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Die Erfindung betrifft ein medizinisches Instrument.
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Den Ausgangspunkt der Erfindung bilden solche medizinischen Instrumente, die bei endoskopisch durchgeführten Eingriffen zum Abtragen von härterem Körpergewebe, wie Knochen- und Knorpelgewebe verwendet werden. Diese Instrumente weisen einen Hohlschaft auf, an dessen distalen Ende in Verlängerung des Hohlschaftes ein rotierendes Fräswerkzeug angeordnet ist, dessen Rotationsachse mit der Mittelachse des Hohlschaftes übereinstimmt.
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Die Effektivität dieser Instrumente ist umso größer, je geringer der Abstand des wirksamen Außendurchmessers des Fräswerkzeugs von der Außenkontur des Hohlschaftes ist. Insofern werden in der Regel Fräswerkzeuge mit einem möglichst großen Wirkdurchmesser verwendet, wobei die Größe des Wirkdurchmessers zweckmäßigerweise nicht die Größe des Außendurchmessers des Hohlschaftes übertreffen sollte. Ein Instrument mit einem Fräswerkzeug mit einem großen Wirkdurchmesser erweist sich aber dann als problematisch, wenn das Instrument in engen Hohlräumen mit eng an das abzutragende Gewebe angrenzenden, nicht zu verletzenden Gewebe- bzw. Organstrukturen eingesetzt werden soll. Ein solches Einsatzgebiet stellt beispielsweise der Spinalkanal dar. Aufgrund der Größe des Fräswerkzeugs besteht hier eine erhöhte Gefahr, dass in der Umgebung des abzutragenden Gewebes befindliche Strukturen beschädigt werden.
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Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein medizinisches Instrument zum Abtragen von Körpergewebe zu schaffen, welches sowohl einen effizienten Gewebeabtrag ermöglicht als auch einen verbesserten Schutz der in der direkten Umgebung des abzutragenden Gewebes befindlichen Gewebe- bzw. Organstrukturen gewährleistet.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein medizinisches Instrument mit den in Anspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen dieses Instruments ergeben sich aus den Unteransprüchen, der nachfolgenden Beschreibung sowie den Zeichnungen. Hierbei könnten gemäß der Erfindung die in den Unteransprüchen und der Beschreibung angegebenen Merkmale jeweils für sich, aber auch in geeigneter Kombination miteinander, die erfindungsgemäße Lösung gemäß Anspruch 1 weiter ausgestalten.
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Das erfindungsgemäße medizinische Instrument dient zum Abtragen von Körpergewebe wie Knochen- oder Knorpelgewebe. Es weist einen Hohlschaft und ein am distalen Instrumentenende angeordnetes Fräswerkzeug auf. Bei dem Fräswerkzeug handelt es sich vorzugsweise um einen Umfangsfräser. Der rohrförmige Hohlschaft ist zweckmäßigerweise starr und gerade ausgebildet. Durch das Innenlumen des Hohlschafts ist eine Antriebswelle geführt, mit welcher das Fräswerkzeug rotierend antreibbar ist. Das Fräswerkzeug kann mit der Antriebswelle ein gemeinsames Bauteil bilden oder es kann eine lösbare Befestigung des Fräswerkzeugs an der Antriebswelle vorgesehen sein. Proximalseitig des Hohlschafts ist die Antriebswelle mit einem Antriebsmotor wirkungsverbunden. Dieser Antriebsmotor kann bei einem manuell zu betätigenden Instrument zusammen mit Einrichtungen zur Bewegungssteuerung des Fräswerkzeugs bzw. der Antriebswelle in einem sich proximal an den Hohlschaft angrenzenden Griffteil angeordnet sein.
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Gemäß der Erfindung stimmt eine von der Antriebswelle gebildete Rotationsachse des Fräswerkzeugs am proximalen Ende des Hohlschafts mit einer Mittelachse des Hohlschafts überein, wobei diese Rotationsachse am distalen Ende des Hohlschafts exzentrisch zu der Mittelachse des Hohlschafts verläuft. So ist die Antriebswelle am proximalen Ende des Hohlschafts oder proximalseitig des Hohlschafts derart drehbar gelagert, dass eine Mittelachse der Antriebswelle am proximalen Ende des Hohlschafts genau auf der Mittelachse des Hohlschafts liegt, während die Mittelachse der Antriebswelle an dem distalen Ende des Hohlschafts zwar parallel zur Mittelachse des Hohlschafts, aber hierzu radial versetzt angeordnet ist. Die bezogen auf den Hohlschaft exzentrische Anordnung der Rotationsachse des Fräswerkzeugs bzw. der diese Rotationsachse bildenden Mittelachse der Antriebswelle bedeutet, dass die Mittelachse der Antriebswelle des Fräswerkzeugs an einer Seite näher als die Mittelachse des Hohlschafts zu der Außenkontur des Hohlschafts angeordnet ist. Diese Maßnahme bringt den Vorteil mit sich, dass gegenüber den herkömmlichen Instrumenten der in Rede stehenden Art ein Fräswerkzeug mit geringeren Radialabmessungen verwendet werden kann, ohne dass sich bei dem erfindungsgemäßen Instrument der Abstand des wirksamen Außenumfangs des Fräswerkzeugs von der Außenkontur des Hohlschafts gegenüber den herkömmlichen Instrumenten unterscheidet, wobei das Fräswerkzeug des erfindungsgemäßen Instruments aber in einem großen Winkelbereich beweglich der Mittelachse des Hohlschafts einen vergrößerten Abstand zu der Außenkontur des Hohlschafts und damit einen vergrößerten Abstand zu der Außenkontur des Instruments aufweist. Dies bedeutet, dass die rückseitigen Bereiche des Fräswerkzeugs, welche im Hinblick auf den Gewebeabtrag nicht wirksam sind, von der Außenkontur des Hohlschafts weiter beabstandet sind. Durch diesen größeren Abstand wird die Gefahr, dass in der Nähe des abzutragenden Gewebes befindliche Gewebe- oder Organstrukturen bei dem Einsatz des Instrumentes beschädigt werden, in erheblichem Maße verringert. Die mit dem Fräswerkzeug des erfindungsgemäßen Instruments erzielbare Gewebeabtragrate ist mit derjenigen der bislang bekannten Instrumente vergleichbar. Der Achsversatz der Rotationsachse des Fräswerkzeugs zwischen dem proximalen und dem distalen Ende des Hohlschafts, welcher mit einer gewissen Verformung der Antriebswelle des Fräswerkzeugs quer zu deren Längsausdehnung einhergeht, hat keine nennenswerten Auswirkungen bezüglich der Drehmomentübertragung auf das Fräswerkzeug, da das Maß der Exzentrizität bezogen auf die Länge des Hohlschafts vernachlässigbar klein ist.
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Um in dem Hohlschaft die erfindungsgemäß vorgesehene Anordnung der Antriebswelle zu gewährleisten, bei der die Mittelachse der Antriebswelle und damit einhergehend die Rotationsachse des Fräswerkzeugs am proximalen Ende des Hohlschafts mit der Mittelachse des Hohlschafts übereinstimmt und am distalen Ende des Hohlschafts exzentrisch zu der Mittelachse des Hohlschafts angeordnet ist, sind zweckmäßigerweise innerhalb des Hohlschafts und/oder unmittelbar außenseitig an die Enden des Hohlschafts angrenzend Mittel bzw. Führungsmittel bereitzustellen, die eine entsprechende Führung der Antriebswelle bewirken. In diesem Zusammenhang ist bevorzugt an dem distalen Ende des Hohlschafts eine Querschnittsverengung vorgesehen, welche eine entsprechende Führung für die Antriebswelle des Fräswerkzeugs bildet. Die Mitte der Querschnittsverengung ist dabei radial versetzt zur Mittelachse des Hohlschafts, um die beschriebene Exzentrizität der Drehachse des Fräswerkzeugs zu erreichen. Als Querschnittsverengung kann herstellungstechnisch einfach z. B. ein an dem distalen Ende in den Hohlschaft eingreifender Einsatz dienen, durch welchen das nach distalseitig des Hohlschafts offene Innenlumen des Hohlschafts derart verringert wird, dass im Bereich des Einsatzes lediglich ein Durchgangsloch nach distalseitig des Hohlschafts besteht, welches korrespondierend zu der gewünschten Exzentrizität der Rotationsachse des Fräswerkzeuges zu der Mittelachse des Hohlschafts seitlich versetzt angeordnet ist und durch welches die Antriebswelle des Fräswerkzeugs hindurchgeführt ist. Im Bereich des proximalen Endes des Hohlschafts oder proximalseitig des Hohlschaftes ist zweckmäßig ein Radiallager für die Antriebswelle vorgesehen, dessen Mittelachse mit der Mittelachse des Hohlschafts übereinstimmt.
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Vorteilhaft kann bei dem erfindungsgemäßen Instrument die Gefahr einer Beschädigung der in unmittelbarer Nähe zu dem mit dem Instrument abzutragenden Gewebe befindlichen Gewebe- oder Organstrukturen weiter dadurch verringert werden, dass, wie es gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Instruments vorgesehen ist, das Fräswerkzeug über einen Teil, vorzugsweise über zumindest die Hälfte seines Umfangs außenumfänglich von einem Schutzschild umgeben ist. Der Schutzschild ist hierbei zweckmäßigerweise derart an dem distalen Ende des Hohlschafts angeordnet, dass das Fräswerkzeug an seinem von der Mittelachse des Hohlschafts abgewandten Umfangsabschnitt, welcher den Schneidbereich des Fräswerkzeugs bildet und welcher den geringsten Abstand zu dem Außenumfang des Hohlschafts aufweist, nicht von dem Schutzschild umgeben ist und an seinem hierzu entgegengesetzten Umfangsabschnitt, d. h. an einem von dem Schneidbereich diametral bezüglich der Mittelachse des Hohlschafts abgewandten Umfangsabschnitt in einem Winkelbereich von vorzugsweise zumindest 180° von dem Schutzschild umgeben wird.
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Grundsätzlich kann der außenumfänglich des Fräswerkzeugs angeordnete Schutzschild in direkter Längsverlängerung der Außenwandung des Hohlschafts angeordnet sein. Insbesondere im Hinblick auf die Verwendung des erfindungsgemäßen Instruments in sehr engen Hohlräumen, wie z. B. in dem Spinalkanal, ist es allerdings von Vorteil, wenn der Schutzschild gegenüber der Außenwandung des Hohlschafts radial versetzt angeordnet ist. Demzufolge ist bevorzugt vorgesehen, dass der Schutzschild an der von dem Schneidbereich des Fräswerkzeugs abgewandten Seite das Fräswerkzeug mit geringem Abstand zu dem Fräswerkzeug umgibt, wobei ein deutlich größerer radialer Abstand zwischen dem Schutzschild und dem Außenumfang des Hohlschafts an der von dem Schneidbereich des Fräswerkzeugs abgewandten Seite des Außenumfangs des Hohlschafts besteht.
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Der Schutzschild kann als separates Bauteil an das distale Ende des Hohlschafts angesetzt sein, in vorteilhafter alternativer Ausgestaltung hierzu kann aber auch ein gemeinsames Bauteil sowohl den Hohlschaft als auch den Schutzschild bilden. So ist gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Instruments vorgesehen, dass der Schutzschild von einem distalen Endabschnitt eines den Hohlschaft bildenden Rohres gebildet wird, welcher gegenüber einem proximalen Abschnitt des Rohres gekröpft ist, wobei ein über das Querschnittsprofil des proximalen Abschnitts des Rohres hinausragender Umfangsabschnitt des distalen Endabschnitts des Rohres zur Freilegung eines Schneidbereichs des Fräswerkzeugs ausgeschnitten ist. Demzufolge weist das Rohr eine solche Krümmung auf, dass eine Mittelachse des distalen Endabschnitts des Rohrs parallel und mit Abstand zu einer Mittelachse des proximalen Abschnitts des Rohrs verläuft. Ausgehend von dem proximalseitigen Beginn der Krümmung des Rohres ist bis zum distalen Ende des Rohres an dem Rohr ein solcher Umfangsabschnitt ausgeschnitten, dass ein distalseitig des proximalen Abschnitts des Rohres angeordnetes Fräswerkzeug an einem innerhalb des Querschnittsprofils des proximalen Abschnitts liegenden Bereich von dem verbleibenden Umfangsabschnitt des distalen Endabschnitts des Rohres umgeben wird, im Bereich seines Schneidbereichs aber freiliegt. Der verbleibende Teil des distalen Endabschnitts bildet somit den Schutzschild, während der proximale Abschnitt des Rohres den Hohlschaft bildet.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung des erfindungsgemäßen Instruments ist der Hohlschaft mit der darin geführten Antriebswelle gegenüber einem mit der Antriebswelle proximalseitig des Hohlschafts wirkungsverbundenen Antrieb drehbar. Das Ziel dieser Ausgestaltung besteht darin, während des Einsatzes des Instruments dessen Fräswerkzeug durch Drehung des Hohlschafts und der mit dem Fräswerkzeug verbundenen Antriebswelle in bestmöglicher Weise relativ zu dem abzutragenden Gewebe ausrichten zu können, ohne hierfür auch einen proximalseitig des Hohlschafts angeordneten Teil des Instruments, in welchem der Antrieb angeordnet ist und welcher bei einem manuell betätigten Instrument von einem Griffteil gebildet wird, in entsprechender Weise ebenfalls verdrehen zu müssen. Hierdurch wird die Arbeit des Benutzers des Instruments deutlich erleichtert.
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Nachfolgend ist die Erfindung anhand eines in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. In den Zeichnungen zeigen jeweils schematisch vereinfacht und in unterschiedlichen Maßstäben:
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1: ein medizinisches Instrument zum Abtragen von Gewebe in einem Längsschnitt,
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2: einen distalen Endbereich des Instruments nach 1 in perspektivischer Darstellung und
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3: das Instrument nach 1 in einer Frontansicht.
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Das in den Zeichnungen dargestellte Instrument ist ein Schaftinstrument mit einem langgestreckt, gerade und starr ausgebildeten rohrförmigen Hohlschaft 2, an dessen distalen Ende ein Fräswerkzeug 4 in Form eines Umfangsfräsers angeordnet ist. Über ein proximales Endteil 6 ist der Hohlschaft 2 mit einem aus Gründen der besseren Übersichtlichkeit nicht dargestellten Griffteil zum manuellen Halten des Instruments verbunden. Das Griffteil ist in für Instrumente der in Rede stehenden Art bekannter Weise ausgebildet und enthält einen Antriebsmotor für das Fräswerkzeug und die Einrichtungen zur Steuerung des Antriebsmotors bzw. des Fräswerkzeugs 4.
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Die Bewegungskopplung des Fräswerkzeugs 4 mit dem in den Griffteil angeordneten Antriebsmotor erfolgt über eine drehfest mit dem Fräswerkzeug 4 verbundene Antriebswelle 8. Die Antriebswelle 8 ist durch das Innenlumen des Hohlschafts 2 geführt und an einem proximalseitig aus dem Hohlschaft 2 herausragenden Abschnitt 10 über ein Kupplungsteil 12 mit dem in dem Griffteil angeordneten Antriebsmotor wirkungsverbunden. In dem Endteil 6 ist die Antriebswelle in einem dort angeordneten Radiallager 14 gegenüber dem Endteil 6 und dem Hohlschaft 2 drehbar gelagert, wobei die Lagerung der Antriebswelle 8 derart ist, dass an dem proximalen Ende des Hohlschafts 2 eine Mittel- bzw. Rotationsachse A der Antriebswelle 8 mit einer Mittelachse B des Hohlschafts 2 übereinstimmt.
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An dem distalen Ende des Hohlschafts 2 greift in den Hohlschaft 2 ein Einsatz 16 ein. Dieser Einsatz 16 erstreckt sich radial von der Innenwandung des Hohlschafts 2 in Richtung des gegenüberliegenden Bereichs der Innenwandung des Hohlschafts 2, ohne das Innenlumen des Hohlschafts 2 vollständig zu verschließen, sodass zwischen der Innenseite des Einsatzes 16 und dem in Richtung der Mittelachse B des Hohlschafts 2 gegenüberliegenden Bereich der Innenwandung des Hohlschafts 2 ein Freiraum besteht. Der Einsatz 16 bildet somit eine Querschnittsverengung des Hohlschafts 2.
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Durch diese von dem Einsatz 16 gebildete Querschnittsverengung ist die Antriebswelle 8 hindurchgeführt, sodass die Mittel- bzw. Rotationsachse A der Antriebswelle 8 und damit einhergehend auch die mit der Mittel- bzw. Rotationsachse A der Antriebswelle 8 übereinstimmende Rotationsachse A des Fräswerkzeugs 4 im Bereich des proximalen Endes des Einsatzes 16 und distalseitig des Einsatzes 16 gegenüber der Mittelachse B des Hohlschafts eine Exzentrizität X aufweist.
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Aufgrund der Exzentrizität der Rotationsachse A des Fräswerkzeugs 4 bezogen auf die Mittelachse B des Hohlschafts 2 kann ein Fräswerkzeug 4 verwendet werden, dessen maximaler Außendurchmesser deutlich kleiner als der Durchmesser des Hohlschafts 2 ist, wobei der Abstand des wirksamen Außenumfangs des Fräswerkzeugs 4 an der von dem Einsatz 16 abgewandten Seite von der Außenkontur des Hohlschafts 2 gering ist, wodurch sich, wie aus 3 deutlich wird, ein sehr geringer Abstand C des Fräswerkzeugs 4 zu einem mittels des Fräswerkzeugs 4 abzutragenden Gewebe 18 verwirklichen lässt. Gleichzeitig weist das Fräswerkzeug 4 in seinem übrigen Umfangsbereich einen verhältnismäßig großen Abstand D zu in der Nähe des abzutragenden Gewebes 18 angeordnetem Gewebe 20 auf, welches bei dem Einsatz des Instruments nicht beschädigt werden soll.
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Um die Gefahr einer Beschädigung des Gewebes 20 weiter zu verringern, ist distalseitig des Hohlschafts 2 ein Schutzschild 22 angeordnet. Hierbei geht der Hohlschaft 2 unter Bildung eines Absatzes 24 direkt in den Schutzschild 22 über. Der Schutzschild 22 hat die Querschnittskontur eines an seinen beiden Längsseiten leicht aufgeweiteten Halbrohres, welches das Fräswerkzeug 4 in einem Winkelbereich von mehr als 180° mit geringem radialem Abstand außenumfänglich umgibt und das distale Ende des Fräswerkzeugs 4 in axialer Richtung überragt. Ein von dem Schutzschild 22 nicht umgebener Bereich des Fräswerkzeugs 4 bildet den Schneidbereich des Fräswerkzeugs 4, welcher in Kontakt mit dem abzutragenden Gewebe 18 gebracht werden kann, wobei der übrige Teil des Fräswerkzeugs 4 von dem Schutzschild 22 in radialer Richtung abgedeckt wird, so dass sich der Schutzschild 22 in diesem Bereich zwischen dem Fräswerkzeug 4 und dem nicht zu beschädigenden Gewebe 20 befindet.
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In dem nicht dargestellten Griffteil ist der Hohlschaft 2 über sein Endteil 6 relativ zu dem Griffteil um die Mittelachse B des Hohlschafts 2 drehbar, wobei die Antriebswelle 8 und das damit verbundene Fräswerkzeug 4 aufgrund der am distalen Ende des Hohlschafts 2 exzentrischen Anordnung der Mittelachse A der Antriebswelle 8 zu der Mittelachse B des Hohlschafts 2 ebenfalls um die Mittelachse B des Hohlschafts 2 drehbar sind. Dies ermöglicht eine Neuausrichtung des Fräswerkzeugs 4 zu dem abzutragenden Gewebe 18 ohne das gesamte Instrument mitsamt des Griffteils hierzu verdrehen zu müssen.
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Bezugszeichenliste
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- 2
- Hohlschaft
- 4
- Fräswerkzeug
- 6
- Endteil
- 8
- Antriebswelle
- 10
- Abschnitt
- 12
- Kupplungsteil
- 14
- Radiallager
- 16
- Einsatz
- 18
- Gewebe
- 20
- Gewebe
- 22
- Schutzschild
- 24
- Absatz
- A
- Mittelachse, Rotationsachse
- B
- Mittelachse
- C
- Abstand
- D
- Abstand
- X
- Exzentrizität
