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Führungssystem
zum Fräsen
von Knochen
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Diese
Erfindung betrifft Instrumente zum Schneiden einer ebenen Oberfläche auf
einem Knochenteil unter Verwendung einer Fräsvorrichtung.
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Hintergrund der Erfindung
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Chirurgische
Verfahren zum Entfernen eines schadhaften Gelenks und Ersetzen mit
einem Prothesengelenk sind wohlbekannt. Die Entfernung eines Teils
eines Knochengewebes ist häufig
notwendig, um das Prothesengelenk aufzunehmen. Herkömmliche
Knochenschneidverfahren verwenden sich hin- und herbewegende Sägen und
Führungsinstrumente,
welche das Sägeblatt
ausrichten und führen,
um den gewünschten
Schnitt zu erzeugen. Herkömmliche
Führungsinstrumente
müssen
richtig an dem Knochen selbst ausgerichtet und befestigt werden,
um sicher zu stellen, daß das
Schneidverfahren eine passende Gelenkoberfläche für die Befestigung des Prothesengelenks
herstellt. Wenn die Schnittführung
einmal richtig an dem Knochen ausgerichtet und befestigt ist, sind
häufig
kleine Einstellungen der Ausrichtung und Position des Führungsinstruments
relativ zu dem Knochen wünschenswert.
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Fräsvorrichtungen
wurden entwickelt, um Gelenkoberflächen auf Knochen zu fräsen. Bisher verwenden
die Fräsvorrichtungen
an dem Knochen befestigte Ausrichtungsführungsinstrumente, um die Fräsvorrichtung
zu positionieren und über
die Knochenoberfläche
zu führen.
Im allgemeinen enthalten die Fräsführungsinstrumente
Schablonen, die eine Spur haben, um die Welle der Fräsvorrichtung
aufzunehmen. Wiederum werden häufig
seitliche Einstellungen gewünscht,
wenn die Fräsführungsinstrumente
einmal ausgerichtet und befestigt sind, und herkömmliche Fräsführungsinstrumente müssen neu ausgerichtet
und neu befestigt werden, um Feineinstellungen Rechnung zu tragen.
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US-A-5,235,988
offenbart eine Vorrichtung zum Ermitteln der Oberflächenkontur
von Körperöffnungen.
Sie weist einen Körper
und einen axial durch den Körper
verschiebbaren Indikator auf. Die Vorrichtung kann verwendet werden,
um Frästiefen
zu messen.
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Das
Tiefenmeßgerät zeigt
den Chirurgen die Frästiefe
an, an der die Bezugsfläche
positioniert ist. Das Tiefenmeßgerät weist
einen Körper
und eine ausziehbare Anzeige auf, die axial durch den Körper verläuft. Der
Meßgerätkörper ist
auf der Bezugsfläche
positioniert, wobei das Kontaktende der Anzeige durch die Spur verläuft um mit
dem Knochen in Eingriff zu stehen. Eine Tiefenmessung kann von dem Abschnitt
der Anzeige erhalten werden, der sich oberhalb des Meßgerätkörpers erstreckt.
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Kurze Beschreibung der
Zeichnungen
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1 ist
eine perspektivische Vorderansicht einer Ausrichtungsführung außerhalb
des Marks, einer Schablone und einer Ausführungsform einer erstellbaren
Fräsenbasiseinheit.
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2 ist
eine Vorderansicht der Ausrichtungsführung außerhalb des Marks und einer
Bezugsführung
relativ zu einem (in gestrichelten Linien gezeigten) Schienbein.
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3 ist
eine Seitenansicht der Bezugsführung
und einer Ausrichtungsführung,
die die Position der Bezugsführung
relativ zu einem Schienbeinkopf zeigt.
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4 ist
eine perspektivische Ansicht der Bezugsführung.
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5 ist
eine Draufsicht der Bezugsführung und
der Ausrichtungsführung,
die die Position der Bezugsführung
relativ zu einem (in gestrichelten Linien gezeigten) Schienbeinkopf
zeigt.
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6 ist
eine Draufsicht eines Abmessungsmeßgeräts relativ zu einem (in gestrichelten
Linien gezeigten) Schienbeinkopf.
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7 ist
eine Seitenansicht eines relativ zu einem (in gestrichelten Linien
gezeigten) Schiebeinkopf gezeigten Abmessungsinstruments.
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8 ist
eine perspektivische Ansicht eines Frästiefen-Meßgeräts der Erfindung.
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9 ist
eine Vorderansicht des Frästiefen-Meßgeräts.
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10 ist
eine entlang der Linie 10-10 von 9 genommene
Schnittansicht des Frästiefen-Meßgeräts.
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11 ist
eine Explosionsansicht des Frästiefen-Meßgeräts.
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12 ist
eine Draufsicht einer Schablone, die über der einstellbaren Fräsenbasiseinheit
und der Ausrichtungsführung
eingepaßt
ist.
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13 ist
eine Teilvorderansicht der Schablone, der einstellbaren Fräsenbasiseinheit
und des oberen Teils der Ausrichtungsführung, die mit dem (in gestrichelten
Linien gezeigten) Schienbein verbunden ist.
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14 ist
eine Vorderansicht des Tiefenmeßgeräts, das
auf einer Schablone und der einstellbaren Fräsenbasiseinheit positioniert
ist.
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15 ist
eine Explosionsansicht einer einstellbaren Fräsenbasiseinheit.
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16 ist
eine perspektivische Ansicht eines an der einstellbaren Fräsenbasiseinheit
befestigten Ablenkschirms.
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17 zeigt
eine zweite Ausführungsform der
einstellbaren Fräsenbasiseinheit.
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18 ist
eine Draufsicht der einstellbaren Fräsenbasiseinheit von 17.
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19 ist
eine entlang der Linie 19-19 von 18 genommene
Schnittansicht der einstellbaren Fräsenbasiseinheit.
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20 ist
eine Vorderansicht der einstellbaren Fräsenbasiseinheit von 17,
wobei die Basis auf eine Seite des Schieberkopfes verschoben ist.
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21 ist
eine Seitenansicht der einstellbaren Fräsenbasiseinheit von 17,
wobei die Basis von dem Schieberkopf weg verschoben ist.
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22 ist
eine Vorderansicht der einstellbaren Fräsenbasiseinheit von 17,
wobei die Basis auf die entgegengesetzte Seite des Schieberkopfes verschoben
ist.
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23 ist
eine Seitenansicht der einstellbaren Fräsenbasiseinheit von 17,
wobei die Basis so verschoben ist, daß es an den Schieberkopf stößt.
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Beschreibung der bevorzugten
Ausführungsform
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Die
hier beschriebenen Ausführungsformen sollen
weder erschöpfend
sein noch die Erfindung auf die exakten offenbarten Formen einschränken. Sie
sind ausgewählt
und werden beschrieben, um die Prinzipien der Erfindung und ihre
Anwendung und praktische Verwendung zu erklären, um andere Fachleute in
die Lage zu versetzen, ihre Lehren zu nutzen.
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1 – 16 zeigen
ein Schienbein-Fräsführungssystem.
Das Schienbein-Fräsführungssystem
hat eine Vielfalt an einzelnen Bestandteilen, welche umfassen: eine
Schienbeinausrichtungsführung 10 außerhalb
des Marks, eine einstellbare Fräsenbasiseinheit 40,
ein Frässchablone 80,
ein Abmessungsmeßgerät 90 und
ein Frästiefenmeßgerät 100. Alle
der einzelnen Bestandteile sind aus geeigneten Materialien aufgebaut,
die ermöglichen,
daß die
Bestandteile wiederverwendbar sind und sterilisiert werden.
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Ausrichtungsführung außerhalb
des Marks
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Wie
in 1 und 2 gezeigt, hat die Schienbeinausrichtungsführung 10 außerhalb
des Marks eine herkömmliche
Teleskopkonstruktion und enthält
ein ausziehbares oberes Glied 20, das verschiebbar in ein
rohrförmiges
unteres Glied 12 eingepaßt ist. Das untere Glied 12 hat
einen Längsschlitz 13 und
endet in einem spitzen Ende 14. Das untere Glied 12 umfaßt eine einstellbare
Platte 16 und eine Verbindungslasche 17 zum Befestigen
des unteren Glieds an dem Unterschenkel des Patienten. Die Platte 16 ist
bogenförmig,
um sich benachbart zum Knöchel
an den Außenumriß des Unterschenkels
eines Patienten anzupassen. Die Platte 16 weist ein senkrechtes
Schieberelement 18 auf. Das Schieberelement 18 erstreckt
sich seitlich durch das untere Glied 12 und wird von einer
Arretierschraube 27 befestigt, um die Platte 16 und
das untere Glied 12 einstellbar zu verbinden.
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Das
obere Glied 20 hat einen massiven länglichen Rumpf, der in einer
senkrechten Montageklemme 22 endet. Die Klemme 22 hat
mehrere Bohrungen 23 zum Aufnehmen von Knochenschrauben 16,
welche das obere Glied 20 an dem proximalen Schienbein
befestigen (in 13, 14 und 16 gezeigt).
Das obere Glied 20 hat auch eine Mittelöffnung 21. Ein vertikaler
Einstellknopf 24 wird, wie in 1 gezeigt,
in der Öffnung 21 gehalten.
Der vertikale Einstellknopf 24 hat eine (nicht gezeigte) Längsgewindedurchbohrung.
Eine halbkreisförmige Längsbohrung 25 erstreckt
sich durch das obere Glied 20 von dessen oberem Ende zu
der Öffnung 21.
Das obere Glied 20 ist durch eine Längeneinstell-Arretierschraube 28,
die sich durch eine Rille 13 erstreckt und sich in eine
Bohrung in dem oberen Glied 20 windet, in dem unteren Glied 12 befestigt.
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Wie üblicherweise
auf dem Fachgebiet verwendet, kann die Länge und Lage der Ausrichtungsführung 10 unter
Verwendung der Arretierschrauben 27 und 28 eingestellt
und befestigt werden. Die Länge
der Ausrichtungsführung 10 kann
eingestellt werden, indem das obere Glied 20 wahlweise
in dem unteren Glied 12 zusammengeschoben wird und sie
mit der Arretierschraube befestigt werden. Die Lage der Ausrichtungsführung 10 zum
Schienbein 2 kann ebenfalls durch Beabstanden der Schienbeinplatte 16 von
dem unteren Glied 12 und Befestigen mit der Arretierschraube 27 eingestellt
werden. Die Einstellung der Lage der Ausrichtungsführung stellt
die Vorder-Rückseiten-Neigung
für die
Fräsführung her.
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Bezugsführung
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Wie
in 2 – 5 gezeigt,
umfaßt
die Ausrichtungsführung 10 auch
eine abnehmbare proximale Schienbein-Bezugsführung 30. Die Bezugsführung 30 enthält einen
Hals 32 und ein T-förmiges Glied 36.
Im allgemeinen erstreckt sich das T-förmige Glied 36 senkrecht
von dem oberen Ende des Halses 32 aus. Das T-förmige Glied 36 ist
im wesentlichen eben und enthält
zwei seitliche Arme 37, die sich von einem Mittelfuß 38 und
einem Zentrierpunkt 39 aus erstrecken. Der untere Teil
des Halses 32 ist geeignet, in die Bohrung 25 der
Ausrichtungsführung 10 eingepaßt zu werden,
und hat einen halbkreisförmigen
Querschnitt mit einer flachen Seite 33 und einem gewundenen äußersten
Ende 34. Wie in 2 gezeigt, ist die Bezugsführung 30 in
die Bohrung 25 des oberen Glieds 20 eingeführt, wobei
das gewundene Ende 34 in den vertikalen Einstellknopf 24 gedreht ist.
Folglich zieht das Drehen des vertikalen Einstellknopfes die Bezugsführung in
der Ausrichtungsführung
aus und zurück,
um das T-förmige
Glied über der
Gelenkoberfläche
des Schienbeinkopfes einstellbar zu beabstanden.
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Einstellbare Fräsenbasis
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Wie
am besten in 15 gezeigt, umfaßt die einstellbare
Fräsebasiseinheit 40 einen
T-förmigen Schieber 50 und
eine verschiebbare Basis 60. Der Schieber 50 umfaßt einen
seitlich verlängerten
Kopf 54 und einen verlängerten
Hals 52, der sich von dem Kopf 54 aus senkrecht
erstreckt. Der Hals 52 ist geeignet, in die Bohrung 25 der
Ausrichtungsführung 10 eingepaßt zu werden,
und hat einen halbkreisförmigen
Querschnitt und ein gewundenes äußerstes Ende 53.
Der Schieberkopf 54 hat eine längliche seitliche Öffnung 43,
die sich relativ zu dem Schienbein in eine Vorder-Rückseitenrichtung
erstreckt. Der Schieberkopf 54 hat einen seitlichen Kanal 57,
der von einem oberen hinteren Flansch 55 und einem unteren
vorderen Flansch 56 begrenzt wird. Eine Schieberplatte 58 erstreckt
sich von der Hinterseite des Schieberkopfes 54 benachbart
zum unteren Flansch 57. Wie in 15 gezeigt,
ist in der Schieberplatte 58 ein Paar ausgerichteter Schlitze 59 definiert.
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Die
verschiebbare Basis 60 hat eine leicht bogenförmige Rückseite,
um sich dem vorderen Umriß des
Schienbeinkopfes 3 direkt unter dem Kniegelenk anzupassen.
Die Basis 60 hat auch eine Bohreröffnung 61, um zu ermöglichen,
daß der
Bohrer 7 der Fräsvorrichtung
durchgeht. Die Vorderseite der Basis 60 hat einen erhöhten seitlichen
Absatz 62. In der Basis 60 sind durch den Absatz 62 durchgehende
Querbohrungen 63 ausgebildet, um Knochenschrauben 42 aufzunehmen,
um die Basis 60 zu befestigen, wenn es richtig gegen das
Schienbein positioniert wurde.
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Die
Basis 60 ist verschiebbar mit dem Schieber 50 verbunden.
Die Basis 60 ist oben auf der Schieberplatte 58 plaziert,
wobei der Absatz 62 in den Kanal 57 eingepaßt ist.
Anschlagstifte 48 sind in (nicht gezeigte) Löcher in
der Unterseite des Kopfes 54 eingeführt, um in die Schlitze 59 der
Schieberplatte 58 vorzustehen. Die Anschlagstifte 48 begrenzen die
Längsbewegung
der Basis 60 entlang des Schieberkopfes 54. Wie
in 13, 14 und 16 gezeigt,
wird die Bohrung 63 mit der Öffnung 43 in dem Schieberkopf 54 ausgerichtet,
wenn die Basis 60 mit dem Schieber 50 verbunden
ist. Die Breite der Öffnung 43 ist
ausreichend, um den Zugang zur Bohrung 63 zu ermöglichen,
wenn die Basis zu einer der äußersten
seitlichen Positionen verschoben wird.
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Wie
in 15 gezeigt, hat die Basis 60 auch ein
Paar Schablonenmontagebohrungen 70 und einen Freigabemechanismus
zum Befestigen der Schablone 80 an der Basis 60.
Dieser Freigabemechanismus umfaßt
zwei herabdrückbare
Freigabezylinder 72, die verschiebbar in zwei Endbohrungen 71 untergebracht
sind. Jeder Freigabezylinder 72 hat senkrecht zu seiner
Achse eine seitliche Durchbohrung 74 und eine ringförmige Aussparung 73.
Die seitlichen Bohrungen 74 des Freigabezylinders 72 haben
im wesentlichen identische Durchmesser wie die Montagebohrungen 70 und
sind im wesentlichen mit der Montagebohrung 70 ausgerichtet,
wenn die Freigabezylinder 72 in die Endbohrung 71 eingeführt sind.
Der Arretierstift 75 erstreckt sich durch eine Bohrung 77 in
der Hinterseite der Basis 60 und in die ringförmige Aussparung 73,
um zu verhindern, daß die
Zylinder 72 aus der Endbohrung 71 entfernt werden.
Federn 76 werden in jede Endbohrung 71 eingeführt, um
ihren Freigabezylinder 72 aus der Endbohrung 71 heraus
zu drücken,
was die Ausrichtung der seitlichen Bohrung 74 und der Montagebohrung 70 verschiebt.
Das Herabdrücken
des Zylinders 72 in die Endbohrung 71 richtet
die seitlichen Bohrungen 74 und die Montagebohrungen 70 axial
neu aus.
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Wie
in 1 gezeigt, ist die Fräsenbasiseinheit 40 ausziehbar
mit der Ausrichtungsführung 10 verbunden.
Der Hals 52 des Schiebers 50 wird in die Bohrung 25 des
oberen Glieds 20 eingeführt,
wobei das gewundene Ende 53 in den vertikalen Einstellknopf 24 gedreht
wird. Folglich zieht das Drehen des vertikalen Einstellknopfes 24 die
Fräsenbasiseinheit 40 in
dem oberen Glied aus und zurück.
Der halbkreisförmige
Querschnitt und die flache Seite des Halses 52 halten die
Fräsenbasiseinheit
richtig in der Bohrung 25 ausgerichtet, wenn sie in die
Ausrichtungsführung
eingepaßt
sind.
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Abschirmung
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Wie
in 16 gezeigt, kann die einstellbare Fräsenbasis 40 eine
abnehmbare Trümmerabschirmung 78 umfassen.
Die Abschirmung 78 hat einen bogenförmigen transparenten Körper mit
einem Paar seitlicher Löcher 79.
Wenn die Frässchablone 80 einmal
an der Fräsenbasiseinheit 40 befestigt
ist, kann die Abschirmung 78 an der Basis 60 montiert
werden, wobei die vorstehenden Enden der Freigabezylinder 72 sich
durch die Seitenlöcher 79 erstrecken.
Die Elastizität
des Abschirmungskörpers
hält die
Abschirmung an ihrem Platz. Die Abschirmung deckt die Vorderseite
der Fräsenbasiseinheit
ab, um die Streuung von während
des Fräsverfahrens
freigesetzten Gewebetrümmern
zu begrenzen.
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Frässchablone
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Die
Frässchablone 80 ist
im allgemeinen eben und hat eine obere Bezugsoberfläche 82 und eine
untere Oberflä che 83.
Die Schablone 80 hat auch eine feste Spur 84 und
eine Bohreröffnung 85, um
den Bohrer 7 (16) der Fräsvorrichtung zu führen. Die
Spur 84 ist derart geformt, daß ein Teil des Wegs, den der
Bohrer 7 schneidet, sich mit anderen Teilen des Wegs überlappt,
um eine zusammenhängende
ebene Oberfläche
zu schneiden. Bohrer mit unterschiedlichen Durchmessern können unterschiedliche
Spuraufbauten erfordern. Die Bezugsoberfläche 82 steuert die
Schnittiefe.
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Während der
Bohrer so geführt
werden kann, daß er
eine Fläche
schneidet, die innerhalb des Umfangs der Schablone oder auf einer
Fläche,
die sich über
diese Schablone hinaus erstreckt, liegt, wird bevorzugt, daß der Umfang
der Schablone den äußeren Grenzen
des von dem Bohrer geschnittenen Wegs entspricht, um zu ermöglichen,
daß ein
Bediener den genauen Ort bestimmt, wo Gewebe geschnitten werden.
Es wird auch bevorzugt, eine Vielfalt an Führungen bereitzustellen, um
eine Vielfalt an Knochengrößen und
Formen und eine Vielfalt an Schnittflächenformen zur Verfügung zu
stellen. Die gezeigte beispielhafte Führung liefert eine ungeschnittene
Hinterregion, wie sie für
eine Schienbeinprothese zum Halten eines hinteren Kreuzbandes geeignet
wäre.
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Zwei
Montagepfosten 86 erstrecken sich von der unteren Oberfläche 83 aus,
um die Schablone 80 in den Montagebohrungen 70 der
Basis 60 zu verbinden. Die Montagepfosten 86 erstrecken
sich durch die Montagebohrungen 70 und die seitliche Bohrung 74 des
Freigabezylinders 72. Wenn die Montagepfosten 86 in
die Basis 60 eingeführt
werden, drückt die
Spannung der Feder 76 den Freigabezylinder 72 seitlich
gegen die Montagepfosten 86, um die Schablone 80 an
der Basis 60 zu befestigen.
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Anwendung
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Das
Verfahren zur Verwendung des Schienbein-Fräsführungssystems beginnt mit dem
Vorbereiten des Kniegelenks und dem Freilegen des Schienbeinkopfs 3.
Die Ausrichtungsführung 10 wird,
wie in 2 gezeigt, zuerst in die Bezugsführung 30 eingesetzt.
Anfänglich
wird das untere Glied 12 der Ausrichtungsführung 10 an
dem Unterschenkel des Pati enten befestigt. Die Platte 16 stößt an die
Vorderseite des Schienbeins und wird von der Lasche 17 befestigt,
wobei das spitze Ende 14 an der Unterseite des Knöchels positioniert
ist. Wenn das untere Glied 12 der Ausrichtungsführung 10 befestigt
ist, kann die Länge
des Ausrichtungsinstruments durch die Arretierschraube 28 eingestellt
werden. Das obere Glied 20 wird aus- oder eingezogen, so
daß eine
Klemme 22 direkt unter dem Kniegelenk positioniert wird.
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Die
Bezugsführung 30 wird
verwendet, um die Ausrichtungsführung 10 richtig
entlang des Unterschenkels zu positionieren. Wie in 5 gezeigt, wird
die Drehausrichtung durch Positionieren der Ausrichtungsführung 10 bestimmt,
so daß der
Zentrierpunkt 39 im allgemeinen die Mitte des Schienbeinkopfes 3 überdeckt,
und jeder Arm 37 des Tförmigen
Glieds 36 sich in gleichen Abständen über ein äußerstes seitliches Ende des
Schienbeinkopfes 3 erstreckt. Das ebene T-förmige Element 36 stellt auch
eine Bezugsebene zum Einstellen der Lage der Ausrichtungsführungs-Arretierschraube 27 bereit,
so daß die
richtige hintere Neigung hergestellt werden kann.
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Die
Bezugsführung 30 kann
unter Verwendung des vertikalen Einstellknopfes 24 näher und weiter
weg von dem Schienbeinkopf beabstandet werden, um eine verbesserte
visuelle Ausrichtung zu ermöglichen.
Wenn sie einmal richtig ausgerichtet ist, werden die Knochenschrauben 26 durch
die Bohrungen 23 getrieben, um das obere Glied 20 der
Ausrichtungsführung 10,
wie in 2 gezeigt, an dem Schienbein 2 zu befestigen.
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Wenn
die Ausrichtungsführung 10 richtig
an dem Schienbein und dem Unterschenkel befestigt ist, wird die
Bezugsführung 30 entfernt,
und die einstellbare Fräsenbasis 40 wird
in die Ausrichtungsführung 10 eingepaßt. Der
Hals 52 wird in die Bohrung 25 eingeführt, und
das gewundene Ende 53 wird in den vertikalen Einstellknopf 24 gedreht,
bis die Fräsenbasiseinheit 40 auf
der richtigen Höhe über der
Gelenkoberfläche 4 ist.
Wenn die Fräsenbasiseinheit 40 auf der
richtigen Höhe
positioniert ist, kann der Chirurg die Basis manuell seitlich relativ
zu dem Schieber 50 verschieben, um die Basis 60 mit
der Gelenkoberfläche 4 zu
zentrieren. Wenn die Basis 60 einmal richtig positioniert
ist, wird die Basis 60 mit den Knochenschrauben 26,
die durch die Öffnung 43 und
die Bohrungen 63 eingeführt
und in das Schienbein 2 gedreht werden, an seinem Platz
befestigt. Nachdem die Basis 60 an dem Schienbein befestigt
ist, wird die Schablone 80 an der Basis 60 montiert.
Die Montagepfosten 86 werden in den Montagebohrungen 70 aufgenommen,
wobei der Freigabezylinder 72 die Schablone 80 an
der Basis 60 arretiert. Wie in 16 gezeigt,
wird die Bohreröffnung 85 der
Schablone 80 mit der Bohreröffnung 61 der Basis 60 ausgerichtet, um
zu ermöglichen,
daß der
Bohrer 7 einer Fräsvorrichtung
durchgeht. Wahlweise kann die Abschirmung 78 an diesem
Punkt an der Basis 60 befestigt werden.
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Abmessungsmeßgerät
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6 und 7 zeigen
ein L-förmiges
Abmessungsmeßgerät 90,
das verwendet wird, um die richtige Schablonengröße zum Aufnehmen des Schienbeinkopfs
und der zu schneidenden Gelenkoberfläche auszuwählen. Das Abmessungsmeßgerät 90 umfaßt eine
flache längliche
Stange 92 und einen nach unten gedrehten Arm 94,
der sich senkrecht von einem Ende der Stange 92 aus erstreckt.
Wie in 7 gezeigt, erstreckt sich ein Kontaktfinger 95 senkrecht
von dem Arm 94 aus und parallel zu der Stange 92.
Die obere Oberfläche
der Stange 92 wird mit einem Satz von Abmessungskennwerten 96,
die verschiedenen Schablonengrößen entsprechen,
beschrieben. Außerdem
hat die Stange 92 eine Längsreihe von dicht beabstandeten
Zentrierlöchern 93, die
zwischen den Abmessungskennwerten 96 und dem Arm positioniert
werden. Jedes Zentrierloch 93 wird mit einem entsprechenden
Abmessungskennwert 97 auf der oberen Oberfläche der
Stange 92 markiert.
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Im
Gebrauch wird das Abmessungsmeßgerät 90,
wie in 6 und 7 gezeigt, oben auf dem freiliegenden
Schienbeinkopf 7 plaziert. Die Stange 92 wird
manuell parallel darüber
gehalten, wobei der Kontaktfinger 95 entweder in die seitli che
oder die mittlere Seite des Schienbeinkopfes 3 eingreift. Wenn
das Abmessungsmeßgerät derart
positioniert ist, kann der Chirurg durch Herunterschauen auf das Instrument
wie in 6 einen Meßwert
erhalten, um die richtige Schablonengröße zu bestimmen. Das Zentrierloch,
das direkt über
dem freiliegenden Schienbeinkopf ausgerichtet ist, liefert eine
Größenanzeige.
Ein zweiter Meßwert
wird von der Abmessungsmarkierung erhalten, welche das seitliche äußerste Ende
des Schienbeinkopfes überdeckt.
Der Abmessungsmeßwert
von den Zentrierlöchern
sollte etwa dem Abmessungsmeßwert
entsprechen, der von der Außenseite
des Schienbeinkopfes genommen wird.
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Tiefenmeßgerät
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8 – 11 und 14 zeigen
das Frästiefenmeßgerät 100.
Das Tiefenmeßgerät 100 umfaßt drei
Bestandteile: einen Rumpf 102, einen Schieber 112 und
einen Arretierstift 111. Im allgemeinen ist der Rumpf 102 wie
in 8 – 11 gezeigt
geformt. Die Rückseite
des Rumpfes 102 umfaßt
eine halbkreisförmige
Rückseite 103,
die sich im wesentlichen in der ganzen Länge des Rumpfes 102 erstreckt.
Die Vorderseite des Rumpfes 102 umfaßt eine gekrümmte Unterseite 104 und
eine ebene Oberseite 105. Die Unterseite 104 endet
in einer flachen Lippe oder Zwischenseite 106, die sich über den
Durchmesser des Rumpfes 102 erstreckt. Der Rumpf 102 hat
auch eine kreisförmige
Unterseite 107 und eine halbkreisförmige Oberseite 108.
Eine rechteckiger mittlerer Hohlraum 110 erstreckt sich
axial zwischen der Oberseite 108 und der Unterseite 107 durch
den Rumpf 102. Eine Bohrung 109 erstreckt sich
von der Rückseite 103 in
den Hohlraum 110. Der Schieber 112 umfaßt eine
mit Teilungen versehene Stange 114 und einen Taster 118,
der sich axial von einem Ende der Stange aus erstreckt. Die mit
Teilungen versehene Stange 114 hat einen rechteckigen Querschnitt
der bemessen ist, um den Hohlraum 110 aufzunehmen. Die
Vorderseite der mit Teilungen versehenen Stange 114 ist
mit Kennwerten 116 beschrieben. Ein Längsschlitz 115 ist
auf der Rückseite der
mit Teilungen versehenen Stange 114 ausgebildet. Der Taster 118 hat
ein Kontaktende 119. Der Schieber 112 ist für eine verschiebbare
Längsbewegung
innerhalb des Hohlraums 110 in den Rumpf 102 eingepaßt. Die
mit Teilungen versehene Stange 114 erstreckt sich teilweise über der
Lippe 106 entlang der Oberseite 105, und das Kontaktende 119 erstreckt
sich unter der Unterseite 107. Der Arretierstift 111 ist
in die Bohrung 109 eingepaßt und steht in den Schlitz 115 vor.
Die Bewegung des Schiebers 112 wird durch den Stift 112,
der das obere und untere Ende des Schlitzes 115 berührt, begrenzt. 14 zeigt
die Tiefenanzeige 100, die in Verbindung mit der Ausrichtungsführung 10,
der Fräsenbasiseinheit 40 und
der Schablone 80 verwendet wird, um die Menge des Knochenbestands
anzuzeigen, die während
des Fräsens
entfernt werden wird. Das Tiefenmeßgerät 100 wird auf der
Bezugsoberfläche 82 der
Schablone 80 plaziert, wobei der Taster 118 sich
durch die Spur 84 erstreckt. Der Schieber 112 wird
manuell durch den Hohlraum 110 nach unten geschoben, um
die Gelenkoberfläche 4 des
Schienbeinkopfes 3 zu berühren. Wenn das Kontaktende 119 die
Gelenkoberfläche 4 berührt, erstreckt
sich die mit Teilungen versehene Stange 114 über die
Lippe 106, wobei ein Meßwert genommen werden kann.
Das Tiefenmeßgerät 100 kann
an jedem Punkt entlang der Spur 84 positioniert werden,
um den tiefsten Punkt der Gelenkoberfläche ausfindig zu machen, wodurch
die maximale Schnittiefe bestimmt wird.
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Zweite Ausführungsform
der Fräsenbasis
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17 – 23 zeigen
eine zweite Ausführungsform
der einstellbaren Fräsenbasis 120.
Die Fräsenbasis 120 arbeitet
im wesentlichen wie weiter oben beschrieben, aber erlaubt die bidirektionale
Bewegung der Basis. Die einstellbare Fräsenbasiseinheit 120 umfaßt einen
T-förmigen
Schieber 130 und eine verschiebbare Basis 140,
die mit einem Paar von Verbindungsstücken 122 verbunden
sind. Der Schieber 130 umfaßt einen seitlich verlängerten
Kopf 134 und einen verlängerten
Hals 132, der sich von dem Kopf 134 aus senkrecht
erstreckt. Der Hals 132 ist geeignet, in die Bohrung 25 der
Ausrichtungsführung 10 eingepaßt zu werden.
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Der
Hals 132 hat einen halbkreisförmigen Querschnitt mit einer
flachen Seite 131 und einem gewundenen äußersten Ende 133.
Der Hals 132 des Schiebers 130 wird in die Bohrung 25 des
oberen Glieds 20 eingeführt,
wobei das gewundene Ende 133 in den vertikalen Einstellknopf 24 gedreht
wird. Folglich zieht das Drehen des vertikalen Einstellknopfes 24 die
Fräsenbasiseinheit 120 in
dem oberen Glied aus und zurück.
Der halbkreisförmige
Querschnitt und die flache Seite 131 des Halses 132 halten
die Fräsenbasiseinheit
richtig mit der Bohrung 25 ausgerichtet, wenn sie in die
Ausrichtungsführung eingepaßt ist.
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Der
Kopf 134 hat, wie in 17, 20 und 22 gezeigt,
zwei längliche Öffnungen 135.
Die Öffnungen 135 sind
längs über den
Kopf 134 ausgerichtet und erstrecken sich durch den Kopf 134.
Der Kopf 134 hat zwei nach oben gerichtete Arme 136, die
in entgegengesetzt gerichteten Schienen 138 parallel zum
Kopf 134 enden. Wie in 17 und 19 gezeigt,
haben die Schienen 138 einen im wesentlichen quadratischen
Querschnitt.
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Die
verschiebbare Basis 140 hat eine leicht bogenförmige Rückseite,
um sich dem vorderen Umriß des
Schienbeinkopfes direkt unter dem Kniegelenk anzupassen. Die Basis 140 hat
auch eine Bohreröffnung 141,
um den Bohrer der Fräsvorrichtung durchzulassen.
Zwei Pfosten 142 erstrecken sich von der Vorderseite der
Basis 140 aus senkrecht. Jeder Pfosten 142 endet
in einer erhöhten
ringförmigen
Lippe 143. Vier transversale Bohrungen 145 sind
in der Basis 140 ausgebildet und erstrecken sich von der Vorderseite
entlang dem unteren Rand der Basis zu der Rückseite. Wie in der ersten
Ausführungsform beschrieben,
nehmen die Bohrungen 145 (nicht gezeigte) Knochenschrauben
auf, um die Basis 140 zu befestigen, wenn es richtig gegen
das Schienbein positioniert wurde.
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Die
Basis 140 ist durch ein Paar von Verbindungsstücken 122 verschiebbar
mit dem Schieber 130 verbunden. Jedes Verbindungsstück 122 hat eine
im allgemeinen quadratische Durchbohrung 123, die dimensioniert
ist, um die Schienen 138 aufzunehmen, und eine zylindrische
seitliche Durchbohrung 125, die dimensioniert ist, um die
Pfosten 142 verschiebbar aufzunehmen. Die Verbindungsstücke 122 sitzen,
wie in 20 und 22 gezeigt,
zur Längsbewegung
entlang des Kopfes 134 auf den Schienen 138. Die
Pfosten 142 gleiten in den Bohrungen 125, um es
der Basis 140 zu ermöglichen, sich,
wie in 21 und 23 gezeigt,
seitlich in Richtung des Gleiters 130 und von ihm weg zu
bewegen. Die Verbindung der Basis 140 mit dem Schieber 130 durch
die Verbindungsstücke 122 erlaubt
eine bidirektionale Bewegung der Basis relativ zu dem Schieber in
einer Ebene parallel zu der Gelenkoberfläche des Schienbeinkopfes. Wie
in 20 und 22 gezeigt,
sind die Bohrungen 145 in der Basis 140 mit den Öffnungen 135 im
Schieberkopf 134 ausgerichtet, um die Knochenschrauben,
welche die Basis an dem Schienbein befestigen, aufzunehmen. Die Breite
der Öffnung 135 reicht
aus, um den Zugang zu der Bohrung 145 zu ermöglichen,
wenn die Basis zu einer äußersten
seitlichen Position des Schieberkopfes verschoben ist.
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Die
Basis 140 hat auch ein Paar von Schablonenmontagebohrungen 150 und
einen herkömmlichen
Freigabemechanismus zum Befestigen der Schablone an der Basis, bevorzugt
wie für
die erste Ausführungsform
beschrieben. Der Freigabemechanismus umfaßt zwei herabdrückbare Freigabezylinder 152,
die verschiebbar in den zwei Endbohrungen untergebracht sind. Jeder
Freigabezylinder 152 hat eine seitliche Durchbohrung 154 senkrecht
zu seiner Achse. Die seitlichen Bohrungen 154 der Freigabezylinder 152 haben
im wesentlichen identische Durchmesser wie die Montagebohrungen 150 und sind
mit den Montagebohrungen 150 ausgerichtet, wenn die Freigabezylinder 152 in
die Endbohrungen eingeführt
werden. Eine (nicht gezeigte) Feder ist in jede Endbohrung eingeführt, um
ihren Freigabezylinder 152 aus seiner Endbohrung zu drücken, was
die Ausrichtung der seitlichen Bohrung 154 und der Montagebohrung 150,
wie in 18 gezeigt, verschiebt. Das
Herabdrücken
der Zylinder 154 in ihre Endbohrungen richtet die seitlichen
Bohrungen 154 und die Montagebohrungen 150 neu
aus.
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Während die
vorangehenden beispielhaften Ausführungsformen sich auf ein Fräsführungssystem für die Schienbein-Gelenkoberfläche bei
der Plazierung einer Kniegelenk-Totalprothese
fokussiert haben, ist klar, daß die
beschriebenen Verfahren auf Eingelenkkopf-Knieersetzungen ebenso
wie auf andere Gelenke und Knochenoberflächen anwendbar sind, wenn das
Instrument und die Geometrie der Bestandteile entsprechend angepaßt werden.
Ebenso ist klar, daß die
obige Beschreibung sich nicht auf die angegebenen Einzelheiten beschränkt, sondern
innerhalb des Schutzbereichs der beigefügten Ansprüche verändert werden kann.