DE3738150A1 - Knochenfraese - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Knochenfräse gemäß dem Oberbe­ griff des Anspruches 1.

Derartige Knochenfräsen werden zum Implantieren von Prothe­ sen verwendet und dienen dazu, in dem mit dem Prothesen­ teil zu versehenden Knochen einen Hohlraum zu schaffen, in welchem das Prothesenteil verankert werden kann.

Die bekannten Knochenfräsen erzeugen mit ihrem um eine ge­ häusefeste Achse umlaufenden Schneidkopf eine rotations­ symmetrische Ausfräsung. Insbesondere für zementfrei im­ plantierbare Prothesenteile wäre es wünschenswert, auch nicht rotationssymmetrische Ausfräsungen erzeugen zu kön­ nen. Diese Prothesenteile haben Verankerungsteile, gegen welche Spongiosa heranwachsen kann, die sich aus in den Hohlraum zurückgebenem Spongiosamehl bildet. Somit werden diese Prothesen umso fester und zuverlässiger mit dem Knochen verbunden, und umso schonender erfolgt die Kraftübertragung von der Prothese auf den Knochen, je größer die Ausfräsung ist. Spongiosaerfüllte Knochenräume haben aber oft keine Rota­ tionssymmetrie, z.B. die Hüftgelenkspfannen-Prothesen auf­ nehmenden Teile des Beckens.

Durch die vorliegende Erfindung soll daher eine Knochen­ fräse gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1 so weiterge­ bildet werden, daß sie auch nicht rotationssymmetrische Ausfräsungen erzeugen kann.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß gelöst durch eine Knochen­ fräse gemäß Anspruch 1.

Die erfindungsgemäße Knochenfräse findet in erster Linie als Nachfräse Verwendung und dient dazu, eine zuvor mit einer herkömmlichen Knochenfräse erzeugte rotationssymmet­ rische Ausfräsung ganz oder teilweise exzentrisch aufzuweiten.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in Unteran­ sprüchen angegeben.

Die Weiterbildung der Erfindung gemäß Anspruch 3 ermöglicht eine einstellbar exzentrische Aufweitung einer zuvor klas­ sisch erzeugten Ausfräsung, ebenso die Weiterbildung gemäß Anspruch 7.

Nachstehend wird die Erfindung anhand von Ausführungsbei­ spielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. In dieser zeigen:

Fig. 1 einen axialen Schnitt durch eine Knochenfräse zum exzentrischen Aufweiten einer zuvor klas­ sisch erzeugten Ausfräsung;

Fig. 2 eine Aufsicht auf die Knochenfräse nach Fig. 1;

Fig. 3 einen Schnitt durch den Messerkopf der Knochen­ fräse nach Fig. 1 längs der dortigen Schnitt­ linie III-III;

Fig. 4 eine Aufsicht auf eine abgewandelte Knochen­ fräse, in welcher der Messerkopf weggeschnit­ ten ist; und

Fig. 5-7 Aufsichten auf weiter abgewandelte Kno­ chenfräsen.

In Fig. 1 ist mit 10 insgesamt ein Gehäuse 10 bezeichnet, welches aus einer vertikalen Randwand 12, einer in deren unteres Ende fest eingesetzten Bodenwand 14 und einem fest mit der letzteren verbundenen Griffteil 16 besteht.

Durch das Griffteil 16 ist eine Antriebswelle 18 unter radialem Spiel hindurchgeführt. Zu deren Lagerung dient ein in der Bodenwand 14 angeordnetes Lager 20 sowie ein Lagerstift 22, der von einem horizontal verlaufenden End­ abschnitt 24 eines an die Randwand 12 angeformten Lager­ bügels 26 getragen ist. Der Lagerstift 22 greift in eine Sackbohrung 28 ein, die von der freien Stirnfläche der Antriebswelle 18 zurückspringt.

Die Antriebswelle 18 ist über einen transversalen Stift 30 mit einem Messerträger 32 verbunden. Dieser hat zwei einander diametral gegenüberliegende schwalbenschwanz­ förmige Messerführungen 34, in welchen jeweils ein Messer 36 mit seinem schwalbenschwanzförmigen hinteren Ende läuft. Die Messer 36 sind somit bezüglich der Achse der Antriebswelle 18 in radialer Richtung geführt und haben unter ihrer Schneidkante 38 liegend einen nach unten hän­ genden Nockenstift 40, der in einer geschlossenen Nocken­ nut 42 läuft.

Die Nockennut 42 ist in der oberen ringförmigen Stirnflä­ che eines becherförmigen Steuerteiles 44 ausgebildet. Dieses ist unter radialem Spiel im Inneren des Gehäuses 10 angeordnet und läßt über ein Lager 46 die Antriebs­ welle 18 durchtreten. Das Steuerteil 44 folgt in später noch genauer beschriebener Weise der Antriebswelle 18 bei axialer Bewegung. Das Steuerteil 44 ist zugleich aber in Drehrichtung festgelegt. Hierzu ist in der Umfangsfläche des Steuerteiles 44 eine axiale Nut 48 vorgesehen, in welche ein von der Randwand 12 getragener Stift 50 im Gleitspiel eingreift.

Zwischen die Unterseite des becherförmigen Steuerteiles 44 und die Oberseite der Bodenwand 14 des Gehäuses 10 ist eine Schraubendruckfeder 52 eingefügt, welche somit das Steuerteil 44 mit seiner oberen, die Nockennut 42 enthaltenden Stirnfläche in Anlage an der Unterseite der Messerträger 32 hält. Auf diese Weise ist ein axiales Mitbewegen des Steuerteiles 44 mit der Antriebswelle 18 gewährleistet.

Wird die Antriebswelle 18 gedreht, so laufen die Messer 36 zusammen mit dem Messerträger 32 um. Da die Nockennut 42, wie aus Fig. 2 ersichtlich, großen Abstand von der Achse der Antriebswelle 18 aufweisende Nutabschnitte 42 a und kleinen Abstand von der Antriebswelle 18 aufweisende Nutabschnitte 42 b aufweist, werden die Messer 36 beim Umlaufen in radialer Richtung bewegt und können somit aus einem Knochen eine Ausnehmung herausfräsen, deren Querschnitt der Form der Nockennut 42 entspricht. Durch axiales Vorschieben der Antriebswelle 18 wird eine ent­ sprechenden Querschnitt aufweisende exzentrische Ausfrä­ sung sukzessive im Knochenmaterial erzeugt.

Eine zuvor unter Verwendung einer klassischen Knochenfräse erzeugte exakt zylindrische Ausfräsung erlaubt das Einführen des Lagerbügels 26. Über den Lagerbügel ist das freie Ende der Knochenfräse dann am Knochen positioniert und axial abgestützt.

Wie aus der Zeichnung ersichtlich, kommt die obere Stirn­ fläche des Antriebswelle 18 in Anlage an die Unterseite des Endabschnittes 24 des Lagerbügels 26, bevor die Messer 36 den Boden der zuvor klassisch erzeugten zylindrischen Ausfräsung erreichen. Ein hinterster Abschnitt dieser Ausfräsung wird somit nicht aufgeweitet.

Bei der in Fig. 4 gezeigten Knochenfräse ist die Nockennut 42′ exakt kreisförmig und in der Oberseite eines platten­ förmigen Steuerteiles 44′ angeordnet. Das Steuerteil 44′ ist in radialer Richtung verstellbar geführt, wozu es an seiner Unterseite zwei herabhängende Führungsrippen 54, 56 aufweist. Diese laufen in einer radialen Führungs­ nut 58, einer Bodenplatte 14′, die auch direkt den Lager­ bügel 26 trägt.

Die Antriebswelle 18 ist von einer Hohlwelle 60 umgeben, deren freies Ende einen scheibenförmigen Exzenter 62 trägt. Dieser greift zwischen die Innenflächen der Führungsrippen 54, 56. Durch Drehen der Hohlwelle 60 kann man somit den Abstand zwischen dem Zentrum der Nockennut 42′ und der Achse der Antriebswelle 18 bzw. des Griffteiles 16 bzw. der Achse der klassisch erzeugten rotationssymmetreichen Ausfräsung variieren.

In der Nockennut 42′ laufen Nockenfolgestifte in Fig. 4 nicht dargestellter Messer, die in einem Messerträger ähnlich geführt und von diesem her angetrieben sind, wie unter Bezugnahme auf Fig. 1 oben erläutert.

Um die Verstellbewegung des plattenförmigen Steuerteiles 44′ bezüglich der Antriebswelle 18 zu ermöglichen, ist in dem Steuerteil 44′ ein entsprechendes Langloch 64 für die Antriebswelle 18 vorgesehen.

Bei der weiter abgewandelten Knochenfräse nach Fig. 5 ist in einer Bodenplatte 14′′ eine breite Führungsnut 66 vorgesehen. In letzterer läuft ein Messerschlitten 68.

Zum radialen Verstellen des Messerschlittens 68 dient eine Welle 70, die in dem nun im wesentlichen massiv aus­ gebildeten Griffteil 16′′ gelagert ist und an ihren freien Enden einen exzentrischen Kurbelzapfen 72 trägt. Dieser greift in eine Stellnut 74, die in der Unterseite des Messerschlittens 68 senkrecht zur Schlitten-Verstell­ richtung verlaufend vorgesehen ist.

Der Messerschlitten 68 trägt einen flach bauenden mit Druck­ wasser betriebenen Motor 76, der ein Drehkolbenmotor, ein Drehflügelmotor oder ein Zahnradmotor sein kann. Die Welle 78 des Motors 76 trägt an ihrem oberen Ende einen Messerträger 32′′, in welchen Messer 36′′ fest eingesetzt sind.

Druckmittel-Anschlußöffnungen 80, 82 des Motors 76 stehen über in der Unterseite des Messerschlittens 68 ausgebildete Druckmittelnuten 84, 86 mit axialen Druckmittelkanälen 88, 90 des Griffteiles 16′′ in Verbindung, über welche die Zufuhr unter Druck stehenden Wassers bzw. das Rückfüh­ ren von Wasser erfolgt.

Bei dem weiter abgewandelten Ausführungsbeispiel nach Fig. 6 ist an der Bodenplatte 14′′ eine Kette 92 in einer transversalen Ebene umlaufend angeordnet. Von Umlenkrädern 94, 96 der Kette 92 ist das eine mit einem Zahnrad 98 verbunden, welches mit einem mit der Antriebswelle 18 verbundenen Zahnrad 100 kämmt. Der gesamte Kettentrieb kann in eine untere Ausnehmung 102 des Messerschlittens 68 einfahren.

Die den Messerträger 32′′ bewegenden Welle 78 trägt am unteren Ende ein Zahnrad 104, welches mit einem der Längs­ trums der Kette 92 in Eingriff steht.

Damit kann man wie beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 5 den Messerschlitten 68 in radialer Richtung verschieben, wobei gleichzeitig in jeder eingestellten Stellung des Messerschlittens 68 der Antrieb des Messerträgers 32′′ gewährleistet ist.

Fig. 7 zeigt eine ähnliche Anordnung wie Fig. 6, wobei jedoch der mechanische Antrieb der Welle 78 von der An­ triebswelle 18 her unter Verwendung zweier kardanischer Gelenke 106, 108 sowie eines dazwischen liegenden längen­ veränderlichen Wellenteiles 110 erfolgt. Letzteres kann z. B. durch zwei Stummelwellen gebildet sein, die über eine axiale Formschlußverbindung zusammenarbeiten.

Claims (12)

1. Knochenfräse mit einem Gehäuse und mit einem im Gehäuse drehbar gelagerten, mit mindestens einem Schneidwerk­ zeug bestückten Schneidkopf, gekennzeichnet durch Mittel (40, 42; 54, 56, 62) zum Führen der Schneidwerkzeuge (36) auf einer bezogen auf die Gehäuseachse zumindest teilweise exzentrisch verlaufenden Bahn.

2. Knochenfräse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungsmittel eine Nockenbahn (42) und mindestens einen mit dieser zusammenarbeitenden Nockenfolgekörper (40) aufweist, der auf ein Schneidwerkzeug (36) arbeitet.

3. Knochenfräse nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Nockenbahn (42′) eine Kreisbahn ist und ein die Nockenbahn (42′) tragendes Steuerteil (44′) bezüglich der Gehäuseachse radial verstellbar ist.

4. Knochenfräse nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Nockenbahn (42) von einem bezüglich der Gehäuse­ achse radial feststehenden Steuerteil (44) getragen ist und unter kleinem Abstand von der Gehäuseachse verlaufende Bahnabschnitte (42 b) sowie unter größerem Abstand von der Gehäuseachse verlaufende Nockenbahnabschnitte (42 a) auf­ weist.

5. Knochenfräse nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Schneidwerkzeuge (36) über eine radiale Führungseinrichtung drehschlüssig mit einem Werkzeugträger (32) verbunden sind, der von einer um die Gehäuseachse um­ laufenden Antriebswelle (18) her in Drehung versetzt wird.

6. Knochenfräse nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (10) einen seitlichen Lagerbügel (26) aufweist, in welchem das freie Ende der Antriebswelle (18) gelagert ist.

7. Knochenfräse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungsmittel einen transversal zur Gehäuse­ achse geführten (66) Werkzeugschlitten (68) aufweist, in welchem eine parallel zur Gehäuseachse ausgerichtete Ar­ beitswelle (70) gelagert ist, auf welcher die Schneidwerk­ zeuge (36′′) fest angebracht sind.

8. Knochenfräse nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Werkzeugschlitten (68) einen Motor (76) trägt, welcher die Arbeitswelle (78) in Drehung versetzt.

9. Knochenfräse nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Motor (76) über längenveränderliche Leitungen (84, 86) mit im Gehäuse (10) feststehend angeordneten Energie-Versorgungsleitungen (84, 86) verbunden ist.

10. Knochenfräse nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Arbeitswelle (78) einen Zahnkranz (104) trägt, der mit einem Längstrum einer im Gehäuse (10) in einer zur Gehäuseachse transversalen Ebene umlaufenden Kette (92) kämmt, die ihrerseits durch die gehäusefest gelagerte Antriebswelle (18) angetrieben ist.

11. Knochenfräse nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Arbeitswelle (78) über Kardangelenke (106, 108) und ein längenveränderliches Wellenteil (110) von der gehäusefest gelagerten Antriebswelle (18) her ange­ trieben ist.

12. Knochenfräse nach einem der Ansprüche 1-11, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel (40, 42; 54-62; 68-72) zum Führen der Schneidwerkzeuge (36) auf einer bezogen auf die Gehäuseachse exzentrischen Bahn und der Schneid­ kopf (32-36) in axialer Richtung verschiebbar vom Gehäuse (10) getragen sind.