DE202011052439U1 - Surgical saw jig, surgical saw blade and surgical sawing system - Google Patents
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Abstract
Chirurgische Sägelehre (18') zum Führen eines Sägeblatts (16) einer chirurgischen Säge (12), welchestrieben ist, wobei die Sägelehre (18') mindestens einen Führungskörper (20) und mindestens eine am Führungskörper (20) angeordnete oder ausgebildete Führungsausnehmung (22) für das Sägeblatt (16) umfasst, gekennzeichnet durch eine Sägeblattverformungsdetektionseinrichtung (114) zum Bestimmen einer Verformung des Sägeblatts (16) beim Sägen.Surgical saw jig (18 ') for guiding a saw blade (16) of a surgical saw (12), which is driven, the saw jig (18') having at least one guide body (20) and at least one guide recess (22) arranged or formed on the guide body (20) ) for the saw blade (16), characterized by a saw blade deformation detection device (114) for determining a deformation of the saw blade (16) during sawing.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine chirurgische Sägelehre zum Führen eines Sägeblatts einer chirurgischen Säge, welches von einer Antriebseinheit der Säge angetrieben ist, wobei die Sägelehre mindestens einen Führungskörper und mindestens eine am Führungskörper angeordnete oder ausgebildete Führungsausnehmung für das Sägeblatt umfasst.The present invention relates to a surgical saw jig for guiding a saw blade of a surgical saw, which is driven by a drive unit of the saw, wherein the saw jig comprises at least one guide body and at least one arranged on the guide body or formed guide recess for the saw blade.
Ferner betrifft die vorliegende Erfindung ein chirurgisches Sägeblatt mit einem Sägeblattkörper, mindestens einem Sägezahn und einem Kupplungselement zum Koppeln mit einer Antriebseinheit einer chirurgischen Säge.Furthermore, the present invention relates to a surgical saw blade with a saw blade body, at least one sawtooth and a coupling element for coupling with a drive unit of a surgical saw.
Darüber hinaus betrifft die vorliegende Erfindung ein chirurgisches Sägesystem umfassend eine Säge mit einer Antriebseinheit und mindestens ein mit der Antriebseinheit koppelbares Sägeblatt.Furthermore, the present invention relates to a surgical sawing system comprising a saw with a drive unit and at least one saw blade which can be coupled to the drive unit.
Chirurgische Sägen werden insbesondere in der Orthopädie eingesetzt, um Knochen eines Patienten zu durchtrennen oder für die Implantation von Implantaten zu präparieren. Mit den chirurgischen Sägen sollen entlang einer gewünschten Ebene Sägeschnitte ausgeführt werden. Ein präziser Schnitt ist von einem Chirurgen ohne Hilfsmittel, also ”frei Hand”, nur schwer und nicht mit der gewünschten Präzision durchführbar.Surgical saws are used in particular in orthopedics to sever a patient's bones or to prepare them for the implantation of implants. With the surgical saws, saw cuts are made along a desired plane. A precise cut by a surgeon without tools, so "free hand", difficult and not feasible with the desired precision.
Um hier Abhilfe zu schaffen kommen in der Chirurgie in bekannter Weise Sägeschablonen, die auch als Sägelehren bezeichnet werden, zum Einsatz. Eine Sägelehre kann mit entsprechend geeigneten Hilfsmitteln in eine für die Operation optimale Position relativ zum zu bearbeitenden Knochen gebracht und fixiert werden, beispielsweise am Knochen. Die Sägelehre umfasst mindestens eine Führungsausnehmung, in welcher das Sägeblatt der Säge geführt werden kann. Die Ausrichtung und Positionierung der Sägelehre kann insbesondere navigiert erfolgen, das heißt eine Position der Sägelehre im Raum wird dabei mittels eines chirurgischen Navigationssystems bestimmt.To remedy this situation come in surgery in a known manner Sägeschablonen, which are also referred to as Sägelehren used. A saw jig can be brought into an optimal position for surgery relative to the bone to be processed and fixed with appropriate tools, for example, on the bone. The saw jig comprises at least one guide recess in which the saw blade of the saw can be guided. The alignment and positioning of the saw jig can in particular be navigated, that is, a position of the saw jig in the room is determined by means of a surgical navigation system.
Ein Problem beim Einsatz derartiger Sägelehren ist es, dass die Führungsausnehmungen häufig eine Höhe, auch als Spaltbreite bezeichnet, aufweisen, die etwas größer ist als eine Dicke des in der Führungsausnehmung geführten Sägeblatts. Dies kann beispielsweise bei einer Sägelehre mit einer einer Höhe der Führungsausnehmung von 1,27 mm, einer Sägeblattdicke von 1 mm und einer Lehrentiefe, also derjenigen Länge, längs derer das Sägeblatt geführt ist, der Führungsausnehmung von 22 mm zu einem Winkelfehler von fast 1° führen. Des Weiteren kann es auch zum sogenannten ”Verlaufen” des Sägeblatts im Knochen kommen. So wird immer wieder beobachtet, dass das Sägeblatt nach Einführen in die Führungsausnehmung der Sägelehre relativ stark gebogen wird, da die Säge selbst über einen relativ großen Hebel verfügt und somit der Benutzer das Sägeblatt nicht parallel zur Führungsausnehmung führt. Hinzu kommt, dass die Lehrentiefe der Führungsausnehmung parallel oder im Wesentlichen parallel zu einer Längsachse des Sägeblatts in einem direkten Zusammenhang zur Invasivität des chirurgischen Eingriffs beziehungsweise zur Größe eines benötigten Zugangs zum Operationssitus steht.A problem with the use of such sawing jigs is that the guide recesses often have a height, also referred to as gap width, which is slightly larger than a thickness of the saw blade guided in the guide recess. This can, for example, in a saw jig with a height of the guide recess of 1.27 mm, a saw blade thickness of 1 mm and a teaching depth, ie that length along which the saw blade is guided, the guide recess of 22 mm to an angle error of almost 1 ° to lead. Furthermore, it can also come to the so-called "bleeding" of the saw blade in the bone. So it is observed again and again that the saw blade is bent relatively strong after insertion into the guide recess of the saw jig, since the saw itself has a relatively large lever and thus the user does not guide the saw blade parallel to the guide recess. In addition, the teaching depth of the guide recess is parallel or substantially parallel to a longitudinal axis of the saw blade in a direct relationship to the invasiveness of the surgical procedure or to the size of a required access to the surgical site.
Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine chirurgische Sägelehre, eine chirurgisches Sägeblatt und ein chirurgisches Sägesystem der eingangs beschriebenen Art so zu verbessern, dass Sägeschnitte mit größerer Präzision ausgeführt werden können.It is therefore an object of the present invention to improve a surgical saw jig, a surgical saw blade and a surgical sawing system of the type described above so that saw cuts can be made with greater precision.
Diese Aufgabe wird bei einer chirurgischen Sägelehre der eingangs beschriebenen Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass sie eine Sägeblattverformungsdetektionseinrichtung zum Bestimmen einer Verformung des Sägeblatts beim Sägen umfasst.This object is achieved in a surgical sawing of the type described above according to the invention in that it comprises a saw blade deformation detection device for determining a deformation of the saw blade during sawing.
Mit der Sägeblattverformungsdetektionseinrichtung ist es möglich, eine Verformung des Sägeblatts beim Sägen zu detektieren. Dies ermöglicht es insbesondere, einem Operateur optional entweder die Verformung des Sägeblatts anzuzeigen oder beispielsweise indirekt Einfluss auf den Betrieb der Säge zu nehmen, zum Beispiel indem diese bei einer zu starken Verformung gestoppt wird. So ist es einem Operateur durch die Sägeblattverformungsdetektionseinrichtung überhaupt erst möglich, etwaige Abweichungen beim Ausführen des geplanten Sägeschnitts zu bemerken. Abweichungen in der Größenordnung von einem Grad können insbesondere bei der Implantation von Kniegelenkendoprothesen zu unerwünschten Fehlstellungen führen und das Ergebnis der Operation insgesamt gefährden.With the saw blade deformation detecting device, it is possible to detect deformation of the saw blade during sawing. This makes it possible in particular to optionally indicate to a surgeon either the deformation of the saw blade or, for example, to indirectly influence the operation of the saw, for example by stopping it when the deformation is too great. Thus, it is only possible for an operator by the saw blade deformation detection device to notice any deviations in the execution of the planned saw cut. Deviations of the order of one degree, in particular during the implantation of knee joint endoprostheses, can lead to undesired misalignments and endanger the result of the operation as a whole.
Auf besonders einfache und sichere Weise lässt sich eine Verformung eines mittels der Sägelehre geführten Sägeblatts ermitteln, wenn die Sägeblattverformungsdetektionseinrichtung mindestens einen an der mindestens einen Führungsausnehmung angeordneten oder ausgebildeten Kraft- und/oder Druckmesssensor umfasst. Wird das in der mindestens einen Führungsausnehmung geführte Sägeblatt nicht parallel zu dieser geführt, sondern quer zu seiner Längsachse mit einer Kraft oder einem Moment beaufschlagt, kann es sich insbesondere an der Führungsausnehmung abstützen oder an dieser verkanten und so auf diese eine Kraft oder ein Moment ausüben. Aus der Ermittlung der auf die Sägelehre wirkenden Kraft und/oder des Moments kann dann auf eine entsprechende Verformung des Sägeblatts geschlossen werden.A deformation of a saw blade guided by means of the saw jig can be determined in a particularly simple and reliable manner if the saw blade deformation detection device comprises at least one force and / or pressure measuring sensor arranged or formed on the at least one guide recess. If the guided in the at least one guide recess saw blade is not parallel to this, but applied transversely to its longitudinal axis with a force or a moment, it can in particular be supported on the guide recess or canting at this and thus exerting on this a force or a moment , From the determination of the force acting on the saw blade force and / or torque can then be concluded that a corresponding deformation of the saw blade.
Besonders einfach ausbilden lässt sich die chirurgische Sägelehre, wenn die mindestens eine Führungsausnehmung in Form einer Durchbrechung des mindestens einen Führungskörpers ausgebildet ist. The surgical saw jig can be embodied particularly simply if the at least one guide recess is designed in the form of an opening in the at least one guide body.
Um eine allseitige Führung für das Sägeblatt zu erhalten, ist es günstig, wenn die Durchbrechung in Form eines Führungsschlitzes ausgebildet ist.To obtain an all-round guide for the saw blade, it is advantageous if the opening is formed in the form of a guide slot.
Vorteilhaft ist es, wenn der mindestens eine Kraft- und/oder Druckmesssensor an mindestens einer inneren Begrenzungsfläche der Durchbrechung angeordnet oder ausgebildet ist. Auf diese Weise kann er direkt mit dem Sägeblatt zusammenwirken. Es können eine, zwei oder mehr innere Begrenzungsflächen mit einem Kraft- und/oder Druckmesssensor ausgestattet sein. Vorzugsweise sind die beiden parallel zur Sägeschnittebene verlaufenden inneren Begrenzungsflächen der Führungsausnehmung mit jeweils mindestens einem Kraft- und/oder Druckmesssensor ausgestattet, so dass Kräfte und/oder Momente, die quer zur Sägeschnittebene auf das Sägeblatt wirken, von den Kraft- und/oder Druckmesssensoren erfasst werden können.It is advantageous if the at least one force and / or pressure measuring sensor is arranged or formed on at least one inner boundary surface of the aperture. In this way, it can interact directly with the saw blade. One, two or more inner boundary surfaces may be equipped with a force and / or pressure measurement sensor. Preferably, the two inner boundary surfaces of the guide recess extending parallel to the saw cut plane are each equipped with at least one force and / or pressure measuring sensor, so that forces and / or moments acting on the saw blade transversely to the saw cut plane are detected by the force and / or pressure measuring sensors can be.
Günstigerweise sind mindestens zwei an einander gegenüberliegenden inneren Begrenzungsflächen der Durchbrechung angeordnete oder ausgebildete Kraft- und/oder Druckmesssensoren vorgesehen. Mit diesen können insbesondere auf das Sägeblatt wirkende Querkräfte oder Quermomente erfasst werden.Conveniently, at least two arranged on opposite inner boundary surfaces of the opening or trained force and / or pressure measuring sensors are provided. These can be detected in particular acting on the saw blade transverse forces or transverse moments.
Vorteilhaft ist es, wenn der mindestens eine Kraft- und/oder Druckmesssensor in Form eines Druckmesssensorfeldes mit einer Mehrzahl von Druckmesssensoren ausgebildet ist. Ein Druckmesssensorfeld, auch als Drucksensor-Array bezeichnet, ermöglicht es, eine Kraft- und/oder Druckverteilung zu erfassen und so unter Berücksichtigung der Ausgestaltung des Sägeblatts dessen Verformung bei auf dieses wirkenden Kräften und/oder Momenten besonders präzise berechnen.It is advantageous if the at least one force and / or pressure measuring sensor in the form of a pressure measuring sensor field is formed with a plurality of pressure measuring sensors. A pressure measuring sensor field, also referred to as a pressure sensor array, makes it possible to detect a force and / or pressure distribution and thus, taking into account the design of the saw blade, calculate its deformation particularly precisely with forces and / or moments acting on it.
Günstig ist es, wenn die Sägelehre ein Führungselement zum Aufnehmen, Stützen oder Halten eines Sägeblatts umfasst, welches Führungselement am mindestens einen Führungskörper beweglich gehalten ist. Diese Ausgestaltung ist insbesondere auch vorteilhaft bei einer chirurgischen Sägelehre der eingangs beschriebenen Art. Das Führungselement kann zum Aufnehmen, alternativ oder wahlweise auch zum Abstützen oder Halten des Sägeblatts ausgebildet sein oder dienen. Insbesondere kann es eine Auflagefläche, die durch die mindestens eine Führungsausnehmung definiert, vergrößern und so einen Abweichungswinkel des gewünschten Sägeschnitts vom tatsächlichen Sägeschnitt minimieren helfen.It is advantageous if the saw jig comprises a guide element for receiving, supporting or holding a saw blade, which guide element is held movably on the at least one guide body. This embodiment is also particularly advantageous in a surgical sawing of the type described above. The guide element can be configured for receiving, alternatively or optionally also for supporting or holding the saw blade or serve. In particular, it can increase a bearing surface defined by the at least one guide recess, and thus help to minimize a deviation angle of the desired saw cut from the actual saw cut.
Vorteilhaft ist es, wenn das Führungselement verschieb- und/oder verschwenkbar am mindestens einen Führungskörper gelagert ist. Insbesondere kann die Lagerung derart erfolgen oder ausgebildet sein, dass das Führungselement einer Bewegung des Sägeblatts folgen kann, beispielsweise eine Oszillationsbewegung desselben, wenn die Säge in Form einer Oszillationssäge ausgebildet ist.It is advantageous if the guide element is mounted displaceably and / or pivotably on at least one guide body. In particular, the bearing can be made or designed such that the guide element can follow a movement of the saw blade, for example, an oscillatory movement of the same, when the saw is in the form of an oscillating saw.
Um eine möglichst gute Führung sowie eine große Auflagefläche für das Sägeblatt bereitstellen zu können, ist es günstig, wenn das Führungselement ein in proximaler Richtung vom Führungskörper abstehendes Auflageglied umfasst.In order to be able to provide the best possible guidance as well as a large support surface for the saw blade, it is expedient for the guide element to comprise a support member protruding in the proximal direction from the guide body.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann vorgesehen sein, dass das Auflageglied eine Auflagefläche umfasst, welche mindestens teilweise eine innere Begrenzungsfläche der Durchbrechung bildet oder welche eine Auflageflächenebene definiert, welche mit einer von einer inneren Begrenzungsfläche der Durchbrechung definierten Begrenzungsflächenebene zusammenfällt. Mit anderen Worten kann so insbesondere erreicht werden, dass eine möglichst große, vorsprungs- oder versatzfreie Auflagefläche gebildet wird, zum einen durch das Auflageglied und zum anderen durch eine oder mehrere der inneren Begrenzungsflächen der mindestens einen Führungsausnehmung.According to a further preferred embodiment of the invention it can be provided that the support member comprises a support surface which at least partially forms an inner boundary surface of the aperture or which defines a bearing surface plane which coincides with a boundary surface plane defined by an inner boundary surface of the aperture. In other words, it can be achieved in particular that the largest possible, projection-or offset-free support surface is formed, on the one hand by the support member and on the other by one or more of the inner boundary surfaces of the at least one guide recess.
Vorteilhaft kann es ferner sein, wenn eine Führungseinrichtung zum beweglichen Führen des Führungselements am mindestens einen Führungskörper vorgesehen ist. Die Führungseinrichtung ermöglicht insbesondere eine definierte Bewegung des Führungselements und des mindestens einen Führungskörpers relativ zueinander.It can also be advantageous if a guide device is provided for movably guiding the guide element on the at least one guide body. In particular, the guide device allows a defined movement of the guide element and of the at least one guide body relative to one another.
Besonders einfach wird der konstruktive Aufbau der Sägelehre, wenn die Führungseinrichtung in Form einer Nut-Feder-Führung ausgebildet ist. Eine solche Führungseinrichtung kann beispielsweise am Führungselement oder am mindestens einen Führungskörper eine entsprechende Führungsnut vorsehen, in die ein korrespondierender Führungsvorsprungs am jeweils anderen Teil eingreift.Particularly simple is the structural design of the saw jig, when the guide device is designed in the form of a tongue and groove guide. Such a guide device can provide, for example, on the guide element or on the at least one guide body, a corresponding guide groove into which engages a corresponding guide projection on the respective other part.
Ferner ist es vorteilhaft, wenn die Sägelehre eine Anzeigeeinrichtung zum Anzeigen einer mit der Sägeblattverformungsdetektionseinrichtung detektierten Sägeblattverformung umfasst. Die Anzeigeeinrichtung kann an der Sägelehre selbst angeordnet oder vom mindestens einen Führungskörper räumlich getrennt sein. Eine Übertragung von Daten kann kabelgebunden oder berührungslos erfolgen, beispielsweise über eine Funkverbindung. Insbesondere können mit der Sägeblattverformungsdetektionseinrichtung an der Sägelehre erfasste Daten über einen RFID-Chip an der Sägelehre auf die Antriebseinheit der Säge übertragen und dort dem Operateur optisch und/oder akustisch angezeigt werden. Optional kann eine Auswerteeinrichtung vorgesehen sein, und zwar wahlweise an der Sägelehre, an der Antriebseinheit oder an einer separaten Auswerteeinheit, welche mit der Sägeblattverformungsdetektionseinrichtung kabelgebunden oder berührungslos kommunizieren kann.Furthermore, it is advantageous if the saw jig comprises a display device for indicating saw blade deformation detected by the saw blade deformation detection device. The display device can be arranged on the saw jig itself or spatially separated from the at least one guide body. A transmission of data can be wired or contactless, for example via a radio link. In particular, data recorded on the saw jig with the saw blade deformation detection device can be transmitted via an RFID chip on the saw jig to the drive unit of the saw and there Operator visually and / or acoustically displayed. Optionally, an evaluation device may be provided, specifically optionally on the saw jig, on the drive unit or on a separate evaluation unit which can communicate with the saw blade deformation detection device in a wired or contactless manner.
Die eingangs gestellte Aufgabe wird ferner bei einem chirurgischen Sägeblatt der eingangs beschriebenen Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass dieses eine Sägeblattverformungsdetektionseinrichtung zum Bestimmen einer Verformung des Sägeblatts beim Sägen umfasst.The object stated in the introduction is also achieved according to the invention in a surgical saw blade of the type described in the opening paragraph in that it comprises a saw blade deformation detection device for determining a deformation of the saw blade during sawing.
Ein solches Sägeblatt ermöglicht es, direkt eine Verformung desselben zu erfassen und einem Operateur insbesondere Größe und Orientierung der Verformung anzuzeigen. Hierfür kann insbesondere eine optionale Anzeigevorrichtung dienen. Eine Auswertung insbesondere erfasster Kräfte und/oder Momente kann wahlweise am Sägeblatt, an der Antriebseinheit der Säge oder an einer separaten Einheit erfolgen. Ein Datenaustausch erfolgt vorzugsweise berührungslos über eine Funkverbindung. Hierfür kann das Sägeblatt insbesondere mit einem Sender ausgestattet sein, welcher in Form eines RFID-Chips ausgebildet sein kann.Such a saw blade makes it possible to directly detect a deformation of the same and to indicate to a surgeon in particular the size and orientation of the deformation. In particular, an optional display device can serve this purpose. An evaluation in particular of detected forces and / or moments can optionally be done on the saw blade, on the drive unit of the saw or on a separate unit. A data exchange is preferably carried out contactlessly via a radio link. For this purpose, the saw blade can be equipped in particular with a transmitter, which may be in the form of an RFID chip.
Um eine Verformung einfach und sicher bestimmen zu können, ist es günstig, wenn die Sägeblattverformungsdetektionseinrichtung mindestens einen am mindestens einen Sägeblatt angeordneten oder ausgebildeten Verformungssensor umfasst. Wird das Sägeblatt verformt, kann mit dem Verformungssensor, welcher vorzugsweise auf einwirkende Kräfte und/oder Momente anspricht, direkt eine Verformung des Sägeblatts bestimmt werden.In order to be able to determine a deformation simply and reliably, it is favorable if the saw blade deformation detection device comprises at least one deformation sensor arranged or formed on the at least one saw blade. If the saw blade is deformed, a deformation of the saw blade can be determined directly with the deformation sensor, which preferably responds to acting forces and / or moments.
Besonders einfach ausbilden lässt sich das chirurgische Sägeblatt, wenn der mindestens eine Verformungssensor einen oder mehrere Dehnmessstreifen umfasst. Diese können auf eine Oberfläche des Sägeblatts aufgebracht oder in das Sägeblatt eingelassen sein.The surgical saw blade can be designed particularly simply if the at least one deformation sensor comprises one or more strain gauges. These can be applied to a surface of the saw blade or embedded in the saw blade.
Um Verformungen, insbesondere Verwindungen, des Sägeblatts in Längs- und/oder Querrichtung erfassen zu können, ist es günstig, wenn die Dehnmessstreifen bezogen auf eine Längsachse des Sägeblatts in Längs- und/oder Querrichtung angeordnet oder ausgebildet sind.In order to detect deformations, in particular twisting, of the saw blade in the longitudinal and / or transverse direction, it is expedient for the strain gauges to be arranged or formed in the longitudinal and / or transverse direction with respect to a longitudinal axis of the saw blade.
Die eingangs gestellte Aufgabe wird ferner bei einem chirurgischen Sägesystem der eingangs beschriebenen Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass es eine Sägeblattverformungsdetektionseinrichtung zum Bestimmen einer Verformung des Sägeblatts beim Sägen umfasst.The object stated in the introduction is also achieved according to the invention in a surgical sawing system of the type described in the opening paragraph in that it comprises a saw blade deformation detection device for determining a deformation of the saw blade during sawing.
Durch die Sägeblattverformungsdetektionseinrichtung ist es möglich, direkt oder indirekt die Verformung des Sägeblatts beim Sägen zu erfassen, zu ermitteln oder zu bestimmen. Wenn die Verformung des Sägeblatts dem Operateur optional angezeigt wird, kann dieser den Sägeschnitt durch entsprechende Änderung bei der Handhabung der Säge bei der weiteren Ausführung des Sägeschnitts anpassen oder korrigieren, um möglichst ohne Verformung des Sägeblatts den Sägeschnitt auszuführen.The saw blade deformation detection device makes it possible to detect, determine or determine the deformation of the saw blade during sawing, directly or indirectly. If the deformation of the saw blade is optionally displayed to the surgeon, he can adjust or correct the saw cut by appropriate change in the handling of the saw in the further execution of the saw cut to perform as possible without deformation of the saw blade, the saw cut.
Günstig ist es, wenn das chirurgische Sägesystem eine der oben beschriebenen chirurgischen Sägelehren umfasst. Diese können in Verbindung mit dem Sägesystem in der bereits oben beschriebenen vorteilhaften Weise genutzt werden.It is favorable if the surgical sawing system comprises one of the surgical sawing jigs described above. These can be used in conjunction with the sawing system in the advantageous manner already described above.
Ferner kann es günstig sein, wenn das chirurgische Sägesystem eines der oben beschriebenen chirurgischen Sägeblätter umfasst. So ist es möglich, mit dem chirurgischen Sägesystem direkt eine Verformung des Sägeblatts zu erfassen.Furthermore, it may be favorable if the surgical sawing system comprises one of the above-described surgical saw blades. So it is possible to detect directly with the surgical sawing system deformation of the saw blade.
Vorteilhaft kann es ferner sein, wenn die Sägeblattverformungsdetektionseinrichtung eine optische Peileinrichtung umfasst. Eine optische Peileinrichtung ermöglicht insbesondere, auf spezielle Vorkehrungen und Ausgestaltungen sowohl der Sägelehre als auch des Sägeblatts zu verzichten. Beispielsweise lässt sich eine Antriebseinheit einer chirurgischen Säge auf einfache Weise mit einer entsprechenden Peileinrichtung nachrüsten.It can also be advantageous if the saw blade deformation detection device comprises an optical pointing device. In particular, an optical direction finder makes it possible to dispense with special arrangements and configurations of both the saw jig and the saw blade. For example, a drive unit of a surgical saw can be retrofitted in a simple manner with a corresponding direction finding device.
Besonders einfach wird die Ausgestaltung des Sägesystems, wenn die Peileinrichtung eine an der Antriebseinheit angeordnete Strahlungsquelle umfasst, welche zum Aussenden elektromagnetischer Strahlung ausgebildet und derart angeordnet ist, dass die Strahlung parallel zum Sägeblatt in einer von diesem definierten Schnittebene ausgesandt wird. Dies ermöglicht es einem Operateur zu erkennen, ob das Sägeblatt verformt wurde oder nicht. Beispielsweise kann die Peileinrichtung derart ausgebildet sein, dass die von ihr ausgesandte Strahlung bei einem unverformten Sägeblatt ungehindert durch eine Führungsausnehmung einer Sägelehre hindurchtritt, bei einem verformten Sägeblatt jedoch auf eine in Richtung des Operateurs weisende Seitenfläche der Sägelehre oder eines Führungskörpers derselben auftrifft, so dass ein Operateur sofort weiß, wenn er einen Lichtfleck oder -reflex des von der Peileinrichtung ausgesandten Strahls an der Sägelehre erkennt, dass das Sägeblatt verformt ist. Er kann dann die Antriebseinheit entsprechend anders handhaben, um den begonnen Sägeschnitt möglichst ohne weitere Verformung des Sägeblatts fortzuführen.The design of the sawing system is particularly simple if the direction finding device comprises a radiation source arranged on the drive unit, which is designed to emit electromagnetic radiation and is arranged such that the radiation is emitted parallel to the saw blade in a cutting plane defined by the latter. This allows a surgeon to know if the saw blade has been deformed or not. For example, the direction finding device can be designed in such a way that the radiation emitted by it passes unhindered through a guide recess of a saw jig in the case of an undeformed saw blade, but impinges on a saw blade directed towards the operator side face of the saw jig or a guide body thereof, so that a Surgeon immediately knows when he detects a light spot or -reflex of emitted by the direction finder beam on the saw jig that the saw blade is deformed. He can then handle the drive unit accordingly different to continue the saw cut as possible without further deformation of the saw blade.
Eine besonders einfache und kostengünstige sowie gut sichtbare Peileinrichtung lässt sich ausbilden, wenn die Strahlungsquelle ein Laser ist. Mit einem Laser lässt sich insbesondere ein hochfokussierter Strahl präzise ausrichten.A particularly simple and cost-effective and easily visible direction finding device can be formed if the radiation source is a laser. With In particular, a laser can be used to precisely align a highly focused beam.
Grundsätzlich wäre es denkbar, mit der Strahlungsquelle Licht im nicht sichtbaren Spektralbereich zu erzeugen und durch entsprechende Detektoren und Sensoren eine Abweichung der von der Strahlungsquelle ausgesandten Strahlung infolge einer Verformung des Sägeblatts nachzuweisen und gegebenenfalls akustisch und/oder optisch für einen Operateur sichtbar zu machen. Besonders einfach in der Handhabung und in der Ausgestaltung wird das Sägesystem, wenn die von der Strahlungsquelle erzeugte Strahlung Licht im sichtbaren Spektralbereich ist. Vorzugsweise handelt es sich dabei um kohärentes Licht im roten, blauen oder grünen Spektralbereich. Derartiges Licht kann insbesondere mit entsprechenden Laserdioden erzeugt werden.In principle, it would be conceivable to generate light in the non-visible spectral range with the radiation source and to detect a deviation of the radiation emitted by the radiation source as a result of deformation of the saw blade by suitable detectors and sensors and, if necessary, to visually and acoustically and / or optically visualize it. The sawing system becomes particularly easy to handle and design when the radiation generated by the radiation source is light in the visible spectral range. Preferably, this is coherent light in the red, blue or green spectral range. Such light can be generated in particular with corresponding laser diodes.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann vorgesehen sein, dass das chirurgische Sägesystem eine mit der Sägeblattverformungsdetektionseinrichtung gekoppelte und zusammenwirkende Auswerteeinrichtung zum Bestimmen eines Wertes der Verformung des mindestens einen Sägeblatts umfasst. Die Auswerteeinrichtung kann insbesondere derart ausgebildet sein, dass sie zur quantitativen und/oder qualitativen Ermittlung einer Verformung des Sägeblatts eingesetzt werden kann.According to a further preferred embodiment of the invention, it can be provided that the surgical sawing system comprises an evaluation device coupled to and cooperating with the saw blade deformation detection device for determining a value of the deformation of the at least one saw blade. The evaluation device can in particular be designed such that it can be used for the quantitative and / or qualitative determination of a deformation of the saw blade.
Um dem Operateur ein möglichst uneingeschränktes Arbeiten mit dem chirurgischen Sägesystem zu gestatten, ist es günstig, wenn die Strahlungsquelle proximalseitig einer an der Antriebseinheit angeordneten oder ausgebildeten Kupplung zum Koppeln des mindestens einen Sägeblatts mit der Antriebseinheit angeordnet oder ausgebildet ist.In order to allow the surgeon as unlimited as possible to work with the surgical sawing system, it is favorable if the radiation source is arranged or formed on the proximal side of a coupling arranged or formed on the drive unit for coupling the at least one saw blade to the drive unit.
Günstig ist es ferner, wenn das chirurgische Sägesystem eine mit der Sägeblattverformungsdetektionseinrichtung gekoppelte und zusammenwirkende Auswerteeinrichtung zum Bestimmen eines Wertes der Verformung des mindestens einen Sägeblatts umfasst. Insbesondere können die Sägeblattverformungsdetektionseinrichtung und die Auswerteeinrichtung kabelgebunden miteinander gekoppelt sein, um beispielsweise Messwerte, die mit der Sägeblattverformungsdetektionseinrichtung ermittelt wurden, an die Auswerteeinrichtung zu übertragen.It is also advantageous if the surgical sawing system comprises an evaluation device coupled to and cooperating with the saw blade deformation detection device and for determining a value of the deformation of the at least one saw blade. In particular, the saw blade deformation detection device and the evaluation device can be coupled to one another in a wired manner in order to transmit, for example, measured values that were determined by the saw blade deformation detection device to the evaluation device.
Um ein möglichst uneingeschränktes Arbeiten mit dem chirurgischen Sägesystem zu ermöglichen, ist es günstig, wenn die Sägeblattverformungsdetektionseinrichtung und die Auswerteeinrichtung berührungslos miteinander gekoppelt sind. Beispielsweise können entsprechende Funk- oder optische Übertragungseinrichtungen genutzt werden, um Daten zwischen der Sägeblattverformungsdetektionseinrichtung und der Auswerteeinrichtung auszutauschen. Auf besonders einfache Weise kann dies erfolgen durch elektromagnetische Sende- und Empfangseinrichtungen, insbesondere unter Verwendung von RFID-Chips.In order to enable as unrestricted work as possible with the surgical sawing system, it is favorable if the saw blade deformation detection device and the evaluation device are coupled to one another without contact. For example, corresponding radio or optical transmission devices can be used to exchange data between the saw blade deformation detection device and the evaluation device. In a particularly simple way this can be done by electromagnetic transmitting and receiving devices, in particular using RFID chips.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Antriebseinheit eine Kupplung mit einer Sägeblattaufnahme zum Koppeln des mindestens einen Sägeblatts mit der Antriebseinheit umfasst und dass die Sägeblattverformungsdetektionseinrichtung mindestens einen an der Sägeblattaufnahme angeordneten oder ausgebildeten Kraft- und/oder Momentenmesssensor umfasst zum Bestimmen von vom Sägeblatt auf die Sägeblattaufnahme ausgeübter Kräfte und/oder Momente. Mit dem mindestens einen Kraft- und/oder Momentenmesssensor können insbesondere auf ein proximales Ende des Sägeblatts wirkende Kräfte einfach und sicher ermittelt werden. Eine besondere Ausstattung des Sägeblatts mit Messsensoren, beispielsweise Dehnmessstreifen ist nicht erforderlich. Wird das Sägeblatt am distalen Ende mit einer Kraft beaufschlagt, führt dies zwangsläufig auch zu einer Verformung in dessen proximalem Endbereich, was zur Folge hat, dass das Sägeblatt entsprechende Kräfte und/oder Momente auf die Sägeblattaufnahme ausübt.According to a further preferred embodiment of the invention, it may be provided that the drive unit comprises a coupling with a saw blade receptacle for coupling the at least one saw blade to the drive unit and that the saw blade deformation detection device comprises at least one force and / or moment measuring sensor arranged or formed on the saw blade receptacle for determining from forces exerted by the saw blade on the saw blade support forces and / or moments. The forces acting on a proximal end of the saw blade can be determined simply and reliably with the at least one force and / or torque measuring sensor. A special equipment of the saw blade with measuring sensors, such as strain gauges is not required. If the saw blade is subjected to a force at the distal end, this inevitably also leads to a deformation in its proximal end region, with the result that the saw blade exerts corresponding forces and / or moments on the saw blade holder.
Günstigerweise umfasst das Sägesystem eine Anzeigeeinrichtung zum Anzeigen einer mit der Sägeblattverformungsdetektionseinrichtung detektierten Sägeblattverformung. So kann ein Operateur einfach und sicher erkennen, wenn er die Säge derart handhabt, dass das Sägeblatt in unerwünschter Weise verformt wird, was zu einem ”Verlaufen” des Sägeschnittes in zu vermeidender Weise führen kann. Die Anzeigeeinrichtung kann insbesondere kabelgebunden mit der Auswerteeinheit und/oder der Sägelehre und/oder dem Sägeblatt und/oder der Antriebseinheit gekoppelt sein.Conveniently, the sawing system comprises a display device for displaying saw blade deformation detected by the saw blade deformation detection device. Thus, an operator can easily and reliably detect when he handles the saw in such a way that the saw blade is deformed in an undesirable manner, which can lead to a "bleeding" of the saw cut in a manner to be avoided. In particular, the display device can be coupled to the evaluation unit and / or the saw jig and / or the saw blade and / or the drive unit by cable.
Um die Handhabung des Sägesystems insgesamt zu verbessern, ist es vorteilhaft, wenn die Anzeigeeinrichtung und die Auswerteeinrichtung berührungslos miteinander gekoppelt sind. Wie bereits beschrieben können optische und/oder Funkverbindungen genutzt werden, um Daten zwischen der Anzeigeeinrichtung und der Auswerteeinrichtung auszutauschen. Dies gilt entsprechend auch für einen Datenaustausch zwischen einzelnen Teilen oder Elementen des Sägesystems in analoger Weise.In order to improve the handling of the sawing system as a whole, it is advantageous if the display device and the evaluation device are coupled to one another without contact. As already described, optical and / or radio links can be used to exchange data between the display device and the evaluation device. This also applies analogously to a data exchange between individual parts or elements of the sawing system.
Günstig ist es, wenn die Anzeigeeinrichtung ausgebildet ist zum Anzeigen einer Abweichung einer Ist-Schnittebene von einer Soll-Schnittebene in Echtzeit. Auf diese Weise kann ein Operateur immer sofort erkennen, ob die Ist-Schnittebene von der Soll-Schnittebene abweicht.It is advantageous if the display device is designed to display a deviation of an actual cutting plane from a desired cutting plane in real time. In this way, an operator can always recognize immediately whether the actual cutting plane deviates from the desired cutting plane.
Eine Abweichung kann einem Operateur insbesondere auf einfache Weise dadurch signalisiert werden, dass die Anzeigeeinrichtung mindestens ein optisches und/oder akustisches Anzeigeelement umfasst. Ein optisches Anzeigeelement kann insbesondere Abweichungen der Ist-Schnittebene von der Soll-Schnittebene für den Operateur direkt sichtbar darstellen. Denkbar sind insbesondere Anzeigen wie LEDs. Sie können auch Balken-LEDs umfassen. Es kann aber auch nur bei besonders starker Verformung eine einzige als Warnsignal dienende LED angesteuert werden. Ferner denkbar sind Farbcodierungen eines LED-Balkens, beispielsweise in den Farben grün, gelb und rot, wobei insbesondere grün eine Übereinstimmung der Ist-Schnittebene mit der Soll-Schnittebene anzeigen kann, gelb geringe Abweichungen hiervon und rot eine so große Abweichung, dass ein neues Ansetzen der Säge zum Ausführen des Sägeschnitts zu empfehlen ist. Ein akustisches Anzeigeelement, beispielsweise in Form eines Lautsprecherelements, kann optional oder alternativ vorgesehen sein und in ähnlicher Weise wie eine optische Anzeige eine Verformung signalisieren. Beispielsweise kann eine Abweichung der Ist-Schnittebene von der Soll-Schnittebene durch ein akustisches Signal angezeigt werden, wobei eine Tonhöhe sowie eine Lautstärke in Abhängigkeit der Größe der Abweichung zunehmen können. A deviation can be signaled to a surgeon in a simple manner, in particular, in that the display device comprises at least one optical and / or acoustic display element. In particular, an optical display element can directly visualize deviations of the actual sectional plane from the desired sectional plane for the surgeon. Particularly conceivable are displays such as LEDs. They can also include bar LEDs. However, it is also possible to control a single LED serving as a warning signal only in the case of particularly strong deformation. Also conceivable are color codings of an LED bar, for example in the colors green, yellow and red, wherein in particular green can indicate a match of the actual sectional plane with the desired sectional plane, yellow small deviations thereof and red such a large deviation that a new Attaching the saw to perform the sawing cut is recommended. An acoustic display element, for example in the form of a loudspeaker element, may optionally or alternatively be provided and signal deformation in a manner similar to an optical display. For example, a deviation of the actual sectional plane from the desired sectional plane can be indicated by an acoustic signal, whereby a pitch and a loudness can increase depending on the magnitude of the deviation.
Besonders einfach und kostengünstig ausbilden lässt sich die Anzeigeeinrichtung, wenn das mindestens eine optische Anzeigeelement in Form eines Matrix-Displays oder einer Balkenanzeige ausgebildet ist oder mindestens ein Leuchtelement umfasst. Leuchtelemente können insbesondere in Form von LEDs vorgesehen sein. Die optischen Anzeigeelemente können wahlweise an der Antriebseinheit, an der Sägelehre oder auch am Sägeblatt angeordnet oder ausgebildet sein. Denkbar ist es auch, beispielsweise einen im Operationssaal befindlichen Monitor als Anzeigeelement zu nutzen, um einem Operateur eine Verformung des Sägeblatts beziehungsweise eine Abweichung der Ist-Schnittebene von der Soll-Schnittebene anzuzeigen.The display device can be designed in a particularly simple and cost-effective manner if the at least one optical display element is designed in the form of a matrix display or a bar display or comprises at least one luminous element. Lighting elements may be provided in particular in the form of LEDs. The optical display elements can optionally be arranged or formed on the drive unit, on the saw jig or on the saw blade. It is also conceivable, for example, to use a monitor located in the operating theater as a display element in order to indicate to a surgeon a deformation of the saw blade or a deviation of the actual sectional plane from the desired sectional plane.
Die nachfolgende Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung dient im Zusammenhang mit den Zeichnungen der näheren Erläuterung. Es zeigen:The following description of preferred embodiments of the invention is used in conjunction with the drawings for further explanation. Show it:
In den
Die Sägelehre
Eine Höhe des Führungsschlitzes
Am Führungskörper
Das Sägesystem
Um die Handhabung der Säge
Nimmt der Operateur die Säge
Wird auf die Antriebseinheit
Wird in zur vom Pfeil
Um die Verformung des Sägeblatts
Die Kontakte an der Kupplung
Das Ergebnis der mit der Auswerteeinrichtung
In
In einer Grundstellung der Säge
In den
In den
Alternativ kann die Sägelehre
Das Führungselement
Das Führungselement
Die Sägelehre
Das oben beschriebene Sägesystem
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