DE2834297C3 - Vorrichtung zum Bearbeiten eines endseitig mit einer Prothesenkappe zu versehenden Knochens - Google Patents

Vorrichtung zum Bearbeiten eines endseitig mit einer Prothesenkappe zu versehenden Knochens

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Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Bearbeiten eines endseitig mit einer Prothesenkappe zu versehenden Knochens, insbesondere des Femurkopfes eines menschlichen Hüftgelenks, mit einer antreibbaren Antriebswelle, an deren freiem Ende ein topfförmiger, nach außen offener Fräskopf vorhanden ist, an dessen Innenseite Schneidmittel zum kugelkalottenförmigen Bearbeiten des freien Knochenendabschnittes angeordnet sind, wie sie beispielsweise aus der DE-OS 25 43 723 bekannt geworden ist.
Zur Behandlung verschiedener Erkrankungen und Verletzungen von Hüftgelenken sind sogenannte Totalendoprothesen bekannt, die zum einen aus einer an der zuvor ausgefrästen Hüftpfanne zu befestigenden, i. a. aus einem gewebeverträglichem Kunststoff bestehenden Schale und zum anderen aus einem längliche, verhältnismäßig großen, i. a. aus einer Stahllegierung bestehenden Prothesenteil bestehen, an dessen einem Ende eine den natürlichen Femurkopf des lädierten Knochens ersetzende Kugel angeordnet ist, welche über ein Übergangsteil und einen Flansch in einen gekrümmten Schaft übergeht, der nach vorherigem Abtrennen des natürlichen Schenkelhalskopfes in den Knochen eingeführt und dort mit Knochenzement verankert wird.
Mit diesen bekannten Total-Endoprothesen sind verglichen mit den zuvor bekannten Möglichkeiten zur Behandlung derartiger Frakturen und Erkrankungen wie Arthrose u. dgl. ^ute Ergebnisse erzielt worden, wenngleich die Komplikationsrate nicht zuletzt aufgrund des verhältnismäßig radikalen Eingriffes in den zu behandelnden Körper dennoch Wünsche offen läßt. Vergegenwärtigt man sich dabei einmal, daß bei einer derartigen Operation Knochenteile von erheblichem Ausmaße entfernt werden müssen, die unter bestimmten Umständen, beispielsweise bei Verschleißerkrankungen des Hüftgelenkes, überhaupt nicht als erkrankt und daher für die vorgesehene tragende Funktion ungeeignet anzusehen sind, so ergab sich von selbst der Wunsch, bei Verschleißerscheinungen wie Arthrose u.dgl. zu anderen Behandlungsmethoden zu kommen.
Man ist demgemäß auch bereits dazu übergegangen, von derartig radikalen Eingriffen abzusehen, wenn diese sich aufgrund bestimmter Frakturen nicht vermeiden lassen, und hat sich bemüht, insbesondere bei Verschleißerscheinungen von Gelenken, die für die Funktionstüchtigkeit des betreffenden Gelenkes besonders wichtigen und zugleich hochbeanspruchten Gleitflächen zu ersetzen, ohne ihren tragenden Unterbau fortzunehmen, indem man beispielsweise in eine Hüftgelenkspfanne — ähnlich wie bei der vorstehend beschriebenen Total-Endoprothese — eine schalenförmige Pfanne aus einem geeigneten Kunststoff oder aus Keramik einzementiert hat, und indem man weiterhin die Gegengleitfläche für die künstliche Hüftgelenkpfanne ebenfalls lediglich durch eine aus Metall, nämlich einem geeigneten Stahl, bestehende Schale ersetzt hat, welche an ihrer Außenseite die Form einer Kugelkalotte aufweist, deren Höhe im allgemeinen etwas kleiner ist als die Äquatorhöhe, d. h. also als der Krümmungsradius der Kalottenaußenseite.
Um eine solche Metallschale für den Femurkopf an diesen anbringen zu können, muß die Stirnseite des Femurkopfes der Krümmung der Metallschale angepaßt werden.
Außerdem muß der Femurkopf in Verlängerung seiner Stirnseite, d. h. also an seinen Mantelflächen, einer Bearbeitung unterzogen werden, um ihn den entsprechenden Dimensionen einer solchen Schalenprothese anzupassen.
Es hat sich nun gezeigt, daß diese erforderlichen Bearbeitungen des mit einer Schalenprothese versehenen Knochens verhältnismäßig zeitaufwendig sind, und demgemäß die Operationszeit entsprechend verlängern.
Als besonderer Nachteil kommt hinzu, daß bei der Fräsung des kugelförmigen und des zylindrischen Endabschnittes des betreffenden Knochens keine exakten Paßflächen hergestellt werden können, da das frei geführte Instrumentarium hierzu keine Möglichkeiten eröffnet, und bei der Bearbeitung des Knochens häufig genug dort Gewebematerial fortnimmt, wo aufgrund der vorhandenen Festigkeiten ein besonders kleiner Bearbeitungswiderstand vorhanden ist, obwohl an solchen Stellen überhaupt kein oder zumindest nicht soviel Gewebematerial fortgenommen zu werden brauchte. Eine solche freie Bearbeitung eines Knochens führt aber nicht nur zu ungenauen Paßflächen, sondern sie schafft grundsätzlich überhaupt keine Möglichkeit dafür, das Implantat physiologisch achsengerecht aufzubauen, wie dieses aber gerade bei hoch beanspruchten Gelenken außerordentlich wünschenswert ist
Eine freie Bearbeitung des Knochens ist weiterhin auch dann nachteilig, wenn mehrere Bearbeitungsgänge nacheinander durchgeführt werden, da bei einem nachgeschalteten Bearbeitungsvorgang dabei u. U. befriedigende Zwischenergebnisse bezüglich anderer Paßflächen o. dgl. verschlechtert werden können.
Der vorliegenden Erfindung liegt demgemäß die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs beschriebenen Gattung zu schaffen, mittels welcher zur Sicherstellung eines physiologisch achsengerechten Aufbaus des Implantates bei gleichzeitiger Verkürzung der Bearbeitungszeit exakte Paßflächen an dem zu bearbeitenden Knochen in einem Arbeitsgang hergestellt werden können, wobei gleichzeitig eine unbeabsichtigte Abtragung von zu erhaltendem Gewebe vermieden werden und die Möglichkeit geschaffen werden soll, ggf. weitere Bearbeitungsschritte anzuschließen, ohne daß es dabei zu einer Verschlechterung der bereits erzielten Zwischenergebnisse kommt.
Die Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß der Fräskopf zusätzlich mit einem als Zapfenfräser oder Spiralbohrer ausgebildeten Schneidmittel versehen ist, welches sich von der inneren Stirnseite des Fräskopfes aus zentrisch zum offenen Ende des Fräskopfes hin ersveckt; daß das zusätzliche Schneidmittel eine sich zentrisch in Achsrichtung der Antriebswelle erstreckende Führungsbohrung für einen im wesentlichen zentrisch zu dem zu bearbeitenden Knochenabscfrnitt angeordneten, aus der Knochenoberfläche im wesentlichen senkrecht vorstehenden Führur.gsstift aufweist; und daß am freien Rand des Fräskopfes weitere Schneidmittel ausgebildet sind.
Die an der inneren Stirnseite des Fräskopfes angeordneten Schneicimittel zum Bearbeiten der Knochenstirnseite, deren Krümmung im wesentlichen der Krümmung der anzubringenden Prothesenschale an deren dem Knochen zugekehrter Innenseite entspricht und i. a. kreisbogenförmig ausgestaltet isi, bestehen vorzugsweise aus mehreren im Winkel zueinander versetzt angeordneten Messern, und zwar im allgemeinen aus wenigstens vier, vorzugsweise sechs Messern, wobei der Teilungswinkel zwischen einander benachbarten Messern vorzugsweise im wesentlichen gleich groß ist, und wobei die Messer vorzugsweise auswechselbar sind, um sie entweder nachschleifen oder durch neue Messer ersetzen zu können.
Das als Zapfenfräser oder Spiralbohrer ausgebildete zusätzliche Schneidmittel kann aus den gleichen Gründen ebenfalls auswechselbar sein und sich zu diesem Zweck mit einem Abschnitt bis in die Antriebswelle hineinerstrecken sowie an dieser mit ί einem Befestigungsmittel wie einer Schraube befestigt sein. Seine axiale Erstreckung ist vorzugsweise einstellbar.
Wenn sich das zusätzliche Schneidmittel bis über den Rand des Fräskopfes hinauserstreckt, ergibt sich bei
κι seinem Ansetzen an den Führungsstift eine besondere gute Beobachtungsmöglichkeit Da man andererseits bestrebt ist, nur möglichst wenig Gewebe zu entfernen, kann das als Zapfenfräser o. dgl. ausgebildete zusätzliche Schneidmittel aber auch so kurz sein, daß es mit
li seinem freien Ende innerhalb des topfförmigen Fräskopfes endet
Es ist ersichtlich, daß mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung nicht nur eine sehr schnelle Bearbeitung des zu bearbeitenden Knochens möglich ist sondern daß die Bearbeitung aufgrund der r;ihrung bzw. Zentrierung außerordentlich genau ist und exakte Paßflächen schafft zumal die vorhandene Zentriermöglichkeit letztlich auch von der eigentlichen Prothesenschale noch zu benutzen ist so daß letztlich der erstrebte physiologisch achsengerechte Aufbau des Implantates gewährleistet ist
Bevorzugte Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.
Die Erfindung ist nachstehend an einem A usführungsbeispiel unter Bezugnahme auf eine Zeichnung weiter erläutert Es zeigt
F i g. 1 eine seitliche Draufsicht auf die erfindungsgemäße Vorrichtung, teilweise im Schnitt in einem am Femurkopf eines Hüftgelenkknochens angesetzten Zustand, nachdem der Fräsvorgang gerade beendet ist; und
F i g. 2 das in F i g. 1 nur teilweise dargestellte Hüftgelenk nach Einbau der Schalenprothese.
F i g. 1 der Zeichnung zeigt in ausgezogenen Linien eine im ganzen mit 40 bezeichnete Vorrichtung zur Bearbeitung eines mit einer schalenförmigen Endoprothese zu versehenden Knochens, und zwar des Femurkopfes 2 eines menschlichen Hüftgelenkes.
Die Vorrichtung 40 besitzt eine von einem nicht dargestellten Antrieb antreibbare Antriebswelle 41, weiche um ihre Längsachse 42 zu drehen ist. Am unteren, freien Ende der Antriebswelle 41 befindet sich ein im ganzen mit 43 bezeichneter topfförmiger, nach außen offener Fräskopf, der an seiner inneren Stirnseite 44 und an seinem Mantel 46 jeweils mit Schneidmitteln versehen ist.
Die an der Stirnseite 44 des Fräskopfes 43 angeordneten Schneidmittel 47 besitzen eine kreisbogenformige Krümmung, welche der Krümmung der anzubringenden schalenförmigen Endoprothese entspricht, im vorliegenden Fall also der Krümmung der zweiten Femurkopfschale 6 (s. F i g. 2), auf welche später noch eingegangen wird.
Das Schneidmittel *7 besteht aus sechs jeweils mit
bo gleichem Teilungswinkel zueinander angeordneten, auswechselbaren Messern, von denen in F i g. 1 lediglich zwei einander gegenüberliegende Messer ersichtlich sind.
Das am Mantel 46 des Fräs kopfes 43 angeordnete
!'■> Schneidmittel 48 besteht aus Schneidzähnen 49, die an der Stirnseite des freien Randes des Fräskopfes 43 ausgebildet und gleichmäßig über den Umfang verteilt sind.
Außerdem besitzt der Fräskopf 43 noch ein drittes Schneidmittel 51, welches sich von seiner Stirnseite 44 aus zentrisch zu seinem offenen Ende hin erstreckt und als Zapfenfräser ausgebildet ist. Das dritte Schneidmittel 51 besitzt eine sich in seiner Achsrichtung und damit in Richtung der Achse 42 der Antriebswelle 41 erstreckende Führungsbohrung 52, deren Durchmesser, wie aus Fig. I ersichtlich ist, beachtlich kleiner ist als der der Durchmesser des Zapfenfräsers 51. welcher 8 mm beträgt.
Das als Zapfenfräser ausgebildete dritte Schrieidmittel 51 ist auswechselbar. Hierbei besitzt es einen sich in die Antriebswelle 41 hineinerstreckenden Zapfcnabschnitt 53. der in eine Bohrung 54 der Antriebswelle 41 eingepaßt ist und dort mit einer Schraube 56 feststellbar ist. Da die Bohrung 54 entsprechend lang ausgebildet ist. kann die axiale Erstreckung des Zapfenfräsers 51 eingestellt werden.
ucVüi' o!ic cigciiuiLirc BcHiüeiiuiig des Femurkopfes 2 beginnt, wird ein Führungsstift 32 in den Femurkopf 2 eingeschossen. Bei diesem Führungsstift handelt es sich um einen sogenannten Kirschnerdraht.
Der Führungsstift 32 steht danach zentrisch zu dem zu bearbeitenden Femurkopf senkrecht von der Knochenoberfläche des Femurkopfes 2 nach außen vor. so daß die Bearbeitungsvorrichtung 40 an ihm zentriert werden kann.
Hierfür wird die Vorrichtung 40 mit ihrer Führungsbohrung 52 so weit auf den Führungsstift 32 aufgeschoben, bis eine Berührung zwischen der Vorrichtung 40 und dem zu bearbeitenden Femurkopf 2 vorliegt.
Sodann wird die Vorrichtung 40 über die Antriebswelle 41 im Sinne des Pfeiles 54 in Drehung versetzt, wobei die Schneidzähne 49 beginnen, das in F i g. I gepunktet dargestellte Gewebe zu entfernen, um eine zylindrische Mantelfläche am Femurkopf 2 zu schaffen.
Kurz darauf (ggf. auch gleichzeitig oder kurz zuvor) beginnt das als Zapfenfräser oder ggf. als Spiralbohrer ausgebildete dritte Schneidmittel 51 ein Sackloch in den Femurkopf 2 zu fräsen.
Dabei senkt sich die Vorrichtung 40 mittels der Führungsbohrung 52 am Führungsstift geführt achsengerecht nach unten ab, bis schließlich auch die Messer 47 des an der Stirnseite 44 des Fräskopfes 43 vorhandenen .jchrieidiiiiilels mit dem Femurkopr 2 /.um iiin^i iff kommen und an dessen Stirnseite eine Kugelfläche herstellen.
F i g. I der Zeichnung zeigt den Bearbeitungsendzustand.
Sodann wird die Vorrichtung 40 vom Femurkopf 2 entfernt.
Jc nach Ausgestaltung der Schalenprothese kann mit dem Aufbau der Prothese begonnen werden.
Handelt es sich bei der Prothese um eine Ausgestaltung, wie sie in F i g. 2 dargestellt worden ist, so wird die zylindrisch gefräste Mantelfläche des Femurkopfes 2 zuvor noch mit einem geeigneten Messerkopf konisch zugefrast. wobei die von dem dritten Schneidmittei 51 im F emurkopf 2 geschaffene Bohrung als Zentrierbohrung für einen derartigen Messerkopf dienen kann, so daß die vorher geschaffenen exakten Paßflächen bei weiterer Bearbeitung nicht verdorben werden.
Nachdem auch das Acetabulum in geeigneter Weise bearbeitet und mit einer Acetabulumpfanne 3 (s. F i g. 2) versehen ist, wird sodann die Femurkopfschale aufgebracht.
Die * emurkopfschale ist bei dem in F i g. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel zweiteilig und besteht aus einer aus Kunststoff bestehenden inneren Schale 6 sowie einer aus Metall bestehenden äußeren Femurkopfschale 4, welche einen Führungszapfen 24 aufweist, der durch eine Bohrung in der inneren Femurkopfschale 6 hindurchgreift und sich in die von dem dritten Schneidmittel 51 geschaffene Bohrung hineinerstreckt, so daß diese Bohrung bei dieser Ausgestaltung nicht nur einer Zentrierung bei der Bearbeitung dient, sondern auch einer Zentrierung der Femurkopfschale und damit für eine exakte Ausrichtung der Paßflächen Sorge trägt.
IUCl/.U I 13IdLl

Claims (9)

Patentansprüche:
1. Vorrichtung zum Bearbeiten eines endseitig mit einer Prothesenkappe zu versehenden Knochens, insbesondere des Femurkopfes eines menschlichen Hüftgelenkes, mit einer antreibbaren Antriebswelle, an deren freiem Ende ein topfförmiger, nach außen offener Fräskopf vorhanden ist, an dessen Innenseite Schneidmittel zum kugelkalottenförmigen Bearbeiten des freien Knochenendabschnittes angeordnet ι ο sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Fräskopf (43) zusätzlich mit einem als Zapfenfräser oder Spiralbohrer ausgebildeten Schneidmittel (51) versehen ist, welches sich von der inneren Stirnseite (44) des Fräskopfes (43) aus zentrisch zum offenen Ende des Fräskopfes (43) hin erstreckt; daß das zusätzliche Schneidmittel (51) eine sich zentrisch in Achsrichtung der Antriebswelle (41) erstreckende Führungsbohrung (52) für einen im wesentlichen zentrisch zu dem zu bearbeitenden Knochenabschnitt angeordneten, aus der Knochenoberfläche im wesentlichen senkrecht vorstehenden Führungsstift (32) aufweist; und daß am freien Rand des Fräskopfes (43) weitere Schneidmittel (49) ausgebildet sind.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die an der innerem Stirnseite (44) des Fräskopfes (43) angeordneten Schneidmittel (47) zum Bearbeiten der Knochenstirnseite aus mehreren im Winkel zueinander versetzt angeordneten Messern mit kreisbogenförmiger Krümmung bestehen, wobei die Krümmung der Schneidkanten der Krümmung der Innefcieite tijr anzubringenden Prothesenschale entspricht
3. Vorrichtung nach Anspruch ", dadurch gekennzeichnet, daß der Teilungswinkel zwischen einander benachbarten Messern (47) gleich groß ist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens vier, vorzugsweise sechs Messer (47) vorhanden sind.
5. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Messer (47) auswechselbar sind.
6. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das als Zapfenfräser o. dgl. ausgebildete zusätzliche Schneidmittel (51) einen Durchmesser von 4 bis 10 mm aufweist.
7. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das als Zapfenfräser o. dgl. ausgebildete zusätzliche Schneidmittel (51) auswechselbar ist.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das als Zapfenfräser o. dgl. ausgebildete zusätzliche Schneidmittel (51) sich mit einem Abschnitt (53) bis in die Antriebswelle (41) hineinerstreckt und an der Antriebswelle (41) mit einem Befestigungsmittel wie einer Schraube (56)
o. dgl. befestigt ist.
9. Vorrichtung nach einem oder mehreren der e>o vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die axiale Erstreckung des als Zapfenfräser
o. dgl. ausgebildeten zusätzlichen Schneidmittels (51) einstellbar ist.
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