument 210 miteinander
verbunden sind, stehen die Bohrungen 287 sowie die Sacklöcher indirekt über die
Befestigungselemente 290 kraft- und formschlüssig miteinander
in Eingriff.
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Um
mit der Kraftmesseinrichtung 280 insbesondere in einer
Richtung parallel zu den Längsachsen 234 beziehungsweise 235 definiert
Kräfte
zwischen den Werkzeugelementen 220 und 244 messen zu
können,
ist an jedem Spreizarm 238 eine Hauptspannungsrichtungsvorgabeeinrichtung 294 vorgesehen
zum Definieren einer Hauptspannungsrichtung des Spreizarms 238 parallel
zur Längsachse 282.
Die Hauptspannungsrichtungsvorgabeeinrichtung 294 umfasst
eine Schwachstelle oder Schwächung 296 des
Spreizarms 238 im Bereich des Messabschnitts 250,
und zwar in Form einer nutförmigen Ausnehmung 298,
die in einer Richtung parallel zur jeweiligen Längsachse 234 beziehungsweise 235 von
der Grundplatte 214 weg weisend geöffnet ist und die eine Vorzugsrichtung
parallel zur Längsachse 284 definiert.
Die Ausnehmung 298 umfasst einen zentralen wannenförmigen Bereich 300 sowie
zwei flache Rücksprünge 302 zu
beiden Seiten des Bereichs 300, und zwar derart, dass zwischen
den Rücksprüngen 302 und
dem Bereich 300 zwei sich parallel zur Längsachse 284 erstreckende
und in einer Richtung von der Grundplatte 214 weg weisend vom
Spreizarm 238 abstehende streifenförmige Vorsprünge 304 ausgebildet
werden. Damit bilden die Rücksprünge 302 flache
nutenförmige
Ausnehmungen beidseits der Vorsprünge 304.
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Am
Grundkörper 288 ist
ein im Wesentlichen U-förmiger,
den Grundkörper 288 von
einer Oberseite 306 bis zu einer Unterseite 308 durchsetzender Schlitz 310 ausgebildet,
so dass ein freistehender Lappen oder Messstreifen 312 definiert
wird, der vom Schlitz 310 umgeben und über eine Einschnürung 314 mit
dem Grundkörper 288 verbunden
ist. Der Messstreifen 312 bildet einen Teil eines Kraftmesssensors 316.
Seitlich des Messstreifens 312 angeordnete, parallel zueinander
verlaufende und den Schlitz 310 seitlich begrenzende Stege 321 können aufgrund
einer auf den Spreizarm 238 in einer Richtung parallel
zu einer der Längsachsen 234 und 235 wirkenden
Kraft gedehnt werden, wobei aus der Dehnung dann die wirkende Kraft
bestimmbar ist.
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An
der Unterseite 308 des Grundkörpers 288 ist eine
flache Aussparung 318 ausgebildet, die etwas flacher ist
als eine Höhe
einer Oberseite 320 bezogen auf eine Grundfläche 322 der
Rücksprünge 302.
Der Grundkörper 288 ist
mit den Befestigungselementen 290 derart am Spreizarm 238 befestigt, dass
die Vorsprünge 304 in
die Aussparung 318 eingreifen und jeweils einen Anschlag
für den
Grundkörper 288 bilden,
um eine Bewegung des Grundkörpers 288 relativ
zum Spreizarm 238 in einer Richtung parallel zur Längsachse 282 zu
verhindern. Auf diese Weise ist die Kraftmesseinrichtung 280 optimal
an den Spreizarm 238 angekoppelt.
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Am
Grundkörper 288 ist
ferner eine Signalerzeugungseinrichtung 324 angeordnet,
die eine Verformung des Messstreifens 312 in ein elektrisches
Signal umwandelt. Die Signalerzeugungseinrichtung 324 umfasst
eine Messbrücke
mit Widerständen.
In Folge einer Dehnung des Messstreifens 312 kann eine
Verstimmung der Messbrücke
und darüber
eine auf den Messstreifen 312 wirkende Kraft ermittelt werden.
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Zur
Auswertung des Messsignals können Anschlusskontakte
der Messbrücke
zum Beispiel mit einer Auswerteeinrichtung 338 verbunden
werden, die schematisch in 6 dargestellt
ist. Dies kann mittels elektrischer Leitungen oder auch durch Vorsehen
entsprechender Sende- und Empfangseinrichtungen, wie beispielhaft
oben beim Instrument 10 in Form der Sende-/Empfangseinrichtung 124 beschrieben,
berührungslos
erfolgen. Die Auswerteeinrichtung 338 kann beispielsweise
mit einem Computer verbunden sein oder einen Teil desselben bilden. Die
Auswerteeinrichtung 338 kann ferner mit einer Anzeige 340 gekoppelt
sein, um die ermittelte Distraktionskraft zwischen den Werkzeugelementen 220 und 244 einem
Bediener anzuzeigen.
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Die
Kraftmesseinrichtung 280 definiert vorzugsweise einen Kraftmessbereich
für Kräfte in einem
Bereich von etwa 20 N bis etwa 800 N. Zudem ist sie dampfsterilisierbar
ausgebildet. So ist die Hauptspannungsrichtungsvorgabeeinrichtung 294 überspannend
an dem einen Hebel des Instruments 210 bildenden Spreizarm 238 angeordnet,
wodurch ein klares Messsignal des Kraftmesssensors 316 erzeugbar
ist. Die Kraftmesseinrichtung 280 kann insbesondere auch
in Form eines Einwegartikels ausgebildet sein.
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Die
Kraftmesseinrichtung 280 ermöglicht es einem Operateur,
mit dem Distraktionsinstrument 212 zwischen einen Femur
und einen Tibia eingeleitete Distraktionskräfte zu messen, und zwar sowohl lateralseitig
als auch medialseitig und unabhängig voneinander.
Optional kann zusätzlich
zur Kraftmessung auch eine Wegmessung erfolgen, beispielsweise über eine
Auswertung einer Rastposition der Rasthebel 254 relativ
zur jeweiligen Führungsstange 232. Mit
der Wegmessung kann insbesondere ein Abstand zwischen den Werkzeugelementen 220 und 244 bestimmt
werden, um eine Überdistraktion
zu vermeiden. Mit den Rasthebeln 254 kann in der beschriebenen
Weise das Instrument 210 temporär in einer Distraktionsstellung
fixiert werden, insbesondere sobald eine gewünschte Distraktionskraft erreicht ist.