DE69022973T2

DE69022973T2 - Fräser und Führung für die Bahn der Kniescheibe.

Info

Publication number: DE69022973T2
Application number: DE69022973T
Authority: DE
Inventors: Bradley James Coates
Original assignee: Wright Medical Technology Inc
Current assignee: Wright Medical Technology Inc
Priority date: 1990-01-09
Filing date: 1990-12-27
Publication date: 1996-05-30
Anticipated expiration: 2010-12-28
Also published as: US5035699A; EP0441059A1; DE69022973D1; JPH04297254A; EP0441059B1; ES2077654T3; CA2033547A1; JP3259965B2

Description

Diese Erfindung betrifft eine chirurgische Vorrichtung zum Gebrauch durch orthopädisch tätige Chirurgen, nützlich bei der Implantation distaler Oberschenkelknieprothesen, insbesondere in Fällen, in denen eine Kniescheibenprothese implantiert wird.
Chirurgische Instrumente für verschiedene oder resezierende Operationen, erforderlich für die Implantation von prothetischen Geräten, wurden entwickelt, um Orthopäden/Chirurgen zu helfen, die notwendigen Schneidschritte exakt auszuführen. Ein Beispiel ist die im US- Patent Nr. 4.721.104 von Kaufmann und Whiteside beschriebene Ausrüstung. In diesem Patent ist ein Oberschenkelknochen zuschneidendes Gerät beschrieben, welches einen geraden Schlitz für das Schneiden einer relativ tiefen Aussparung für eine intercondulär stabilisierende Aufnahme eines Knieimplantates aufweist. Das Patent veröffentlichte jedoch keine Schneidführung, welche eine gekrüinmte Führung hat, die nützlich ist für das Herausarbeiten einer Nut, um eine Kniescheibenführung an solch einer Prothese anzubringen.
Bisher war es für einen Chirurgen allgemein üblich, eine Kniescheibenführungsnut in einem resezierten distalen Oberschenkelknochen zu formen, wenn die aufgrund der Art der implantierten Knieprothese notwendig war, durch den Gebrauch verschiedener Schneid- oder Schleifwerkzeuge oder -instrumente ohne Hilfe irgendeiner Art von Positionierungs- oder Führungsinstrument. Für Design und Sitz einer Prothese ist es wichtig, die ursprüngliche Patella/Oberschenkel/Gelenk- Linie beizubehalten, um eine übermäßige Belastung der Kniescheibe und ihres Bindegewebes zu vermeiden. Es bestand Bedarf an einem verbesserten System für die genaue Platzierung und genaues Schneiden einer Nut um den Kniescheibenführungsteil der Prothese aufzunehmen, um den genauen Sitz der Prothese für das Langzeittragen und die Stabilität der Kniescheibenprothese zu sichern. Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung, die diesen Bedarf decken soll.
Im besonderen betrifft die Erfindung eine chirurgische Vorrichtung für das genaue Positionieren und Schneiden einer Kniescheibennut in einen resezierten distalen Oberschenkelknochen, welche in Kombination aufweist ein im wesentlichen U-förmiges Führungselement, welches derart ausgebildet ist, daß es über das distale Ende des resezierten Oberschenkelknochens und über die vordere und hintere Oberfläche desselben paßt und ein Schneidwerkzeug, welches derart ausgebildet ist, daß es sich entlang einer durchgehenden zentralen Längsöffnung des Führungselementes bewegen kann, um eine Vertiefung zu schneiden, um eine Kniescheibenführung entlang der zentral distalen und vorderen Seite des resezierten Oberschenkelknochens zu erhalten. Die vordere und hintere Oberfläche des Führungselementes ist mit einem Paar gekrümmter paralleler Schienen versehen, einer auf jeder Seite der zentralen Öffnung. Die Führungen erstrecken sich mindestens über die Länge der zu schneidenden Kniescheibennut und liefern eine Hilfe für das Führen eines Schneidwerkzeuges. Solch ein Schneidwerkzeug kann entweder handbetrieben oder von einer motorangetriebenen Bauart sein. Die vorliegende Erfindung sieht in einer weiteren Ausführung ein verbessertes rotierendes Schneidwerkzeug für den Gebrauch in Verbindung mit einem Führungselement vor. In jedem Fall ist solch ein Schneidwerkzeug mit einer Schneidfläche versehen, gewöhnlich konvex geformt, welche derart ausgebildet ist, daß sie in die zentrale Öffnung der Führung paßt für den Zweck des Schneidens oder Abschleifens einer Kniescheibennut in den besagten Oberschenkelknochen. Solch ein Werkzeug ist auch mit im Abstand gehaltenen Führungseingriffsflächen ausgestattet, um die Öffnung zu überbrücken. Jede der Führungseingriffsflächen ist derart ausgebildet, daß sie eingreifen und sich entlang einer der besagten Führungen bewegen kann, was dem Schneidwerkzeug ermöglicht, akkurat entlang des gewünschten Teiles des resezierten Oberschenkelknochens geführt zu werden. Ein wichtiger Vorteil der Erfindung liegt in der Fähigkeit, die Tiefe des Kniescheibenführungskanals genau zu kontrollieren.
Nach der vorliegenden Erfindung ist hier vorgesehen eine chirurgische Vorrichtung zum exakten Positionieren und Schneiden einer Kniescheibennut in einen resezierten distalen Oberschenkelknochen, welche in Kombination aufweist:
ein im wesentlichen U-förmiges Führungselement (10, 110, 210), das in seiner Ausbildung an das aufzunehmende distale Ende eines resezierten Oberschenkelknochens (11) angepaßt ist, wobei in dem Führungselement (10, 110, 210) zum Freigeben der Sicht auf Teile des resezierten Oberschenkelknochens (11) eine durchgehende zentrale Längsöffnung (23) vorhanden ist, die Oberflächen (16, 18; 116, 118; 216, 218) des genannten Elements (10, 110, 210) an beiden Seiten der genannten Öffnung (23) mit je einer Führung (20, 21; 120, 122; 220, 222) versehen sind und diese Führungen parallel zueinander verlaufen, und
ein Schneidwerkzeug (30, 60, 130, 230), das mit einer Schneidfläche (32, 61, 132, 232) versehen ist, welches in die zentrale Öffnung eingepaßt ist zum Zweck des Hineinschneidens oder Hineinschleifens in den Oberschenkelknochen (11) oder zum Abtragen des Oberschenkelknochens (11) während der Bewegung des Werkzeuges (30, 60, 130, 230) entlang der Öffnung (23), wobei das Werkzeug (30, 60, 130, 230) an beiden Seiten der Öffnung (23) mit je einer Führungseingriffsfläche (40, 42; 64, 66; 140, 142; 240, 242) versehen ist und jede dieser Flächen (40, 42; 64, 66; 140, 142; 240, 242) zum Eingreifen und Bewegen entlang einer der Führungen (20, 21; 120, 122; 220, 222) ausgebildet ist, wobei erfindungsgemäß das Führungselement (10, 110, 210,) an die resezierten vorderen und hinteren Oberflächen des distalen Endes des resezierten Oberschenkelknochens (11) angepaßt ist, wobei die zentrale Öffnung (23) die zentralen distalen und vorderen Teile des resezierten Oberschenkelknochens (11) unbedeckt, die Führungen (20, 21; 120, 122; 220, 222) gekrümmt ausgebildet und auf den vorderen distalen Flächen (16, 18; 116, 118; 216, 218) des Elements (10, 110, 210,) vorgesehen sind, die Länge der genannten Führungen (20, 21; 120, 122; 220, 222) mindestens der Länge der gewünschten Kniescheibennut entspricht und das Schneidwerkzeug (30, 60, 130, 230) als Kniescheibennutschneidwerkzeug ausgeführt ist.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung enthalten die vorstehend beschriebenen Führungen sich längs erstreckende Ausnehmungen, welche in die Oberflächen des besagten Führungselementes (10, 210) benachbart zu der zentralen Öffnung (23) eingeschnitten sind.
Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfassen die oben beschriebenen Führungen herausragende Schienen (120, 122) die sich entlang der Oberflächen (118, 116) des besagten Führungselementes (110) benachbart zur besagten zentralen Öffnung (23) erstrecken.
Die zuvor beschriebenen, sich längs erstreckenden Ausnehmungen (20, 21, 220, 222) haben bevorzugt die Form von sich entlang der Kanten der besagten zentralen Öffnung (23) erstreckenden Absätzen (20, 21).
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführung der Erfindung ist die distale Oberfläche (12) des Führungselementes (10) beiderseits der zentralen Öffnung (23) mit je einer Bohrung (25, 26) versehen, die zur Befestigung des Führungselementes (10) an der resezierten distalen Knochenoberfläche (11) mittels Knochenschrauben oder Nägeln dient, und die Bohrungen (25, 26) so angeordnet sind, daß sie mit der Position von Befestigungszapfen übereinstimmen, die an der Oberschenkelprothese angeordnet sind, welche an den resezierten Oberschenkelknochen zu befestigen ist.
Die Erfindung wird nachstehend erläutert mit Hinweis auf die folgenden detaillierten Beschreibungen und Zeichnungen, worin:
Figur 1 eine perspektivische Darstellung der Schneidführung dieser Erfindung ist, welche derart gestaltet ist, daß sie über das distale Ende des resezierten Oberschenkelknochens paßt,
Figur 2 eine Seitenansicht ist, welche den Gebrauch der Führung dieser Erfindung darstellt, platziert auf einem Oberschenkelknochen in Verbindung mit einem Schneidwerkzeug,
Figur 3 eine Schnittzeichnung der Schneidführung (10) der Figur 1 ist, der Schnitt verläuft entlang der Linie 3-3 der Figur 2,
Figur 4 eine Schnittzeichnung des Schneidwerkzeuges ist, dargestellt in Abbildung 2; der Schnitt verläuft entlang der Linie 4-4,
Figur 5 eine Seitenansicht eines alternativen Schneidwerkzeuges ist, welches elektrisch betrieben werden kann und in Verbindung mit der Schneidführung dieser Erfindung verwendet werden kann,
Figur 6 eine Schnittzeichnung einer weiteren Ausführung der Erfindung ist; die Schnittlage entspricht der der Figur 3,
Figur 7 eine Schnittzeichnung einer noch anderen Ausführung ist; die Schnittführung entspricht der der Figur 3 und
Figur 8 eine Seitenansicht einer weiteren Ausführung eines elektrisch betriebenen rotierenden Schneiders zum Gebrauch in Kombinatin mit einer Führung entsprechend der Erfindung ist, teilweise im Schnitt dargestellt.
Im einzelnen auf die Zeichnungen bezogen ist in Figur 1 ein Schneidführungselement 10 von im allgemeinen U-förmiger Gestalt zu sehen, welches ein Teil 12 hat, das derart gestaltet ist, daß es über das distale Ende des resezierten Oberschenkelknochens 11 paßt, wie in Figur 2 gezeigt. Das Ende 14 ist so gestaltet, daß es auf die hintere Seite des resezierten Oberschenkelknochens paßt, und besteht aus zwei Schenkeln, welche so gestaltet sind, daß sie über die mediale und laterale Kondule des Oberschenkelknochens passen. Die vordere Seite der Schneidführungsvorrichtung besteht aus den Enden 16 und 18, welche eine Fortführung des die distale Fläche berührenden Teils 12 sind und so gestaltet sind, daß sie eng über die vordere Seite des resezierten Oberschenkelknochens passen, wie in Figur 2 dargestellt. Die Absätze 20 und 21 sind eingeschnitten oder eingearbeitet in die zentralen Kanten der Enden 16 und 18 der Vorrichtung, um eine gekrümmte Führung zu bilden, in der die Schneidvorrichtung während der Dauer der Schneidverfahren bewegt werden kann. Der zentrale Teil der Schneidführung 10 besteht aus einer länglichen Öffnung 23, welche mindestens die distale und vordere Ansicht auf den resezierten Oberschenkelknochen freigibt, so daß eine Kniescheibennut hier eingefräst werden kann. Die Verbindungsteile 22 und 24 dienen dazu, das Gerät zu einer einheitlichen Struktur zu verbinden. Die distalen Flächen der Verbindungsteile können auch gekrümmt sein, wie es mit Element 24 dargestellt ist, um Platz für das Schneidwerkzeug während des Gebrauchs zu schaffen.
Die Löcher 25 und 26 sind vorzugsweise in den distalen Bereich der Fläche des Teils des Führungsteils eingelassen, um die Befestigung der Führung am resezierten Oberschenkeiknochen zu ermöglichen. Diese Löcher können genutzt werden, um Löcher mit Genauigkeit in den Oberschenkelknochen zu bohren für den Zweck des Einbringens eines Verankerungsstiftes, um die Führung am Oberschenkelknochen zu fixieren. Die Löcher sind derart angeordnet, daß sie die Verankerungszapfen des aktuellen Implantates aufnehmen.
Wie am besten in Figur 2 zu sehen, kann das handbetriebene Schneidwerkzeug 30 in Verbindung mit Schneidführung 10 verwendet werden. Werkzeug 30 ist mit einem im allgemeinen konvex geformten Schneidteil 32 versehen, die Schnittansicht dessen ist in Figur 4 zu sehen. Eine Reihe von Schneidzähnen 34 ist entlang der Länge der Schneidfläche 32 angeordnet. Die Kanten der Fläche 32 sind mit Absätzen 40 und 42 entlang der gesamten Länge derselben versehen. Die Absätze 40 und 42 fungieren als Führungseingriffsmittel, so daß das Schneidwerkzeug 10 entlang einer gewünschten zentralen Bahn bewegt werden kann, um das Ausschneiden einer Kniescheibenaussparung in der distalen vorderen Fläche des Oberschenkelknochens 11 zu bewirken. Mit der Ausführung der Abbildung 2 kann der Chirurg von Hand, die Handgriffe 36 und 38 nutzend, das Schneidwerkzeug 30 in der Führung 10 hin und her bewegen.
In der Ausführung der Figur 5 wird ein alternatives Schneidwerkzeug 60 angewandt, welches mit einer ringförmigen, konvex geformten Schneidfläche 61 versehen ist. Die Fläche 61 ist auf ihrem Umfang mit einer Reihe Schneidzähne 62 ausgestattet, für den Zweck der Resektion des Oberschenkelknochens 11. Die Bunde 64 und 66 sind an den entgegengesetzten Enden der Schneidfläche vorgesehen, so daß das Schneidwerkzeug 60 entlang der Führungen 20 und 21 der Schneidführung bewegt werden kann. Die Welle 63 ist so ausgestattet, daß das Werkzeug 60 durch konventionelles Drehwerkzeug (nicht gezeigt) betrieben werden kann, so daß es rotiert wie durch Pfeil 68 gekennzeichnet.
Die Figuren 6 und 7 stellen alternative Ausführungen der Führungskontruktionen mit entsprechend modifizierten Führungseingriffsflächen am Schneidwerkzeug dar. Zunächst einmal ist in Figur 6 ein modifiziertes Schneidführungselement 110 zu sehen, welches vordere Schenkel 114 und hintere Elemente 116 und 118 hat; die an die dazwischen liegende zentrale Öffnung angrenzenden Flächen derselben sind mit erhabenen Schienenführungselementen 120 und 122 ausgestattet. Wie auch in Figur 6 zu sehen, ist der Schneider 130 mit Führungseingriffsnuten 140 und 142 ausgestattet, welche derart ausgebildet sind, daß sie die erhabenen Schienenführungselemente in Eingriff bringen und den Schneider 130 in einer geeigneten Bahn führen, um eine Kniescheibennut zu bilden.
Die Figur 7 zeigt in analoger Weise eine überarbeitete Ausführung, in welcher die Aussparungen 220 und 222 die Führungshilfen in der hinteren Fläche 216 und 218 des Führungselementes 210 bilden. In diesem Aufbau umfassen die Führungseingriffsteile 240 und 242 des Schneidwerkzeuges 230 Führungseingriffsvorsprünge an den Flanschen, welche beidseits der Schneidfläche 23 vorgesehen sind. Ansonsten haben die Ausführungen der Figuren 6 und 7 analoge Komponenten zu denen, die in den Figuren 1 bis 5 gezeigt wurden.
Figur 8 zeigt eine bevorzugte Ausführung eines rotierenden Schneidwerkzeuges für den Gebrauch in Verbindung mit der Kombination dieser Erfindung. In dieser Ausführung ist dieses Schneidelement motorbetrieben, während die Führungsangriffsflächen frei sind, so daß sie unabhängig davon rotieren können. Ein Handgriff 72 ist drehbar an einem Ende der motorbetriebenen Welle 74 angebracht, zum Beispiel durch eine Schraube 70. Der Handgriff 72 kann aus Polytetrafluoräthylen oder anderem Material mit geringem Reibungskoeffizienten gefertigt sein. Ein Schneidwerkzeug 80, ausgestattet mit Schneidzähnen 81, ist an der Welle 74 mit Hilfe einer Stiftschraube 78 angebracht. An jeder Seite des Schneidelementes 80 befindet sich eine Vertiefung oder Bahn, welche eine Kugellagerung enthält, was den Führungseingriffsscheiben 75 und 76 erlaubt, unabhängig von der Welle 74 zu rotieren. Entsprechende mechanische Verbindungsstücke, wie ein Federring 79, der in eine Nut auf der Welle 74 passen kann, werden benutzt, um den Schneider auf der Ausgangsposition auf der Welle zu halten. Die motorbetriebene Welle 74 ist mit einem geeigneten Kopplungsstück versehen, um die Befestigung an einer Rotationsantriebsvorrichtung zu gestatten. Zum Beispiel kann in der 82 ein "Hudson (R)" sein, welches mit einem Reibantrieb verbunden ist.
Die in den Bahnen 77 gezeigten Kugellagerungen können z. B. durch Polytetrafluoräthylenscheiben oder andere Scheiben mit geringem Reibungskoeffizienten, wie Ultrahochmolekulargewichtpolyäthylen oder Nylon oder ähnlichem ersetzt werden.
Es wurde herausgefunden, daß durch den Fakt, daß die Scheiben 75 und 76 frei von der Motorwelle 74 drehbar sind, der Schneider 80 nicht aus der Führung springt, wenn die Welle unvorsichtig gedreht wird. Kräftiges Ziehen des Schneiders entlang der Führung und exzessiver Verschleiß der Führung werden ebenso durch diese bevorzugte Ausführung vermieden
Bei der Anwendung dieser Erfindung würde ein Chirurg dem normalen Vorgehen folgen für die Resektion des distalen Oberschenkelknochens, welcher auf eine Größe reseziert würde, die den Dimensionen der benutzten Führungseinheit 10 angepaßt ist. Im allgemeinen kann der Chirurg einen verbleibenden Teil der Kniescheibenführung zwischen den resezierten Kondylen wahrnehmen und das Führungselement 10 auf solch eine Führung zentrieren. Im Falle, daß die Führung nach der Resektion nicht ausreichend sichtbar ist, würde der Chirurg die Führung 10 selbst auf die hinteren Kondylen zentrieren. Das Führungselement 10 würde dem Chirurgen im allgemeinen in einer Anzahl verschiedener Größen bereitgestellt werden, welche zu den entsprechenden Implantatgrößen, die dem Chirurgen zur Verfügung stehen, passen. Die Ausschneidung einer Nut durch das Schneidwerkzeug zu der durch die Führung zugelassenen Tiefe wird eine geeignete Tiefe und Platzierung der neu geformten Kniescheibenführung sichern.

Claims

1. Chirurgische Vorrichtung zum exakten Positionieren und Schneiden einer Kniescheibennut in einen resezierten distalen Oberschenkelknochen, welche in Kombination aufaufweist

ein im wesentlichen U-förmiges Führungselement (10, 110, 210), das in seiner Ausbildung an das aufzunehmende distale Ende eines resezierten Oberschenkelknochens (11) angepaßt ist, wobei in dein Führungselement (10, 110, 210) zum Freigeben der Sicht auf Teile des resezierten Oberschenkelknochens (11) eine durchgehende zentrale Längsöffnung (23) vorhanden ist, die Oberflächen (16, 18; 116, 118; 216, 218) des genannten Elements (10, 110, 210) an beiden Seiten der genannten Öffnung (23) init je einer Führung (20, 21; 120, 122; 220, 222) versehen sind und diese Führungen parallel zueinander verlaufen, und

ein Schneidwerkzeug (30, 60, 130, 230), das mit einer Schneidfläche (32, 61, 132, 232) versehen ist, welches in die zentrale Öffnung eingepaßt ist zum Zweck des Hineinschneidens oder Hineinschleifens in den Oberschenkelknochen (11) oder zum Abtragen des Oberschenkelknochens (11) während der Bewegung des Werkzeuges (30, 60, 130, 230) entlang der Öffnung (23), wobei das Werkzeug (30, 60, 130, 230) an beiden Seiten der Öffnung (23) mit je einer Führungs-/Eingriffs-Fläche (40, 42; 64, 66; 140, 142; 240, 242) versehen ist und jede dieser Flächen (40, 42; 64, 66; 140, 142; 240, 242) zum Eingreifen und Bewegen entlang einer der Führungen (20, 21; 120, 122; 220, 222) ausgebildet ist,

dadurchgekennzeichnet , daß das

Führungselement (10, 110, 210) an die resezierten vorderen und hinteren Oberflächen des distalen Endes des resezierten Oberschenkeiknochens (11) angepaßt ist, wobei die zentrale Öffnung (23) die zentralen distalen und vorderen Teile des resezierten Oberschenkeiknochens (11) unbedeckt läßt, die Führungen (20, 21; 120, 122; 220, 222) gekrümmt ausgebildet und auf den vorderen und distalen Flächen (16, 18; 116, 118; 216; 218) des Elements (10, 110, 210) vorgesehen sind, die Länge der genannten Führungen (20, 21; 120, 122; 220, 222) mindestens der Länge der gewünschten Kniescheibennut entspricht und das Schneidwerkzeug (30, 60, 130, 230) als Kniescheibennut Schneidwerkzeug ausgeführt ist

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Führungen sich längs erstreckende Ausnehmungen (20, 21; 220, 222) aufweisen, die neben der zentralen Öffnung (23) in die Flächen (18, 16; 218, 216) des Führungselementes (10; 210) eingelassen sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Führungen herausragende Schienen (120, 122) aufweisen, die sich neben der zentralen Öffnung (23) entlang der Flächen (118, 116) des Führungselementes (110) erstrecken

4. Vorrichtung nach Anspruch 2, wobei die Ausnehmungen die Form von Absätzen (20, 21) besitzen, die sich längs der Kanten der zentralen Öffnung (23) erstrecken.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die distale Oberfläche (12) des Führungselementes (10) beiderseits der zentralen Öffnung (23) mit je einer Bohrung (25, 26) versehen ist, die zur Befestigung des Führungselementes (10) an der resezierten distalen Knochenoberfläche (11) mittels Knochenschrauben oder Nägeln dient, und die Bohrungen (25, 26) so angeordnet sind, daß sie mit der Position von Befestigungszapfen übereinstimmen, die an der Oberschenkelprothese angeordnet sind, welche an dem resezierten Oberschenkelknochen zu befestigen ist.