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Die
Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der künstlichen Gelenksprothesen
und besonders auf ein verbessertes Gerät zum Ausfräsen einer präzisen Aushöhlung, um
eine Prothese aufzunehmen.
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Bei
der Implantation von Prothesestämmen, wie
zum Beispiel Hüftsstämmen, ist
die akkurate Aufarbeitung des Knochens oder intramedullären Kanals besonders
wichtig, um einen guten Kontakt zwischen dem Protheseschaft und
dem Knochen zu gewährleisten.
Die zugrunde liegende Idee hinter der präzisen Aufarbeitung ist, dass
eine präzise
Knochenumhüllung
die Aussparungen zwischen dem Implantat (d. h. der Prothese oder
Prothesenkomponente) und dem Knochen vermindert, wodurch der/die
anfängliche
sowie langzeitige Knocheneinwuchs/Fixierung verbessert wird. Der
Knochenkanal wird gegenwärtig zur
Implantation eines Protheseschafts durch Bohren und Fräsen eines
herausgeschnittenen Endes eines Knochens, wie zum Beispiel eines
Femurs, und dann durch Herstellung einer Fläche neben dem ausgebohrten
Loch hergestellt, um eine Ablage für den Prothesestamm oder eine
proximale Hülse,
die an den Stamm eines modularen Prothesesystems gekoppelt ist,
bereitzustellen.
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Modulare
Prothesesysteme, die proximale Hülsen,
Schäfte,
Hälse und
Kopfstücke,
wie zum Beispiel das modulare Hüftsystem
verwenden, das unter dem Handelsnamen S-ROM von DePuy Orthopaedics
Inc. verkauft wird, geben dem Chirurgen eine bessere Steuerung in
die Hand, wobei sie Lösungen für eine Vielzahl
von chirurgischen Szenarios, von einer ersten vollständigen Hüftarthroplastik
(THA) bis zu der komplexen Überarbeitung
und den DDH-Herausforderungen, zur Verfügung stellen. Solche Systeme
stellen auf Grund der vorgesehenen Vielzahl von Schäften, Hülsen, Hälsen und
Kopfstücken,
die in einer großen
Anzahl von Konfigurationen zusammengestellt werden können, eine
derartige Vielseitigkeit bereit.
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Die
Vorbereitung der Fläche
neben dem ausgebohrten Loch kann durch Ausräumen oder Fräsen erreicht
werden. Reibahlen oder Feilen, haben Einschränkungen, wenn sie für die Aufbereitung
des Knochens verwendet werden. Eine solche Einschränkung ist
das Risiko eines Bruchs während
des Ausräumens.
Da das Ausräumen
durch Hämmern der
Reibahle in den Knochen durchgeführt
wird, neigt der Knochen dazu, zu brechen. Außerdem haben sowohl Reibahlen
und Feilen die Tendenz, bei härteren Knochenabschnitten
abgelenkt zu werden, so dass sie nicht eine derartig präzise dreieckige
Aushöhlung schaffen,
wie sie durch ein Frässystem
hergestellt werden kann. In einer Studie, die eine innige Füllung mit
mit Robotern gefrästen
Femura verglich, fand Paul et al. heraus, dass das Ausräumen den
trabekulären
Knochen zerbrach, während
die Herstellung des femoralen Kanals mit Reibahlen gleich bleibend akkurater
war. Paul et al. „Development
of s Surgical Robot for Cementless Total Hip Arthroplasty." Clinical Orthopaedics
and Related Research 285 Dec. 1992: 57-66.
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Daher
ist das Fräsen
gegenwärtig
bei vielen orthopädischen
Anwendungen das bevorzugte Verfahren zur Knochenaufbereitung, weil
es ein äußerst präzises Verfahren
zur Knochenaufbereitung darstellt. Eine Einschränkung bei den heutigen Frässystemen
ist, dass sie typischerweise so geformt sind, dass die Antriebswelle
sich unter einem Winkel im Verhältnis
zu dem Rest des Rahmens vom Ende des Frässchneidemittels, das den Knochen
fräst,
erstreckt. Ein ziemlich breiter Einschnitt ist erforderlich, um
solche Fräsanordnungen
aufzunehmen. Ein typischer Einschnitt zur Aufbereitung eines Femurs
für einen
vollständigen
Prothesehüftersatz
unter Verwendung eines dreieckigen Standardfrässystems ist 22,9 cm (9 Zoll)
lang. Es ist nicht ungewöhnlich,
Einschnitte von einer Breite bis zu 30 cm (12 Zoll) bei einem vollständigen Hüftersatzverfahren
zu verwenden.
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Ein
dreieckiges Standardfrässystem
umfasst typischerweise eine Fräshülse, einen
Fräsrahmen und
ein Frässchneidemittel
mit einem Ende, das für eine
Kopplung mit einem Bohrer geformt ist. Ein typischer Fräsrahmen
und ein Frässchneidemittel
sind in der
US-5540694 offenbart.
Dieser Fräsrahmen
erlaubt ein präzises
Fräsen
des dreieckigen Kanals durch ein Frässchneidemittel, das unter
einem Winkel in Bezug auf den Schaft des Rahmens gehalten wird.
Der dreieckige Kanal erleichtert ein genaues Anpassen einer proximalen
Hülse,
die die Belastung, die von der Prothese wahrgenommen wird, gleichmäßig verteilt
und eine Drehstabilität
zur Verfügung stellt.
Um jedoch diesen Fräser
aufzunehmen, ist es notwendig, einen ziemlich breiten Einschnitt
zu machen, der aus kosmetischen oder anderen Gründen unerwünscht ist.
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Der
breite Einschnitt ist erforderlich, weil das Frässchneidemittel eine fixierte,
ungeschützte
Eingangswelle für
die Verbindung mit und/oder für
die Aufnahme einer Triebkraft (d. h. eines Drehvermögens) von
einem Bohrer oder einer ähnlichen
Vorrichtung umfasst. Die frühere
Reibahle ist in der Lage, eine Drehaufnahmeleistung in Bezug nur
auf eine einzige Richtung anzunehmen. Typischerweise befindet sich
diese Richtung bei 0° (d.
h. „geradeaus") in Bezug auf die
Reibahle, die sich näherungsweise bei
32° in Bezug
auf den Schaft des Fräsrahmens
befindet. Daher ist nicht nur die Richtung der Eingangsleistung
beschränkt,
sondern beschränkt
dies wiederum den Winkel, unter dem die Reibahle an dem Patienten
verwendet werden kann. Da sich die Eingangswelle und der daran gekoppelte
Bohrer seitlich über
die Kante des Fräsrahmens
erstreckt, muss ein Einschnitt, der im Wesentlichen breiter als
die Breite des Rahmens ist, vorgenommen werden, um die Reibahle,
den Rahmen und den Bohrer während
der Operation aufzunehmen. Da die Eingangswelle ungeschützt ist,
muss der Einschnitt breit genug sein, um die Reibahle, den Rahmen,
die Eingangswelle und den Bohrer aufzunehmen, ohne das die Eingangswelle
in weiches Gewebe eingreift.
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US-5643271 offenbart eine
gewinkelte Oberflächenführung, die
bei einer Korrekturoperation an einer Feile angebracht werden kann,
um mediales Knochengewebe in der Nähe der Feile zu entfernen. Die
Führung
hat ein universelles Gelenk in der Antriebswelle zwischen einer
Antriebsvorrichtung und dem Schneidekopf. Das universelle Gelenk
ist in einem gewinkelten Gehäuse
angeordnet, das den Winkel zwischen den Teilen der Antriebswelle
definiert.
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WO-92/10138 umfasst eine
Vorrichtung zum Formen einer Knochenaushöhlung, die einen Rahmen umfasst,
der einen gekrümmten
Stab, eine Vielzahl von Schneidezähnen, die auf den Stab montiert sind
und eine Antriebsvorrichtung, die mit einem Ende der Zähne verbunden
ist, stützt.
Die Schneidezähne
sind miteinander verbunden, so dass sie ein unterteiltes Schneidemittel
bilden, und so dass sie so hergestellt werden können, daß sie unter dem Einfluss der
Antriebsvorrichtung auf dem gekrümmten Stab
rotieren.
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EP-A-1348384 offenbart
eine Vorrichtung zum Fräsen
eines Knochens entlang einer Kurve, die einen Rahmen, der relativ
zu der Knochenachse angeordnet sein kann, und eine Stütze umfasst,
die sich von dem Rahmen zum Stützen
eines drehenden Reibahlenwerkzeuges, zum Schneiden eines Knochens
entlang eines gekrümmten
Pfades, der im Allgemeinen gegenüber
der Knochenachse geneigt ist, erstreckt. Das Reibahlenschneidemittel
hat ein universelles Gelenk, mit dem es an eine Antriebsvorrichtung
angeschlossen werden kann.
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Im
Hinblick auf das obige, wäre
es wünschenswert, über einen
Knochenfräser
oder eine geführte
Reibahle zu verfügen,
die bei einem chirurgischen Verfahren in einen engeren Einschnitt
passen würde.
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Es
wird ein Frässystem
zur Herstellung einer Aushöhlung
in einem Knochen offenbart. Die Aushöhlung weist einen Querschnitt
auf, der ein im Wesentlichen dreieckiges Profil mit einer ersten
Seite, die im Allgemeinen parallel zu einer Achse des Knochens ist,
und einer zweiten Seite hat, die einen spitzen Winkel mit der ersten
Seite bildet. Die Aushöhlung
grenzt an eine bereits existierende konische Aushöhlung in
dem Knochen. Das System umfasst eine Antriebswelle, einen Rahmen
zum Halten eines Schneidemittels und ein Schneidemittel zum Schneiden
der Aushöhlung.
Die Antriebswelle weist eine Achse, ein proximales Ende, das für eine Kopplung an
ein Antriebsmittel konfiguriert ist, und ein distales Ende auf,
das konfiguriert ist, so dass es einen Teil eines Antriebsgelenks
für eine
Kopplung der Antriebswelle mit einem Schneidemittel bildet. Der
Rahmen umfasst einen Schaft mit einer Längsachse und eine Schneidemittelhalterung
für eine
Montage eines Schneidemittels unter einem ersten Winkel, der dem spitzen
Winkel im Verhältnis
zum Schaft angenähert ist.
Die Halterung umfasst eine Stütze,
die sich seitlich von dem Schaft zu einem Lager erstreckt, das konfiguriert
ist, um einen Teil eines Schneidemittels aufzunehmen und um das
aufgenommene Schneidemittel bei einer Drehung unter dem ersten Winkel
orientiert zu halten. Das Schneidemittel weist einen Kopf auf, der
konfiguriert ist, um einen Teil eines Antriebsgelenks zur Kopplung
des Schneidemittels mit einer Antriebswelle zu bilden. Die Antriebswelle
ist an das Schneidemittel gekoppelt, um ein Antriebsgelenk zu bilden.
Das Schneidemittel wird in der Halterung unter dem ersten Winkel
aufgenommen und die Achse der Antriebswelle bildet mit der Längsachse
einen zweiten Winkel, der kleiner als der erste Winkel ist. Die
Vorrichtung umfasst auch eine Hülse,
die eine Längsachse
und eine Schaft-aufnehmende Aushöhlung
zum Aufnehmen eines Rahmens definiert. Der Schaft wird von der Schaft-aufnehmenden
Aushöhlung
aufgenommen und kann sich entlang der Längsachse in Bezug auf die Hülse bewegen.
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Ein
Verfahren zum Schneiden einer dreieckigen Aushöhlung in einem Knochen umfasst
die Schritte des Bereitstellens eines Schneidemittels mit einem
Schneidemittellager, dass Bereitstellen eines Rahmens, das Einsetzen
des Schneidemittellagers in den Rahmen beim Einschneiden in den
Patienten, das Bereitstellen einer Antriebswelle und das Schneiden
der Aushöhlung.
Das vorgesehene Schneidemittel umfasst eine Schneideoberfläche mit
einem äußeren Durchmesser
und einem Schneidemittellager an einem Ende der Schneideoberfläche mit
einem äußeren Durchmesser
der größer als
der äußere Durchmesser
der Schneideoberfläche
ist. Der vorgesehene Rahmen hat einen Schaft, der relativ zu dem Knochen,
der aufbereitet werden soll, bewegbar ist, wobei der Schaft ein
Rahmenlager umfasst, das komplementär zu dem Schneidemittellager
ist, und das einen inneren Durchmesser aufweist, der größer als
der äußere Durchmesser
der Schneideoberfläche des
Schneidemittels ist, und konfiguriert ist, das Lager unter einem
ersten spitzen Winkel in Bezug auf den Schaft zu halten. Der Schaft
hat eine Breite, die sich zwischen dem Schaft und dem Lager erstreckt.
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Das
Einsetzen des Schneidemittellagers in dem Rahmen wird durch das
Hindurchführen
der Schneideoberfläche
des Schneidemittels durch das Rahmenlager und durch das Eingreifen
des Rahmenlagers in das Schneidemittellager bewerkstelligt. Das Einschneiden
geschieht neben dem Knochen, der aufbereitet werden soll, um einen
Einschnitt mit einer Länge
von näherungsweise
der Breite des vorgesehenen Rahmens zu bilden. Die vorgesehene Antriebswelle
umfasst Teile, die konfiguriert sind, an das Schneidemittel zu koppeln
und es anzutreiben, wenn die Antriebswelle unter einem zweiten Winkel in
Bezug zu dem Schaft angeordnet ist, wobei der zweite Winkel kleiner
als der erste Winkel ist. Die Aushöhlung wird durch Antreiben
des Schneidemittels mit der Antriebswelle, die unter dem zweiten
Winkel angeordnet ist, und durch Bewegen des Rahmens relativ zu
dem Knochen geschnitten.
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Die
offenbarte dreieckige Fräse
ist konfiguriert, um die Größe des Einschnitts
zu reduzieren, der für
die Aufbereitung des Knochens mit einer Reibahle oder einem Fräswerkzeug
erforderlich ist, um einen Protheseschaft darin aufzunehmen. Der
offenbarte dreieckige Fräsrahmen
umfasst eines oder mehrere der folgenden Merkmale, entweder alleine
oder in Kombination: Eine Antriebswellenausrichtungsstütze zum
Stützen
einer Antriebswelle. Ein Gelenk mit konstanter Geschwindigkeit an
der Zwischenfläche
zwischen der Antriebswelle und dem Fräswerkzeug oder der Reibahle,
das verschiedene Winkel der Antriebswelle begünstigt. Eine mit einer Feder
belastete Hülse,
die Teile der Antriebswelle umgibt, um das Weichgewebe, benachbart
zu dem Knochen, der aufbereitet wird, zu schützen.
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Die
Ausführungsformen
der Erfindung werden nun mit Hilfe von Beispielen unter Bezugnahme auf
die begleitenden Abbildungen beschrieben:
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1 ist
eine Ansicht mit weggebrochenen Teilen eines Frässystems, das durch einen Einschnitt in
einen herausgeschnittenen Femur eines Patienten eingeführt wurde,
unter Verwendung einer ausgewählten
Fräshülse und
eines Führungsschafts
und eines ausgewählten
Frässchneidemittels,
das in dem Fräsrahmen,
der in der ausgewählten
Fräshülse aufgenommen
wurde, gehalten wird;
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2 ist
eine auseinander gezogene Ansicht des Frässystems aus 1,
das den Fräsrahmen
zeigt mit der abgeschirmten Antriebswellenanordnung in einer zurückgezogenen
und verriegelten Konfiguration, zwei Frässchneidemittel, die dazu bestimmt
sind, eine Vielzahl von Frässchneidemitteln wiederzugeben,
die jeweils konfiguriert sind, durch einen Fräsrahmen gehalten zu werden,
zwei Fräshülsen, die
dazu bestimmt sind, eine Vielzahl von Fräshülsen zu repräsentieren,
wobei jede konfiguriert ist, gleitfähig den Fräsrahmen aufzunehmen, und zwei Führungsschäfte, wobei
beide konfiguriert sind, an jede der Fräshülsen montiert zu werden;
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3 ist
eine perspektivische Ansicht des Fräsrahmens aus 1,
die die Drahtanordnung und die abgeschirmte Antriebswellenanordnung
zeigt;
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4 ist
eine Ansicht von vorne des Fräsrahmens
aus 3;
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5 ist
eine Schnittansicht, die entlang der Linie 5-5 des Fräsrahmens
aus 4 genommen wurde;
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6 ist
eine Schnittansicht, die entlang der Linie 6-6 des Fräsrahmens
aus 5 genommen wurde;
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7 ist
eine perspektivische Ansicht der Schutzhülse der abgeschirmten Antriebswellenanordnung
des Fräsrahmens
aus 4;
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8 ist
eine rückseitige
Raufsicht der Schutzhülse
aus 7;
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9 ist
eine Seitenansicht der Schutzhülse aus 8;
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10 ist
eine Draufsicht der Drahtanordnung des Fräsrahmens, die einen Schaft,
eine Stoßplatte,
eine Führungsstreifenstütze, eine
Frässchneidemittelstütze und
eine Antriebswellenausrichtungsstütze zeigt;
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11 ist
eine perspektivische Ansicht einer Antriebswellenausrichtungsstütze der
Drahtanordnung aus 10;
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12 ist
eine Seitenansicht der Antriebswellenausrichtungsstütze aus 11;
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13 ist
eine Draufsicht der Antriebswellenausrichtungsstütze aus 11;
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14 ist
eine Seitenansicht des Frässchneidemittels
aus 1;
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15 ist
eine Schnittansicht, die entlang der Linie 15-15 des Frässchneidemittels
aus 14 genommen wurde, die einen Reibahlenkörper mit
einem daran befestigten Lagerkopf zeigt, der geformt ist, so daß er eine
Antriebsspitze-aufnehmende
Aushöhlung
zur Aufnahme der Spitze der Antriebswelle umfaßt und der einen Haltestift
aufweist, der sich durch die Aushöhlung erstreckt zur Aufnahme
in einem Schlitz am Ende der Spitze der Antriebswelle; und
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16 ist
eine Endansicht, die entlang der Linie 16-16 des Frässchneidemittels
aus 14 genommen wurde, die dem Haltestift zeigt, der
sich über
die Antriebsspitze-aufnehmende
Aushöhlung erstreckt.
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Die
Abbildungen zeigen eine Dreiecksfräsanordnung
20, die
es einem Chirurgen ermöglicht,
einen Knochen durch einen schmaleren Einschnitt
18 zu fräsen, verglichen
mit existierenden chirurgischen Vorrichtungen. Die offenbarte Fräsanordnung
20 wird von
einer Standardfräsanordnung,
wie zum Beispiel jener, die in
US-5540694 offenbart
ist, abgeleitet. Ein Fräsrahmen, ähnlich jenem,
der in diesem Dokument offenbart ist, kann durch Hinzufügen einer
Stossplatte
50 am proximalen Ende des Rahmens
24,
einer abgeschirmten Antriebswellenanordnung
120 und Antriebswellenausrichtungsstütze
100 sowie
durch Abwärts-
und Inwärtsbewegen
der Reibahlenstütze modifiziert
werden. Die Reibahlenstütze
52 wird
in einer Weise bewegt, die die Ausrichtung der Hülsenachse
55 mit der
Achse
99 des Spitzen-aufnehmenden Lochs
58 beibehält. Im Allgemeinen
werden jedoch der offenbarte Fräsrahmen
24 und
das Frässchneidemittel
22 des
Frässystems
20 unabhängig von
irgendeinem System des Stands der Technik hergestellt.
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Die
Antriebswellenstütze 100 ist
konfiguriert, um die abgeschirmte Antriebswellenanordnung 120 im
Wesentlichen parallel zu der Rahmenachse 66 zu stützen. Die
Stossplatte 50 erleichtert das Ausüben eines Abwärtsdrucks,
der während
des Fräsvorgangs
benötigt
wird. Zum Schlagen auf die Stoßplatte
kann ein Schlägel
verwendet werden. Die Stossplatte 50 erleichtert auch das
Herausnehmen des Fräsrahmens 24 nach
dem Knochenschneiden.
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Des
Weiteren unterscheidet sich das Frässchneidemittel
22,
das mit dem offenbarten Frässystem
20 verwendet
wird, von demjenigen, welches in der Patentschrift
US-5540694 offenbart ist. Das Frässchneidemittel
22 ist
kürzer
und so konfiguriert, dass es durch eine universelle Kopplung mit
einer Antriebswelle
128, die eine Achse hat, die nicht mit
der Achse
113 des Frässchneidemittels
zusammenfällt,
gekoppelt ist.
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Die
Bewegung der Lagerstütze 65 nach
unten und nach innen verringert die effektive Breite 32 (von
dem Schaft 48 zu der Kante der Stütze 64) des Fräsrahmens 24.
Diese Verringerung in der effektiven Breite 24 des Rahmens
trägt jedoch
nur zu einem geringen Anteil zu der Verringerung in der Größe des Einschnittes 18 bei,
die erforderlich ist, um eine Prothesenoperation durchzuführen. Der
größere Anteil
bei der Verringerung in der Größe des chirurgischen
Einschnitts 18 stammt von einer Veränderung des Frässchneidemittels 22,
um das Koppeln an eine Antriebswelle 128, die nicht zu
der Achse des Frässchneidemittels 22 parallel
ist, zu ermöglichen. Aufgrund
dieser Veränderung
brauchen das Schneidemittel 22 und die Antriebswelle 128 sich
nicht über die
die effektive Breite 32 des Fräsrahmens 24 hinaus
zu erstrecken. Durch Bereitstellen einer Schutzhülse 124, die die Antriebswelle 128 umgibt,
kann kein Weichgewebe in die drehende Welle 128 während der
Operation eingreifen und der Abstand jenseits der Antriebswelle 128 kann
weiter vermindert werden.
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Die
Antriebswellenausrichtungsstütze 100 stützt die
Antriebswelle 128 in einer Position parallel zu der Achse 66 des
Schafts 48 des Fräsrahmens 24, so
dass die gesamte Anordnung einen einheitlichen Querschnitt von der
Spitze der Reibahle aufwärts darstellt.
Sobald sich die Antriebswellenanordnung parallel zu der Achse 66 des
Schafts 48 befindet, hat der Fräsrahmen 24 eine maximale
Breite, die näherungsweise
gleich der effektiven Breite 32 ist. Die Antriebswelle 128 ist
an das Frässchneidemittel 22 durch
eine universelle Kopplung gekoppelt. Die Hülse 124 schützt das
Weichgewebe, das den Knochen, der durch die Antriebswelle 128 herausgeschnitten wird,
umgibt. Daher ist der chirurgische Einschnitt 18, der erforderlich
ist, um das offenbarte Frässystem 20 zu
benutzen, nur leicht größer als
die effektive Breite 32 des Fräsrahmens 24. Der offenbarte
Fräsrahmen 24 hat
eine effektive Breite 32 von näherungsweise 5,71 cm (2,25
Zoll), verglichen mit der effektiven Breite von näherungsweise
5,1 cm bis 7,0 cm (2,0 bis 2,75 Zoll) des Fräsrahmens eines typischen Frässystems
für eine
Hüftprothese.
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2 ist
eine auseinander gezogene Ansicht des chirurgischen Instruments
oder dreieckigen Frässystems 20,
das in Übereinstimmung
mit der Erfindung konstruiert wurde. Das Instrument 20 umfasst
das Frässchneidemittel 22 zum
Schneiden der erwünschten
dreieckig geformten Aushöhlung,
den Fräsrahmen 24 zum
Tragen des Frässchneidemittels 22,
die Fräshülse 26 zum
Einrasten des Instruments in einer vorher existierenden konischen
Aushöhlung in
dem Knochen des Patienten, einen Steuerungsschaft 42, der
abnehmbar an der Fräshülse zum
Einfügen
in einen vorbereiteten medullaren Kanal des Knochens des Patienten
befestigt ist, und Markierungen 28, 30 zum Anzeigen
der Längsposition
des Fräsrahmens 24 relativ
zu der Fräshülse 26.
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Während in
der dargestellten Ausführungsform
nur zwei Fräshülsen 26,
zwei Steuerungsschäfte 42 und
zwei Frässchneidemittel 22 gezeigt
sind, sollte es verständlich
sein, dass eine Vielzahl von Fräshülsen, Steuerungsschäften und
Frässchneidemittel
für den
Chirurgen, der das offenbarte Fräsinstrument 20 verwendet,
zur Verfügung
gestellt werden kann. Jedes Frässchneidemittel 22 ist
konfiguriert, um von dem Fräsrahmen 24 gehalten
zu werden. Jede Fräshülse 26 ist
konfiguriert, um gleitend den Fräsrahmen
aufzunehmen. Jeder Steuerungsschaft 42 ist konfiguriert,
um jede Fräshülse 26 zu
befestigen. Auf diese Weise kann eine Vielzahl von Fräsinstrumenten 20 geformt
werden, wobei jedes den gleichen Fräsrahmen benutzt.
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Die
Fräshülse 26 hat
eine Längsachse 40. Der
Steuerungsschaft 42 ist entfernbar an dem Hauptkörper der
Fräshülse 26 durch
zum Beispiel ein Drehgewinde 38 befestigt. Die Fräshülse 26 hat
auch eine äußere konische
Oberfläche 44,
die in die Wand der vorher vorhandenen konischen Aushöhlung eingreift,
wie zum Beispiel in 1 gezeigt. Zusätzlich hat
die Fräshülse 26 eine
Schaft-aufnehmende Aushöhlung 46,
zum Aufnehmen des Schafts 48 des Fräsrahmens 24 und um
zu ermöglichen,
dass die Längsachse 66 des
Schafts 48 des Fräsrahmens 24 sich
entlang der Längsachse 40 bewegt.
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In
der dargestellten Ausführungsform
umfasst der Fräsrahmen 24 eine
Drahtanordnung 62 und eine abgeschirmte Antriebswellenanordnung 120.
Die Drahtanordnung 62 umfasst einen Schaft 48,
eine Stossplatte 50 und eine Führungsstreifenstütze 52,
eine Schneidemittellagerstütze 64 und eine
Antriebswellenausrichtungsstütze 100.
Der Schaft 48 umfasst ein proximales Ende 47,
ein distales Ende 49 und eine Längsachse 66. Die Stossplatte 50 ist
an das proximale Ende 47 des Schafts gekoppelt, wie zum
Beispiel in den 1–7 und 10 gezeigt.
Die Führungsstreifenstütze 52,
die Schneidemittellagerstütze 64 und
die Antriebswellenausrichtungsstütze 100 erstrecken
sich vom Schaft 48 radial nach außen. Die Schneidemittellagerstütze 64 umfasst
einen Befestigungsarm 70 und ein Lager 54. Das
Lager 54 erfasst das komplementäre Schneidemittellager 56 an
dem Schneidemittel 22. Die Antriebswellenstütze 100 umfasst
einen Befestigungsarm 102 und einen Aufnehmer 104,
der die abgeschirmte Antriebswellenanordnung 120 aufnimmt.
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Die
Stossplatte 50 ist eine abgerundete rechteckige Platte,
die eine Deckfläche 35 im
Wesentlichen parallel zu einer Bodenfläche 37 umfasst. Die
Stossplatte 50 ist so geformt, daß sie ein Befestigungsloch
(verdeckt durch das proximale Ende 47 des Schafts 48 in 5)
in der Nähe
von einem Ende, durch das das proximale Ende des Schafts 48 aufgenommen
wird, umfaßt.
In der dargestellten Ausführungsform
ist der Schaft 48 an die Stossplatte 50 angeschweißt, so dass
die Stossplatte 50 sich seitlich von der Achse 66 des
Schafts 48 in die gegenüber
liegende Richtung von der Stütze
erstreckt. Die ebene Deckfläche 35 der
Stossplatte 50 erleichtert das Ausüben eines Abwärtsdrucks
während des Fräsverfahrens.
Die Stossplatte 50 kann auch verwendet werden, um den Fräsrahmen 24 zu
entfernen. Beide ebenen Flächen 37, 7 können mit
einem Schlägel
geschlagen werden, um das Vordringen des Frässystems in den Knochen zu
erleichtern, wenn auf die Deckfläche 35 geschlagen
wird, oder zur Entfernung des Frässystems 20 aus
der Knochenaushöhlung,
wenn auf die Bodenfläche 37 geschlagen wird.
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Der
Schaft 48 umfasst auch ein Spitzenloch 58, in
das gegenüberliegende
Spitze 60 auf dem Schneidemittel 22 eingereift.
Der Schaft 48 umfasst den Stift 72, der in die
Oberfläche 74 der
Fräshülse 26 während der
Zurücknahme
der Fräshülse aus dem
Knochen des Patienten (siehe unten) eingreift. Darüber hinaus
ist der Schaft 48 so geformt, daß er eine Rillenaushöhlung 68 umfaßt, die
konfiguriert ist, so daß sich
die Rillen eines Schneidemittels 22 darin drehen können, wenn
die Spitze 60 in dem Spitzenloch 58 aufgenommen
ist.
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Der
Schaft 48 weist Abmessungen auf, um in die Schaft-aufnehmende
Aushöhlung 46 der
Fräshülse 26 zu
passen, wobei die Stütze 52 und
die Befestigungsarme 70, 102 im Schlitz 76 gleiten
können, der
in dem oberen Abschnitt der Fräshülse 26 geformt
ist. Der Stift 72 weist auch Abmessungen auf, um durch
den Schlitz 76 zu passen. Diesbezüglich haben jeweils die Führungsstreifenstütze 52,
die Befestigungsarme 70, 102 der Schneidemittelstützen 64 und
die Antriebswellenausrichtungsstütze 100 eine
Dicke 94, die etwas geringer als die Breite des Schlitzes 76 ist.
In einer bevorzugten Ausführungsform
ist die Dicke 94 der Stütze 52 und
der Befestigungsarme 70, 102 0,47 cm (0,186 Zoll),
während
die Breite 96 des Schlitzes 76 0,50 cm (0,1975
Zoll) ist. Die Stütze 52 und
die Befestigungsarme 70, 102 sind unter verschiedenen
Winkelanordnungen um den Umfang des Schafts 48 vom Stift 72 angeordnet,
so dass der Schaft 48 um seine Längsachse 66 herum gedreht
werden muss, um zuerst den Stift 72 mit dem Schlitz 76 auszurichten
und dann die Stütze 52 und die
Befestigungsarme 70, 102 mit dem Schlitz 76 während der
Anordnung des Instruments 20 auszurichten.
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Unter
Bezugnahme nun auf 1 wird ein dreieckiges Fräßinstrument 20,
einschließlich
einer Fräshülse 26,
eines Fräsrahmens 24,
eines Steuerungsschaftes 42 und eines Schneidemittels 22 gezeigt.
Der Fräsrahmen 24 wird
gleitend in der Fräshülse 26 zur
wechselseitigen Bewegung entlang der Längsachse 40 der Fräshülse 26 aufgenommen.
Der Steuerungsschaft 42 wird in einer vorher gefrästen zylindrischen
Aushöhlung
aufgenommen. Der Steuerungsschaft 42 ist an eine Fräshülse 26 gekoppelt, um
die Achse 40 der Fräshülse 26 in
Relation zu der zylindrischen Aushöhlung anzuordnen. Die konische Oberfläche 44 der
Fräshülse 26 wird
in der vorher gefrästen
konischen Aushöhlung
aufgenommen. Die Probewelle 42 und die Fräshülse 26 sind
aus der Vielzahl von Probewellen und Fräshülsen ausgewählt, die auf der Größe der Reibahlen
basiert sind, die verwendet wurden, um jeweils die zylindrischen und
konischen Aushöhlungen
zu bilden.
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Der
Schaft 48 der Drahtanordnung 62 des Fräsrahmens 24 umfasst
eine Längsachse 66,
die, sobald der Schaft 48 in der Fräshülse 26 aufgenommen
ist, wie zum Beispiel in 1 gezeigt, mit der Längsachse 40 der
Fräshülse 26 übereinstimmt.
Der Schaft 48 wird so geformt, daß er darauf Markierungen 30 zur
Ausrichtung mit der Markierung 28 auf der Fräshülse 26 in
einer gut bekannten Weise umfaßt.
In der Nähe
seines distalen Endes 49 wird der Schaft 48 so
geformt, daß er
ein gewinkeltes Spitzen-aufnehmendes
Loch 58, das sich durch die Längsachse erstreckt, umfaßt. Das
Spitzen-aufnehmende
Loch 58 weist Abmessungen auf und ist konfiguriert, um
die Spitze 60 einer Reibahle oder eines Frässchneidemittels 22 zur
Drehung darin aufzunehmen. Das Spitzen-aufnehmende Loch 58 ist
konzentrisch um eine Achse 98 geformt. Veranschaulichend
bildet die Achse 98 einen Winkel 99 in Bezug auf
die Längsachse 66 des
Schafts 48. Der Winkel 99 korrespondiert zu dem
Winkel, den die Projektion mit dem Körper der Hülse der Prothese und dem Winkel
der dreieckigen Aushöhlung,
die in dem Knochen geformt werden soll, bildet. Der Winkel 99 ist
veranschaulichend 31,1°.
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Wie
zum Beispiel in 1 bis 6, 10 gezeigt,
wird die Drahtanordnung 62 des dreieckigen Fräsrahmens 24 durch
Schweißen
des Schafts 48 und der aus einem Stück geformten Führungsstreifenstütze 52 an
den Befestigungsarm 70 der Reibahlenhülsenstütze 64 und an den
Befestigungsarm 102 der Antriebswellenstütze 100 geformt.
Die Reibahlenhülsenstütze 64 ist
montiert, um die Achse 55, um die das Lager 54 konzentrisch
geformt ist, mit der Achse 99, um die das Spitzen-aufnehmende
Loch 58 geformt ist, auszurichten. Die Antriebswellenausrichtungsstütze 100 ist
montiert, um die Längsachse 105 der
Aufnahme 104 so auszurichten, dass sie parallel mit der
Längsachse 66 des
Schafts 48 ist und sich mit der Achse 55 des Lagers 54 kreuzt,
wie zum Beispiel in 10 gezeigt ist. Der Führungsstreifen 52,
die Montierungsflansche 102, 70 der Antriebswellenstütze 100 bzw.
die Reibahlenhülsenstütze 64 sind
alle ausgerichtet, wie zum Beispiel in 6 gezeigt,
so dass sie innerhalb des Kanals 76, der in der Fräshülse 26 geformt
ist, gleiten.
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Die
abgeschirmte Antriebswellenanordnung 120 umfasst einen
Antriebswellenmechanismus 122, eine Schutzhülse 124 und
eine Feder 126. Die Schutzhülse 124 ist um Abschnitte
des Antriebswellenmechanismus 122 angeordnet, die in einen
chirurgischen Einschnitt 18 eingeführt werden können. Die Feder 126 bringt
den Antriebswellenmechanismus 122 und die Schutzhülse 124 distal
dazu, den Antriebswellenmechanismus 122 zu veranlassen,
an das Frässchneidemittel 22 zu
koppeln. Wie zum Beispiel in 5 gezeigt,
umfasst der Antriebswellenmechanismus 122 eine Antriebswelle 128,
eine Führungsnase 130,
einen Haltestift 132, einen Auslöseknopf 134, eine
Stellschraube 136 und eine Vorbelastungsfeder 138.
-
Wie
im Allgemeinen in 1–5 und spezieller
in 7–9 gezeigt,
umfasst die Schutzhülse 124 einen
Körper 170 mit
einem Lumen 178, das sich längs dadurch erstreckt. Der
Körper 170 und das
Lumen 178 sind im Allgemeinen konzentrisch um eine Längsachse 172 geformt,
die sich zwischen einem distalen Ende 174 und einem proximalen
Ende 176 der Hülse 124 erstreckt.
Das Lumen 178 weist Abmessungen auf, um den zentralen Abschnitt 144 und
den distalen Abschnitt 142 der Antriebswelle 128,
die Aufnahme 104 der Antriebswellenstütze 100, die Feder 126 und
die Führungsnase 132 darin aufzunehmen.
Das Lumen 178 hat veranschaulichend einen Durchmesser 180 (5),
der geringfügig
größer als
der äußere Durchmesser 145 des
zentralen Abschnitts 144 der Antriebswelle 128,
der äußere Durchmesser 108 der
Aufnahme 104, der äußere Durchmesser
der Feder 126 und der äußere Durchmesser 160 der
Führungsnase 130 ist.
-
In
der Nähe
des proximalen Endes 176 ist der Körper 170 so geformt,
daß er
einen Griff 180 umfaßt,
um das Greifen der Hülse 124 zu
erleichtern. Das proximale Ende 176 der Hülse 124 greift
in den Auslöseknopf 134,
der sich von einer gestuften Aushöhlung, die in dem zentralen
Abschnitt 144 der Antriebswelle 128 geformt ist,
radial nach außen
erstreckt. Das distale Ende 174 ist so geformt, daß es eine
Kappe 192 umfaßt,
die Abmessungen aufweist, um eine proximale Oberfläche 53 der
Hülse 54 abzudecken.
Eine konisch zulaufende Wand erstreckt sich zwischen der Kappe 192 und
dem Rest des Körpers 170 der
Hülse 124,
um das Trauma auf das umgebende Gewebe zu vermindern, das mit der
Hülse während der
Entfernung des Frässchneidemittels 22 aus
dem Einschnitt 18 in Kontakt kommt.
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Die
Hülse 124 umfasst
einen Schlitz 182, der das Auf- und Abladen der Frässchneidemittel 22 auf den
Fräsrahmen
erleichtert. Der Schlitz 182 erstreckt sich durch den Körper 170 und
steht mit dem Lumen 178 in Verbindung. Der Schlitz 182 erstreckt
sich aufwärts
durch das Wandende 193 in einer Länge, die größer ist als der minimale Abstand
zwischen der proximalen Fläche 109 der
Antriebswellenstütze 100 und
der proximalen Wand der Hülse 54.
Der Schlitz hat eine Breite 183, die geringfügig größer als
die Dicke 94 des Befestigungsarms 102 ist, um
das Gleiten des Befestigungsarms 102 darin zu erleichtern.
In der dargestellten Ausführungsform
hat der Schlitz 182 eine Breite 183 von 0,51 cm
(0,200 Zoll).
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Ein
Frässchneidemittel 22 wird
auf den Rahmen 24 durch Zurückziehen der Hülse 124 gegen
die Vorbelastungsfeder 126 geladen, bis die Öffnung 184 der
Kerbe 186 auf der Hülse 124 mit
dem Befestigungsarm 102 auf der Antriebswellenstütze 100 des Fräsrahmens 24 ausgerichtet
ist. Sobald die Hülse 124 mit
dem Befestigungsarm 102 ausgerichtet ist, wird die Hülse 124 um
ihre Längsachse 172 gedreht, so
dass der Befestigungsarm 102 durch die Öffnung 184 der Kerbe 186 in
der Hülse 124 hindurchgeht
und darin aufgenommen wird.
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In
der dargestellten Ausführungsform
hat die Öffnung 184 eine
Breite 188, die geringfügig
größer als
die Breite 106 des Befestigungsarms 102 der Ausrichtungsstütze 100 ist.
Die Kerbe 186 hat ebenso eine Breite 190, die
sowohl größer als
die Breite 188 der Öffnung 184 als
auch die Breite 106 des Befestigungsarms 102 ist.
Die Öffnung 184 und
die Kerbe 186 sind entlang des Schlitzes positioniert,
so dass, wenn der Befestigungsarm 102 in der Kerbe 186 aufgenommen
ist, die Frässchneidemittel 22 ohne
Störung
durch die Hülse 124 oder
dem Antriebswellenmechanismus 122 auf- und abgeladen werden
können.
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Wenn
der Befestigungsarm in der Kerbe 186 aufgenommen ist, wirken
die Stütze 100 und
die Hülse 124 zusammen,
um Kräfte
zu überwinden,
die in der Vorbelastungsfeder 126 gespeichert sind und halten
die Hülse 124 und
den Wellenmechanismus 122 in einer zurückgezogenen Position, wie beispielsweise
in 2 gezeigt ist. Die Hülse 124 und der Antriebswellenmechanismus 122 sind
in dieser Zurückgezogenen
Position verriegelt, so daß die Frässchneidemittel 22 angebracht
oder abgenommen werden können.
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Die
Antriebswelle 128 und die Hülle 124 bewegen sich
beide während
des Einfügens
und Entfernens der Frässchneidemittel 22 aufwärts (indem
sie die Feder 126 zwischen der proximalen Endwand 162 des
Kugelkopfantriebs 130 und der distalen Wand 101 der
Aufnahme 104 der Antriebsstütze 100 zusammendrücken). Der
Arm 102 der Antriebsstütze 100 wird
in der Seitenöffnungskerbe 186 in
der Hülse 124 aufgenommen,
sobald die Hülse 124 um
90° (oder
weniger) gedreht ist, um die Hülse 124 und
die Antriebswelle 128 in einer zurückgezogenen Position zu verriegeln.
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Die
Schutzhülse 124 wird
von dem Fräsrahmen 24 durch
Niederdrücken
des Auslöseknopfs 134 auf
der Antriebswelle 128 entfernt, um eine Feder 138,
die darin gehalten wird, gegen die Stellschraube 136 zusammenzudrücken. Sobald
der Auslöseknopf 134 heruntergedrückt ist,
wird die Schutzhülse 124 des
Weichgewebes freigesetzt, um aufwärts und aus der Antriebswellenanordnung 122 zu
gleiten.
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Wie
zum Beispiel in 5 gezeigt, umfasst die Antriebswelle 128 einen
proximalen Abschnitt 148, einen zentralen Abschnitt 144 und
einen distalen Abschnitt 140, die alle im allgemeinen konzentrisch
um die Achse 142 geformt sind. Der zentrale Abschnitt 144 hat
einen Durchmesser 145, der größer als der Durchmesser des
proximalen Abschnitts 148 und der Durchmesser 141 des
distalen Abschnitts 140 ist. Der proximale Abschnitt 148 ist
geformt, um die Kopplung an Drehantriebsmittel, wie zum Beispiel
einen Bohrer (nicht gezeigt) zu erleichtern. Der distale Abschnitt 140 der
Antriebswelle 128 wird durch eine Öffnung aufgenommen, die durch eine
zylindrische Innenwand 103 definiert ist, die konzentrisch
um die Längsachse 105 der
Aufnahme 104 der Antriebswellenausrichtungsstütze 100 geformt ist.
Die zylindrische Innenwand 103 hat einen Durchmesser 107,
der geringfügig
größer als
der Durchmesser 141 des distalen Abschnitts 140 des
Schafts 128 ist, um zu ermöglichen, daß sich der Schaft 128 frei
darin drehen kann. Die zylindrische Innenwand 103 hat einen
Durchmesser 107, der kleiner als der Durchmesser 145 des
zentralen Abschnitts 144 ist. Daher fungiert die proximale
Wand 109 der Aufnahme 104 als eine Sperre, gegen
die die ringförmige Wand 150,
die sich zwischen dem zentralen Abschnitt 144 und dem distalen
Abschnitt 140 erstreckt, eingreift, um die distale Bewegung
der Antriebswellenanordnung 122 zu begrenzen, sobald die
Hülse 124 entfernt
wird.
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In
dem dargestellten Antriebswellenmechanismus 124 ist die
Antriebswelle 128 an ihrem distalen Ende 152 mit
der Antriebsnase 130 verbunden. Wie zum Beispiel in 5 gezeigt,
ist die Antriebsnase so geformt, daß sie eine Aushöhlung 164 umfaßt, die
sich durch ihre proximale Endwand 162 in den Körper der
Antriebsnase 130 erstreckt. Die Aushöhlung 164 weist Abmessungen
auf, um das distale Ende 152 der Antriebswelle 128 darin
aufzunehmen. Das proximale Ende der Antriebsnase 132 ist
so geformt, daß es
eine Stiftöffnung
(die durch den Stift 132 verdeckt wird) umfaßt, die
sich seitlich durch den Körper
und durch die Aushöhlung 164 erstreckt.
Das distale Ende 152 der Antriebswelle 128 ist
auf ähnliche
Weise so geformt, daß es
eine Stiftöffung
umfaßt (verdeckt
durch den Stift 132), die sich lateral durch dieses erstreckt.
Sobald das distale Ende 152 der Antriebswelle 128 in
der Aushöhlung 164 aufgenommen
ist, werden die Stiftöffnungen
ausgerichtet und ein Rückhaltestift 132,
der geeignete Abmessungen aufweist, wird durch sie eingeführt, um
die Antriebsnase 130 an die Antriebswelle 128 zu
koppeln. Der Stift 132 ist vorzugsweise an der Stelle angeschweißt, um zu
verhindern, dass der Stift 132 während der Verwendung in einer
Körperaushöhlung herausfällt.
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Das
distale Ende 156 der Antriebsnase 130 ist geformt,
um als eine mit einem Schlitz versehene Kugelkomponente einer Stift-Hohlwellenkopplung
zu dienen. Daher hat das distale Ende 156 der Antriebsnase 130 eine
halbkugelförmige
Endwand 158, durch die ein Schlitz 166 geformt
ist, um Verzweigungen 168 zu erzeugen. Der Schlitz 166 weist
eine Breite auf, die geringfügig
größer als
der Durchmesser eines Paßstifts 114 ist,
der sich quer durch eine Aushöhlung 116 erstreckt,
die in dem Kopfstück 80 des Schneidemittels 22 geformt
ist. Das Kopfstück 80,
die Aushöhlung 116 und
der Paßstift 114 des
Schneidemittels 22 und die Verzweigung 128 auf
dem kugelförmigen
distalen Ende 156 der Antriebsnase 130 kooperieren,
um eine Stift-Hohlwellenkopplung zu formen. Eine Stift-Hohlwellenkopplung
ist ein Typ einer universellen Kopplung oder eines Antriebgelenkes, das
das Antreiben des Schneidemittels 22 mit einer Antriebswelle 128 der
Antriebswellenanordnung 122 erleichtert, die eine Längsachse 142 aufweist,
welche einen Winkel 194 mit der Längsachse 113 des Schneidemittels 22 bildet.
Die Antriebswelle 128 kann an ein Schneidemittel 22 gekoppelt
sein unter Verwendung anderer Kopplungen, wie zum Beispiel einem
Hooke'schen Gelenk,
einer Stift-Kugelschaftkopplung,
einem gerillten Kugelgelenk oder dergleichen oder einem Gelenk mit
konstanter Geschwindigkeit, wie zum Beispiel verzweigte Schäfte mit
einem Gelenk, das mit einem Schlitz versehen ist, oder einer Muffenverbindung,
die sich dazwischen erstreckt, Dreifachstrangfeder, einem Rzeppa-,
einem Bendix-Weisss-Gelenk oder dergleichen.
-
Wie
zum Beispiel in den 14–16 gezeigt,
ist das Frässchneidemittel 22 eine
Reibahle, die um eine Achse 113 geformt ist, um die sie
sich dreht. Das Frässchneidemittel 22 umfasst
einen Hauptkörper 34,
ein Kopfstück 80 und
einen Paßstift 112.
Der Hauptkörper 34 umfasst
eine Spitze 60, eine Schneidefläche 78 und einen Schaft 115.
Die Spitze 60 ist konzentrisch um die Achse 113 geformt
und weist Abmessungen auf, um in einer Spitzen-aufnehmenden Aushöhlung 58 aufgenommen
zu werden. Der Schaft 113 ist konzentrisch um die Längsachse 113 geformt
und weist Abmessungen auf, um in dem Kopfstück 80, wie zum Beispiel
in 15 gezeigt, aufgenommen zu werden. Das Kopfstück 80 und
der Schaft 113 sind so geformt, daß sie eine Aushöhlung 116 mit
einer halbkugelförmigen
Endwand umfassen, um darin die halbkugelförmige Endwand 158 der
Antriebsspitze 130 aufzunehmen. Das Kopfstück 80 hat eine
zylindrische Seitenwand 81, die konzentrisch um die Achse 113 geformt
ist. Die zylindrische Seitenwand 81 hat einen Durchmesser,
der geringfügig kleiner
als der innere Durchmesser der Hülse 54 ist, so
dass das Kopfstück 80 in
der Hülse
aufgenommen werden kann. Das Kopfstück ist so geformt, daß es zwei
diametral gegenüberliegende
Montierungslöcher
(durch den Stift 114 verdeckt) umfaßt, durch die der Paßstift 114 aufgenommen
wird. Der Paßstift 114 ist
so angeordnet, daß er
sich durch die Aushöhlung 116 erstreckt,
um damit zu kooperieren, um die Stifthülse der Stift-Hohlwellenuniversalkopplung
zu bilden.
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Sobald
das Frässchneidemittel 22 in
dem Fräsrahmen 24 aufgenommen
ist, wird die Spitze 60 in dem Spitzen-aufnehmenden Loch 58 aufgenommen
und das Kopfstück 80 in
der Hülse 54 aufgenommen.
Sobald das Schneidemittel so aufgenommen ist, fällt die Achse 113 des
Schneidemittels 22 mit der Achse 99 der Spitzen-aufnehmenden Öffnung 58 und
mit der Achse 55 der Hülse 54 zusammen. Daher
formt die Achse 113 des Schneidemittels 22 einen
Winkel mit der Längsachse 66 des
Schafts 48, der mit dem Winkel 99 übereinstimmt,
und formt einen Winkel mit der Längsachse 142 der
Antriebswelle 28, der mit dem Winkel 194 übereinstimmt.
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Während des
Zusammenbaus des Instruments 20 wird das Schneidemittel 22 in
den Fräsrahmen 24 eingeführt, nachdem
der Fräsrahmen 24 in die
Fräshülse 26 eingefügt wurde.
Wie in 2 durch zwei Schneidemittel stellvertretend gezeigt
ist, ist für den
Chirurg vorzugsweise eine Familie von Schneidemitteln 22 vorgesehen,
wobei alle Elemente der Familie Lagerflächen 56 und Spitzen 60 haben,
die gleiche Abmessungen aufweisen. In allen Fällen hat die Lagerfläche 56 vorzugsweise
einen äußeren Durchmesser 110,
der größer oder
gleich wie der äußere Durchmesser 111 der
Schneidefläche 78 ist. Das
Schneidemittel 22 umfasst auch ein Kopfstück 80 mit
einer Antriebsspitzenaufnahme 112, die darin für eine Kopplung
an die distale Spitze 158 der Antriebswellenanordnung 122 zum
Drehen des Schneidemittels 22 geformt ist. Das proximale
Ende 146 der Antriebswellenanordnung 122 ist an
ein Antriebsmittel (nicht gezeigt), wie zum Beispiel einen Bohrer,
gekoppelt. Das Antriebsmittel kann von Hand betrieben oder Motor-betrieben
sein und bewegt sich mit dem Schneidemittel 22 vorwärts, sobald
dieses Mittel von dem Chirurgen durch die Verwendung der Stossplatte 50 des
Fräsrahmens 24 in
den Knochen bewegt wird.
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Wie
oben diskutiert, umfassen der Fräsrahmen 24 und
die Fräshülse 26 Anzeigen 28, 30.
Die Anzeige 30 umfasst drei Markierungen, die mit den drei
unterschiedlichen Dreiecken übereinstimmen, die
in den Figuren als klein („SML"), groß („LRG") und extra doppelt
groß („XXL") bezeichnet sind.
Es können
nach Wunsch mehr oder weniger Markierungen verwendet werden und
diese können
natürlich
anderweitig bezeichnet werden.
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Die
Markierung 28 umfaßt
beispielhaft das obere Ende der Fräshülse 26. Die Fräshülse 26 kann jedoch
andere Strukturen oder Markierungen darauf umfassen, die als Markierung 28 zur
Ausrichtung mit Markierungen 28 des Fräsrahmens 24 wirken.
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Die
Handhabung der Markierungen
28,
30 kann man am
deutlichsten in
1 sehen.
1 zeigt
die Konfiguration des Instruments
20 mit den Markierungen
28 in
Ausrichtung mit der „SML"-Markierung der Anzeige
30.
Dieses korrespondiert mit dem Schneidemittel
22, das in
dem Knochen ausreichend weit vorgedrungen ist, um eine Prothese
mit einer „kleinen" dreieckig geformten
Projektion (siehe zum Beispiel Projektion „A” der
2 in
US 5540694 ) aufzunehmen.
Wenn dies die Prothese ist, die der Chirurg verwenden möchte, würde der Schneidevorgang
zu diesem Zeitpunkt gestoppt. Wenn der Chirurg jedoch wünscht, eine
Prothese mit einer größeren dreieckig
geformten Projektion zu verwenden, würde er oder sie das Schneidemittel weiter
vorschieben, bis entweder die „LRG"- oder die „XXL"-Markierung
30 mit
der Referenzfläche
28 ausgerichtet
worden ist.
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Die
Fräshülse 26 kann
auch die Markierungen 82 umfassen, die sich auf die Geometrie
des Halses der femoralen Prothese, die implantiert werden soll,
beziehen. Wie in 2 gezeigt, sind diese Markierungen
auf den am weitesten proximalen Abschnitt 84 des großen Trochanters 86 des
Femurs des Patienten bezogen. Die Markierung, die mit dem proximalen
Abschnitt 84 ausgerichtet wird, liefert dem den Chirurgen
die Information bezüglich
der Auswahl der geeigneten Halsgeometrie für die femorale Komponente.
Zusätzliche
Bezeichnungen auf der Fräshülse 26 können miteinbezogen
werden, um die konischen Größen der
Hülse,
für die
die Fräshülse 26 geeignet
ist (siehe Bezugszeichen 88 in 1), anzuzeigen.
Ein allgemeines Bezugszeichen für
die konische Größe kann
auch auf die Fräshülse 26 (siehe
Bezugszeichen 90 in 1) aufgedruckt werden.
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Das
Gesamtverfahren, bei dem das Instrument 20 verwendet wird,
ist wie folgt. Zuerst wird ein Einschnitt 18, breit genug,
um die effektive Breite des Fräsrahmens 24 aufzunehmen,
hergestellt, durch den der Femur des Patienten durch Schneiden mit
einer geraden Reibahle vorbereitet wird, um eine erweiterte Aushöhlung und
Mittellinie für
die Aufnahme des distalen Schafts der femoralen Prothese zu erstellen.
Zweitens wird der proximale Femur mit einer konischen Reibahle gefräst, um eine
Aushöhlung
zur Aufnahme des konischen Abschnitts einer Hülse oder eines Schafts einer
Prothese zu formen. Diese konische Aushöhlung ist auf der selben Mittellinie
wie die gerade Aushöhlung
und das Fräsen
wird durchgeführt,
bis das proximale Ende der Reibahle gleich mit dem proximalen Ende
des herausgeschnittenen Femurs ist (siehe Bezugszeichen 92 in 1).
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Drittens
wird das chirurgische Instrument 20 in seiner zusammengebauten
Form, wie es in 1 gezeigt ist, in das proximale
Ende des Femurs eingebracht. Das zusammengebaute Instrument umfasst ein
Schneidemittel 22, einen Fräsrahmen 24, eine Fräshülse 26 und
einen Probeschaft 42, die geeignet für 1) die Größe der dreieckigen Projektion
der Hülse sind,
die der Chirurg implantieren möchte,
und 2) geeignet für
die geraden und konischen Aushöhlungen sind,
die im Knochen während
des ersten und zweiten Schrittes geformt werden.
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Insbesondere
wird der Durchmesser des Schneidemittels
22 ausgewählt, basierend
auf der Breite W der dreieckigen Projektion der Hülse, die
implantiert werden soll (siehe
1 in der
US-5540694 ). Die Fräshülse
26 wird
ausgewählt,
basierend auf der Größe der konischen
Reibahle, die in Schritt
2 verwendet wird. Insbesondere
hat der konische Abschnitt
44 der Fräshülse
26 den gleichen
Kegel und den gleichen maximalen Durchmesser wie die konische Reibahle.
Die Höhe
des konischen Abschnitts
44 ist vorzugsweise geringfügig kleiner
als die Höhe
der konischen Reibahle, so dass das proximale Ende des konischen
Abschnitts mit dem herausgeschnittenen Ende
92 des Femurs
ausgerichtet werden kann, ohne in der ausgeräumten konischen Aushöhlung auf
den Boden zu stoßen.
Der Probeschaft
42 wird ausgewählt, basiert auf der Größe der geraden
Reibahle, die in Schritt
1 verwendet wird, die wiederum
von dem Chirurgen basierend auf dem inneren Durchmesser des Femurs
des Patienten ausgewählt
wird.
-
Um
den Chirurgen mit der Möglichkeit
zu versehen, die fertiggestellte Prothese an die unterschiedlichen
Erfordernisse der Patienten anzupassen, werden dem Chirurgen Hülsen in
verschiedenen Größen und
Konfigurationen und femorale Prothesen mit verschiedenen proximalen
und distalen Durchmessern zusammen mit den entsprechenden Sets von
Schneidemitteln 22, Probeschäften 42, Fräshülsen 26 und
geraden und konischen Reibahlen zur Verfügung gestellt. Vorzugsweise
wird nur ein einziger Fräsrahmen 24 in
dem Gesamtsystem verwendet, derart, dass der Fräsrahmen 24 in der
Lage ist, alle Schneidemittel 22 zu akzeptieren und in
allen Fräshülsen 26 aufgenommen
zu werden.
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Das
anfängliche
Einfügen
des Instruments 20 in die Aushöhlung im Femur bringt das proximale Ende
des konischen Abschnitts 44 in Ausrichtung mit dem proximalen
Ende 92 des herausgeschnittenen Femurs. An diesem Punkt
kann der Chirurg Markierungen 82 verwenden, um seine oder
ihre Auswahl einer Halsgeometrie für die femorale Prothese zu
bestätigen.
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Das
Schneidemittel 22 wird dann durch die Antriebswellenanordnung 122,
die an das Antriebsmittel (nicht gezeigt) gekoppelt ist, gedreht,
während der
Fräsrahmen 24 entlang
der Längsachse 40 der Fräshülse 26 bewegt
wird. Dieser Vorgang wird fortgeführt, bis die entsprechende
Markierung 30 auf dem Fräsrahmen 24 mit der
Bezugsfläche 28 ausgerichtet
ist, d. h. bis die „LRG"-Markierung ausgerichtet
ist, wenn die Hülse,
die eingefügt
werden soll, eine „LRG" Dreiecks-Projektion
hat. In einigen Fällen kann
die ursprüngliche
Wahl der Dreiecks-Projektion zu klein sein, um den harten Knochen
des Patienten an dem proximalen Ende des Femurs zu erreichen, wodurch
das Schneiden der dreieckigen Aushöhlung zur nächsten Indexmarkierung fortgeführt würde und eine
weitere Bewertung an diesem Punkt ausgeführt würde. Falls es an diesem Punkt
geeignet ist, würde eine
Hülse mit
einem dreieckigen Abschnitt, der der Indexmarkierung 30 entspricht,
bis zu der das Schneiden fortgeführt
wurde, verwendet werden. Abhängig
von den Umständen,
können
alle oder Abschnitte des Vorgangs wiederholt werden, bis eine geeignete
Anpassung erreicht ist.
-
Das
Instrument 20 wird aus dem Femur des Patienten durch gerades
Herausziehen des Fräsrahmens 24 unter
Verwendung der Stossplatte 50 entfernt, während sich
die Stossplatte 50 gedreht wird, um das Eingreifen des
Stifts 72 in die Oberfläche 74 der
Fräshülse 26 zu
gewährleisten.
Ein leichtes Schlagen auf die Stossplatte von unten mit einer Hand,
einem Hammer oder einem anderen Instrument ist üblicherweise ausreichend, um
die Fräshülse 26 aus
dem Knochen des Patienten frei zusetzten, wobei die vollständige Entfernung
des Instruments 20 möglich
wird. Danach folgt die Implantation der femoralen Prothese.
-
Das
Instrument 20 wird unter Verwendung herkömmlicher
Techniken, die bei der Herstellung von chirurgischen Instrumenten
verwendet werden, hergestellt. Auf die gleiche Weise setzt sich
das Instrument 20, mit Ausnahme der Hülse, aus herkömmlichem
rostfreien Stahl oder anderen Materialien, die für die Herstellung von chirurgischen
Instrumenten verwendet werden, zusammen. Veranschaulichend wird
die Hülse 124 aus
einem Verbundmaterial, wie zum Beispiel dem, welches unter dem Handelsnamen
Celcon verkauft wird, oder einem anderen geeigneten Material hergestellt.
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Obwohl
die abgeschirmte Antriebswellenanordnung 120 parallel zu
dem Schaft 48 orientiert gezeigt wurde, kann die abgeschirmte
Antriebswellenanordnung unter einem anderen Winkel in Bezug auf den
Schaft 48 orientiert sein. Der Fachmann wird erkennen,
daß sich
die vollständigen
Vorteile der Reduzierung der Länge
des Einschnitts offenbaren, wenn die abgeschirmte Antriebswellenanordnung
sich nach innen neigt (von distal nach proximal). Bei einem derartigen
Winkel könnte
die Hülse 124 sogar von
der Antriebswellenanordnung 22 entfernt werden. Sobald
jedoch das Neigen nach innen zunimmt, wird der Fachmann erkennen,
dass die Komplexität der
Kopplung zwischen der Antriebswelle 128 und dem Frässchneidemittel 22 vermutlich
zunehmen wird, was in einem Verlust des Vorteils resultiert, in der
Lage zu sein, eine einfache Stift-Hohlwellenkopplung zu verwenden. Die
abgeschirmte Antriebswelle 120 oder eine nichtabgeschirmte
Antriebswelle 128 kann sich in Bezug auf den Schaft 48 nach
außen (von
distal nach proximal) neigen. Der Fachmann erkennt, dass, sobald
das Neigen nach außen
zunimmt und eine Situation erreicht wird, bei der sich die Antriebskraft
um die Achse 113 des Schneidemittels 22 dreht,
der Umfang in dem die Größe des Einschnitts 18 vermindert
werden kann, kleiner wird, was zu größeren Einschnitten 18 führt. Auch
der Umfang in dem die Größe des Einschnitts 18 vermindert
werden kann, wird kleiner, was zu größeren Einschnitten 18 führt, da
die Abschirmung zwischen der Antriebswelle 128 und dem
Weichgewebe entfernt wird.
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Obgleich
die Erfindung in Hinsicht auf die Implantation des femoralen Abschnittes
einer Hüftprothese
beschrieben wurde, kann sie auch mit Prothesen für andere Gelenke, wie zum Beispiel
die Schulter, das Knie oder den Ellbogen, verwendet werden.