DE29901724U1 - Vorrichtung mit flexibler Welle zur Gewinnung von Knochenspänen - Google Patents

Description

60 GM 75 Vorrichtung mit flexibler Welle zur Gewinnung von Knochenspänen

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Gewinnung von Knochenspänen gemäss dem Oberbegriff des Schutzanspruchs 1.

Das Implantieren von körpereigenem Knochenmaterial bleibt die effizienteste Behandlungsmethode bei Nichtheilen eines gebrochenen Knochens, Pseudoarthrosis und zur Optimierung der Erfolgsrate bei Arthrodesis. Die Verwendung von körpereigenem Knochenmaterial ist sicherer und wirksamer als die Verwendung künstlich hergestellter Hydroxyapatit-Materialien oder körperfremder Knochenspäne, bedingt jedoch einen zusätzlichen Eingriff am Körper des Patienten. Dies kann durch ein begrenztes Eindringen und durch den Gebrauch einer zylindrischen Nadel, wie sie zur Entfernung von Knochenmaterial für Diagnosezwecke verwendet wird, minimiert werden. Diese Technik ist jedoch kompliziert und gefährlich, da keine genaue Kontrolle gewährleistet ist. Meist wird deshalb die Spongiosa durch einen grösseren Hautschnitt und aus einer grossen Öffnung am Beckenkamm herausgemeisselt. Spezielle Knochenspan-Sammelinstrumente gestatten eine sichere und rasche Gewinnung von körpereigenen Knochenspänen durch einen kleinen Hauteinschnitt, was die Unannehmlichkeiten und Verletzungen des Patienten minimiert. Diese Vorrichtungen entfernen zuverlässig das Knochenmaterial und können mit einer Bohrmaschine angewendet

werden, wodurch eine grössere Menge und eine bessere Kontrollmöglichkeit gewonnen werden sowie ein versehentliches Durchstossen durch die Kortikalis minimiert wird. Diese sichere und wirksame Technik ermöglicht, körpereigene Knochenspäne für Fusionen, Pseudoarthrosis und Knochenbrüche mit einer minimalen Verletzung des Spenders zu gewinnen. Die Entfernung der Knochenspäne am Körper des Patienten wird üblicherweise am Beckenknochen vorgenommen. Ebenfalls brauchbares Knochenmaterial lässt sich proximal an der Ulna oder distal am Radius gewinnen.

Eine solche Vorrichtung zur Gewinnung von Knochenmaterial ist beispielsweise aus der WO 97/39685 YUAN bekannt. Diese bekannte Vorrichtung umfasst einen starren hohlzylindrischen und durchsichtigen Schaft, worin die Knochenspäne gesammelt werden und wegen der Durchsichtigkeit durch einen einzigen Blick die Menge der gesammelten Knochenspäne erkennbar ist, einen Schneidkopf am eine Ende und Mittel zur Aufnahme eines Drehmomentes am anderen Ende des Schaftes. Die Vorrichtung wird einfach in den Knochen eingedreht, wodurch mittels des Schneidkopfes der Knochen zerspant und abgetragen wird. Die Knochenspäne werden im Hohlraum im Schaft aufgenommen und gesammelt. Bei Gebrauch werden die gesammelten Knochenspäne mittels eines Kolbens, welcher vom dem Schneidkopf entgegengesetzten Ende des Schaftes in dessen Hohlraum eingeschoben wird, aus dem Schaft entnommen. Rotativ angetrieben werden kann die Vorrichtung von Hand oder maschinell.

Eine weitere solche Vorrichtung zur Gewinnung von Knochenitiaterial ist aus der US 5,556,399 HUEBNER bekannt. Auch diese bekannte Vorrichtung umfasst einen Bohrkopf mit einem daran anschliessenden starren hohlzylindrischen Schaft, worin die Kochenspäne gesammelt werden und anschliessend durch einen vom Bohrkopf her einzuführenden handbedienten Kolben wieder aus dem Hohlraum entnommen werden.

Eine Methode und eine Vorrichtung zur Gewinnung von Gewebe ist aus der US 5,403,317 BONUTTI bekannt. Diese bekannte Erfindung umfasst eine Vorrichtung zur perkutanen Gewebegewinnung und besteht aus einem bezüglich Biegung flexiblen Bohrerschaft und Mitteln zum Antrieb des Schaftes. Zum Herausschneiden von Gewebefragmenten aus dem Gewebe ist vorne am Schaft eine Schneidspitze angebracht. Die Gewebefragmente werden während des Schneidvorganges mittels eines Unterdruckes durch den Schaft zu einem Ort ausserhalb des Körpers gesaugt.

Nachteilig bei allen diesen bekannten Vorrichtungen ist die Gefahr, dass mit den bekannten Vorrichtungen wegen der Starrheit des Schaftes bezüglich Torsion beim Ausräumen der Spongiosa zwischen der Kortikalis die härtere Kortikalis geschnitten oder durchbrochen wird.

Hier will die Erfindung Abhilfe schaffen. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zu entwickeln, welche es in einfacher Weise gestattet, die Spongiosa zwischen der Kortikalis auszuräumen, ohne dadurch die härtere Kortikalis zu schneiden oder durch diese hindurchzubrechen.

Die Erfindung löst die gestellte Aufgabe mit einer Vorrichtung zur Gewinnung von Knochenspänen, welche die Merkmale des Anspruchs 1 aufweist.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen gekennzeichnet.

Die durch die Erfindung erreichten Vorteile sind im wesentlichen darin zu sehen, dass die elastische Verformbarkeit des Schaftes und ein vorzugsweise nicht zu scharfkantig ausgebildeter Schneidkopf gestatten, die Spongiosa zwischen der Kortikalis auszuräumen, ohne dadurch die härtere Kortikalis zu schneiden oder durch diese hindurchzubrechen.

Die erfindungsgemässe Vorrichtung umfasst ein hohlzylindrisches Schneidwerkzeug mit einem hohlzylindrischen Schneidkopf, welcher verschieden gestaltete Bohrspitzen und Schneidkanten aufweisen kann, einem hohlzylindrischen Schaft mit Mitteln zum Einspannen des Schaftes in eine Antriebsvorrichtung, und eine Antriebsvorrichtung, welche beispielsweise aus einer Universalbohrmaschine bestehen kann. Die hohlzylindrische Ausgestaltung des Schneidkopfes und des Schaftes ermöglicht eine

Aufnahme der vom Schneidkopf abgetragenen Knochenspäne aus der Spongiosa in der Bohrung im Innern der Hohlzylinder. Der an den Schneidkopf anschliessende Schaft ist bezüglich Torsion und/oder Biegung elastisch verformbar.

Diese Verformbarkeit lässt sich durch eine Ausführung des Schaftes als spiralförmig gewickeltes Metallblechband, als mit einer Drahtarmierung verstärkter Kunststoff- oder Gummischlauch oder auch als Metallrohr mit balgartiger Seitenwand herstellen.

Die Bohrspitze des Schneidkopfes ist vorzugsweise als Sektor einer Kugelkalotte mit einer Schneidkante ausgeführt. Die durch diese Ausgestaltung des Schneidkopfes erreichten Vorteile sind darin zu sehen, dass ein nicht zu scharfkantig oder mit scharfen Ecken ausgebildeter Schneidkopf gestattet, die Spongiosa zwischen der Kortikalis auszuräumen, ohne dadurch die härtere Kortikalis zu schneiden oder durch diese hindurchzubrechen.

Eine spezielle Ausfuhrungsform des Schneidkopfes besteht darin, dass die Bohrspitze des Schneidkopfes kugelkalottenförmig mit mindestens zwei koaxial und radial zur Längsachse sich in den Hohlraum erstreckenden Durchgangsöffnungen ausgebildet ist, wobei an den Kanten der Durchgangsöffnungen Schneidkanten zum Abtragen von Knochenspänen angebracht sind und die abgetragenen Knochenspäne durch die Durchgangsöffnungen in den Hohlraum des Schneidkopfes förderbar sind.

Andere Ausführungsformen der Bohrspitze sind als Kegelsektoren mit Schneidkanten oder als hohlzylindrische Fräser mit stirnseitigen Schneidezähnen denkbar.

Die Verbindung zwischen Schneidkopf und Schaft ist als lösbare oder feste Verbindung denkbar, wobei eine lösbare Verbindung einen kleineren Werkzeugsatz ermöglicht. Als lösbare Verbindung sind Schraubverbindungen, radiale Stiftschrauben oder radiale Stiftverbindungen möglich.

In einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemässen Vorrichtung ist an der Antriebsvorrichtung ein mit einem Vakuum beaufschlagter Behälter so angebracht, dass das hohlzylindrische Schneidwerkzeug mit seinem vom Schneidkopf entfernten Ende in den Behälter mündet, wodurch die Knochenspäne mittels des Vakuums auf einfache Weise durch das hohlzylindrische Schneidwerkzeug in den Behälter förderbar sind und im Behälter gesammelt werden können. Zum Absaugen der Knochenspäne ist am Behälter ein Stutzen für den Anschluss eines Vakuumschlauches angebracht. Durch das so angelegte Vakuum werden die Knochenspäne durch eine oder mehrere Durchgangsöffnungen im Schneidkopf in die Bohrung im Schaft gesaugt und von dort durch das gesamte Schneidwerkzeug hindurch in den Behälter gefördert. Damit die Knochenspäne nicht in den Vakuumschlauch geraten, ist im Behälter eine Abscheidevorrichtung zum Abscheiden der Knochenspäne aus dem Luftstrom angebracht. Dieser Abscheider kann als Filter, Sieb, Prallplatte oder Zyklon ausgeführt sein. Diese Ausgestaltung der erfindungsgemässen Vorrichtung

gestattet, dass die Knochenspäne ohne Entfernung des Bohrwerkzeuges aus dem Bohrloch von der Bohrspitze durch den Schaft hindurch wegförderbar sind und in einem direkt an das Bohrwerkzeug anschliessenden Behälter gesammelt werden können. Der Behälter kann von der Vorrichtung demontiert werden und bei Bedarf sind die Knochenspäne einfach aus dem Behälter entnehmbar.

Das am Behälter angelegte Vakuum umfasst einen Druckbereich von 0 bar bis 1 bar, vorzugsweise jedoch einen Druckbereich von 0,2 bar bis 0,8 bar.

Zur Abdichtung der unter Vakuum stehenden Bohrung im Schaft des Schneidwerkzeuges wird vorzugsweise in diese Bohrung ein Gummi- oder Kunststoffschlauch eingezogen.

Die Erfindung und Weiterbildungen der Erfindung werden im folgenden anhand der teilweise schematischen Darstellungen mehrerer Ausführungsbeispiele noch näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 eine Ansicht des Schneidwerkzeuges mit dem flexiblen Schaft gemäss einer Ausführungsform der erfindungsgemässen Vorrichtung;

Fig. 2 eine perspektivische Darstellung des Schneidkopfes mit dem flexiblen Schaft einer Ausführungsform der erfindungsgemässen Vorrichtung;

Fig. 3 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform der erfindungsgemässen Vorrichtung; und

Fig. 4 eine schematische Darstellung einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemässen Vorrichtung.

In Fig. 1 ist das Schneidwerkzeug 16 mit Schneidkopf 1 und Schaft 8 dargestellt. Der Schaft 8 umfasst einen bezüglich Torsion und/oder Biegung elastisch verformbaren Teil 22 und einen mit Mitteln 13 zur Aufnahme eines Drehmomentes versehenen, vom Schneidkopf 1 entfernten Teil 11. Die Mittel 13 bestehen aus einem Abschnitt 25 mit Aussensechskant und einem daran anschliessenden zylindrischen Abschnitt 27 mit einer Nute 26. Die beiden Abschnitte 25 und 27 lassen sich in entsprechende Einspannmittel 15 (Fig. 3) an einem Antriebsmittel 14 (Fig. 3) einspannen, wobei der Schaft 8 mittels der Nute 26 axial und durch den Aussensechskant rotativ im Einspannmittel 15 (Fig. 3) lösbar fixierbar ist. Die Bohrung 10 im hohlzylindrischen Schaft 8 durchdringt den Schaft 8 in Richtung der Längsachse 2 vom Schneidkopf 1 bis zu dem vom Schneidkopf 1 entfernten Ende 21 des Schaftes 8, so dass die vom Schneidkopf 1 abgetragenen Knochenspäne entlang der Längsachse 2 durch das ganze Schneidwerkzeug 16 förderbar sind. Zur Fixation des Schneidkopfes 1 am Schaft 8 sind Feststellschrauben oder

beispielsweise auch Federstifte zwischen Schaft 8 und Schneidkopf 1 denkbar. Der elastisch verformbare Teil 22 des Schaftes 8 ist aus einem spiralförmig gewickelten Metallstreifen gefertigt, wobei in der Bohrung 10 ein Gummi- oder Kunststoffschlauch 36 (Fig. 4) eingelegt ist, welcher gegenüber der Umgebung einen luftdichten Abschluss in der Bohrung im Schlauch 36 gewährleistet.

Fig. 2 zeigt eine Ausführungsform des Schneidkopfes 1. Der Schneidkopf 1 ist als Hohlzylinder mit einer Längsachse 2 und einer Bohrspitze 20 ausgeführt und umfasst einen vorderen an die Bohrspitze 20 anschliessenden Abschnitt 4 und einen hinteren von der Bohrspitze 20 entfernten Abschnitt 5. Der vordere Abschnitt 4 besteht aus einem Hohlzylinder mit einer als Kugelkalottensektor ausgebildeten Bohrspitze 20, wobei die im Querschnitt rechtwinklig zur Längsachse 2 betrachtete Seitenwand des vorderen Abschnitts 4 nur einen Kreisringsektor einschliesst, so dass eine radial zum hohlzylindrischen Teil und axial zur Bohrspitze 20 verlaufende Durchgangsöffnung 7 entsteht. Die Seitenwand des vorderen Abschnittes 4 ist von der Bohrspitze 20 bis zum hinteren Abschnitt 5 gegen die Durchgangsöffnung 7 hin als Schneidkante 3 ausgebildet. Wird der rotierende Schneidkopf 1 in den Knochen gebohrt, so werden durch die Schneidkanten 3 Knochenspäne abgetragen und gelangen durch die Durchgangsöffnung 7 in den Hohlraum 9 des Schneidkopfes 1 und werden von dort durch die Bohrung 10 im Schaft 8 gefördert.

In Fig. 3 ist eine bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemässen Vorrichtung dargestellt. Das Schneidwerkzeug 16, welches zur Gewinnung der Knochenspäne dient, besteht aus einem Schneidkopf 1 mit einem sich entlang einer Längsachse 2 erstreckenden hohlzylindrischen Schaft 8. Dieser Schaft 8 ist in Einspannmitteln 15 einer als Antriebsmittel 14 dienenden Universalbohrmaschine 30 axial und rotativ fixiert. Durch die Antriebsmittel 14 wird dem Schaft 8 mit dem Schneidkopf 1 eine Rotationsbewegung um die Längsachse 2 aufgeprägt, wodurch sich der Schneidkopf 1 in den Knochen bohrt und die zu sammelnden Knochenspäne abträgt. Der Schaft 8 ist vom Schneidkopf 1 bis zu seinem vom Schneidkopf 1 entfernten Ende 21 hohlzylindrisch ausgeführt, so dass die Knochenspäne entlang der gesamten Länge des Schneidwerkzeuges 16 förderbar sind. Ebenfalls an den Antriebsmitteln 14 angebracht ist ein als Behälter 17 für die Knochenspäne dienendes Gefäss. Der Behälter 17 ist koaxial zur Längsachse 2 mit seinem vorderen Ende 24 so an den Antriebsmitteln 14 lösbar befestigt, dass das vom Schneidkopf 1 entfernte Ende 21 des Schneidwerkzeuges 16 gegenüber der Umgebung luftdicht in den Behälter 17 mündet. An seinem vom Schaft 8 entfernten Ende 23 ist der Behälter 17 mit einem Stutzen 18 versehen, woran sich ein Vakuumschlauch (nicht gezeichnet) anschliessen lässt. Durch das Vakuum im Schlauch wird der Behälter 17 ebenfalls evakuiert, wodurch im Innern des hohlzylindrischen Schneidwerkzeuges 16 ein Unterdruck entsteht und somit die vom Schneidkopf 1 abgetragenen Knochenspäne durch das Innere des Schaftes 8 gesaugt werden und in den Behälter 17 gelangen, wo sie dann in der Folge gesammelt werden können.

• ·.

Damit die Knochenspäne nicht durch das Vakuum mit in den Vakuumschlauch gerissen werden, ist im Behälter 17 eine Abscheidevorrichtung 19, welche in der bevorzugten Ausführungsform als Filter ausgestaltet ist, so angebracht, dass die Knochenspäne nicht durch den Stutzen 18 austreten können.

In Fig. 4 ist eine weitere bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemässen Vorrichtung dargestellt. Diese hier dargestellte Ausführungsform der erfindungsgemässen Vorrichtung unterscheidet sich von der in Fig. 3 dargestellten Ausführungsform nur darin, dass das Schneidwerkzeug 16 durch den koaxial zur Längsachse 2 angeordneten Behälter 17 durchgeht und die Mittel 13 zur Aufnahme eines durch die Universalbohrmaschine 30 abgegebenen Drehmomentes im Bereich des vom Schneidkopf 1 entfernten Behälterbodens 33 mit der Universalbohrmaschine 30 lösbar verbunden sind. Der Behälter 17 ist mit seinem Behälterboden 33 an der Universalbohrmaschine 30 lösbar befestigt. Anstelle eines Behälterdeckels ist ein Lagergehäuse 34 im Behälter 17 angebracht, worin das Schneidwerkzeug 16 bezüglich seiner Rotationsbewegung um die Längsachse 2 beispielsweise mittels Kugellager 35 gelagert ist. Zudem ist der Stutzen 18 für den Anschluss eines Vakuumschlauches an der Seitenwand des Behälters 17 angebracht. Zur Abdichtung des flexiblen Schaftes 8 ist in dessen Bohrung 10 ein Gummi- oder Kunststoffschlauch 36 entlang der Längsachse 2 eingeführt.

Claims (15)

1. Vorrichtung zur Gewinnung von Knochenspänen, welche

A) ein rotierbares Schneidwerkzeug (16) mit einer Längsachse (2), einem Schneidkopf (1) und einem an den Schneidkopf (1) anschliessenden, konzentrisch zur Längsachse (2) angeordneten longitudinalen Schaft (8); und

B) Antriebsmittel (14), welche dem Schneidwerkzeug (16) mit dem Schneidkopf (1) eine Rotationsbewegung um die Längsachse (2) aufprägen, umfasst; wobei

C) das Schneidwerkzeug (16) eine in Richtung der Längsachse (2) durchgehende Bohrung (10) aufweist und der Schneidkopf (1) mit mindestens einer Durchgangsöffnung (7) versehen ist, so dass die vom Schneidkopf (1) spanabhebend abgetragenen Knochenspäne durch die Bohrung (10) förderbar sind,

dadurch gekennzeichnet, dass

A) der Schaft (8) mindestens auf einem Teil seiner Länge bezüglich Torsion und/oder Biegung um die Längsachse (2) elastisch ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Schaft (8) aus einem spiralförmig gewickelten Metallband gefertigt ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass in der Bohrung (10) des Schneidwerkzeuges (16) entlang der Längsachse (2) zusätzlich ein Kunststoff- oder Gummischlauch eingeführt ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Schaft (8) aus einem Metallrohr mit balgartiger Wand besteht.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Schneidkopf (1) hohlzylindrisch gestaltet ist und einen sich entlang der Längsachse erstreckenden Hohlraum (9), einen mit einer Bohrspitze (20) und mit mindestens einer Schneidkante (3) versehenen vorderen Abschnitt (4); einen hohlzylindrischen hinteren Abschnitt (5) und mindestens eine im vorderen Abschnitt (4) die Aussenwand (29) des Schneidkopfes (1) radial durchdringende Durchgangsöffnung (7) zur Förderung der durch die mindestens eine Schneidkante (3) abgetragenen Knochenspäne in den Hohlraum (9) des Schneidkopfes (1) umfasst.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Bohrspitze (20) des Schneidkopfes (1) als Kugelkalottensektor ausgebildet ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Bohrspitze (20) des Schneidkopfes (1) kugelkalottenförmig mit mindestens zwei koaxial und radial zur Längsachse (2) sich in den Hohlraum (9) erstreckenden Durchgangsöffnungen (7) ausgebildet ist, wobei an den Kanten der Durchgangsöffnungen (7) Schneidkanten (3) zum Abtragen von Knochenspänen angebracht sind und die abgetragenen Knochenspäne durch die Durchgangsöffnungen (7) in den Hohlraum (9) des Schneidkopfes (1) förderbar sind.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebsmittel (14) aus einer Universalbohrmaschine (30) bestehen.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Schneidwerkzeug (16) durchgehend hohlzylindrisch ausgeführt ist, Mittel (13) zur Aufnahme eines Drehmomentes, welches eine Rotation des Schaftes (8) um die Längsachse (2) verursacht, aufweist und an seinem am Schneidkopf (1) anschliessbaren Ende (12) so an den hinteren Abschnitt (5) anschliessbar ist, dass die Bohrung (10) des hohlzylindrischen Schaftes (8) mit dem Hohlraum (9) fluchtend ausrichtbar ist und vom Schaft (8) das Drehmoment auf den Schneidkopf (1) übertragbar ist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebsmittel (14) Einspannmittel (15) zur rotativen und axialen Fixierung der Mittel (13) am Schneidwerkzeug (16) umfassen.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung einen unter Vakuum stehenden Behälter (17) umfasst und das Schneidwerkzeug (16) an seinem vom Schneidkopf (1) entfernten Ende (21) auch während der spanabhebenden Gewinnung von Knochenspänen an den Behälter (17) anschliessbar ist.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Behälter (17) fluchtend zur Längsachse (2) am Antriebsmittel (14) lösbar angebracht ist, wobei der Behälter (17) relativ zur Längsachse (2) stillsteht und das vom Schneidkopf (1) entfernte Ende (21) des rotierenden hohlzylindrischen Schneidwerkzeuges (16) so in den Behälter (17) mündet, dass der Übergang zwischen Schneidwerkzeug (16) und Behälter (17) gegenüber der Umgebung luftdicht abgeschlossen ist.

13. Vorrichtung nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass am Behälter (17) ein Stutzen (18) für den Anschluss eines Vakuumschlauches angebracht ist.

14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Behälter (17) eine Abscheidevorrichtung (19) zur Abscheidung der Knochenspäne aus dem Luftstrom umfasst.

15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Abscheidevorrichtung (19) aus einem Filter besteht.