DE69720803T2

DE69720803T2 - Raspel zum bearbeiten eines markkanals eines knochens

Info

Publication number: DE69720803T2
Application number: DE69720803T
Authority: DE
Inventors: Andrew Beal COHEN
Original assignee: DePuy International Ltd
Current assignee: DePuy International Ltd
Priority date: 1996-11-08
Filing date: 1997-11-07
Publication date: 2004-01-22
Anticipated expiration: 2017-11-08
Also published as: AU720915B2; DE69720803D1; JP3996954B2; GB9623294D0; WO1998020800A1; KR20000053159A; AU4877297A; EP1011480B1; EP1011480A1; US6045556A; JP2001504367A

Description

Diese Erfindung betrifft ein Räumwerkzeug zur Formgebung eines Markhohlraums in einem Knochen, wobei das Räumwerkzeug geeignet ist, um damit ein Verfahren zur Formgebung des Hohlraums durchzuführen.
Eine Komponente eines künstlichen Gelenks kann mit dem resezierten Ende eines Knochens mit Hilfe eines sich verjüngenden Abschnitts verbunden werden, der in dem Markhohlraum des Knochens aufgenommen ist. Um eine feste Verbindung zwischen der Komponente und der Innenfläche des Hohlraums zu erhalten, ist es wichtig sicherzustellen, daß die Oberflächen der Komponente und des Hohlraums zueinander passen, so daß zwischen den Oberflächen ein Kontakt über große Abschnitte ihrer Flächen, bei einigen Fällen über im wesentlichen die gesamte Fläche der Prothese und in anderen Fällen über ausgewählte Abschnitte ihrer Fläche entsteht. Die Verbindung zwischen dem Knochen und der Prothese kann dann durch Einwachsen von Knochengewebe oder mit Hilfe von Knochenzement geschaffen werden.
Eine Präparation des Knochenhohlraums kann mit Hilfe von Werkzeugen wie etwa Reibahlen oder Räumwerkzeugen erzielt werden. Eine Reibahle ist ein rotierendes Werkzeug, das dazu verwendet werden kann, einen Hohlraum mit einem kreisförmigen Querschnitt zu erzeugen, der häufig entlang seiner Länge konstant ist. Ein Räumwerkzeug, wie es bspw. in der US 5 089 004A offenbart ist, wird im allgemeinen in einer axialen Richtung betätigt. Es kann dazu verwendet werden, einen Hohlraum mit einem nicht kreisförmigen Querschnitt zu erzeugen. Es ist zur Schaffung desjenigen Abschnitts eines Markhohlraums geeignet, der den sich verjüngenden Abschnitt einer Prothese aufnehmen soll, um insbesondere sicherzustellen, daß die sich verjüngende Form der Prothese, bei der es sich um eine komplizierte unregelmäßige Form handeln kann, gut an die Form der Innenfläche des Knochenhohlraums angepaßt ist.
Eine Schwierigkeit bei der Verwendung eines Räumwerkzeugs zur Formung eines Knochenhohlraums kann darin liegen sicherzustellen, daß das Räumwerkzeug gut mit der Achse des Hohlraums fluchtet. Eine Fehlausrichtung des Räumwerkzeugs kann dazu führen, daß zwar die Form des proximalen Abschnitts des Hohlraums an die Form des Räumwerkzeugs angepaßt, die Achse des proximalen Abschnitts jedoch nicht richtig zu der Achse des verbleibenden Teils des Hohlraums ausgerichtet ist. Dies kann dazu führen, daß der tatsächliche Grad an Paßgenauigkeit zwischen dem Hohlraum und der Prothese in dem proximalen Abschnitt des Hohlraums verringert ist, wenn die Prothese mit dem distalen Abschnitt ausgerichtet wird.
Die vorliegende Erfindung schafft ein Räumwerkzeug mit einem proximalen Schneidabschnitt, der einen verbreiterten Querschnitt hat, und einen Stopfenabschnitt, der von dem Schneidabschnitt beabstandet und mit diesem mit Hilfe eines Verbindungsabschnitts mit verringertem Querschnitt verbunden ist.
Demgemäß stellt die Erfindung ein Räumwerkzeug bereit für das Formen eines Markhohlraums in einem Knochen, um eine orthopädische Prothese aufzunehmen, die in einer Richtung von ihrem proximalen Ende auf ihr distales Ende hin nach innen verjüngt ist, wobei das Räumwerkzeug (a) einen proximalen Abschnitt, auf dem mehrere Schneidzähne angeordnet sind, um die Innenfläche des Hohlraums zur Aufnahme des verbreiterten proximalen Abschnitts der Prothese zu schneiden, (b) einen Stopfenabschnitt an dem distalen Ende des Räumwerkzeugs oder auf dieses zu und (c) einen 1anggestreckten Verbindungsabschnitt aufweist, durch welchen der Stopfenabschnitt mit dem proximalen Abschnitt verbunden ist, und bei dem die Querabmessung des Verbindungsabschnitts geringer ist als diejenige des Stopfenabschnitts und des proximalen Abschnitts, und wobei die Breite des Stopfenabschnitts an einem Punkt zwischen seinen Enden größer ist als an irgendeinem anderen Punkt entlang seiner Länge, so daß die Oberfläche an dem Punkt der größten Breite konvex ist, wenn das Räumwerkzeug von der Seite betrachtet wird.
Das erfindungsgemäße Räumwerkzeug kann in einen Knochenhohlraum eingeführt werden, der bis zu einem Durchmesser ausgebohrt wurde, bei dem der Stopfenabschnitt an dem distalen Ende des Räumwerkzeugs eine Gleitpassung mit der Innenfläche des Hohlraums bildet. Die Gleitpassung hilft dann, die Achse des Hohlraums für die nachfolgende Formgebung des proximalen Abschnitts des Hohlraums mit Hilfe der Schneidzähne auf dem Räumwerkzeug festzulegen. Das erfindungsgemäße Räumwerkzeug vereinfacht damit eine genauere Formgebung eines Knochenhohlraums, und zwar insbesondere in dem proximalen Abschnitt, in dem der Hohlraum seinen größten Querschnitt hat. Dies kann vor allem dann wichtig sein, wenn die Verbindung zwischen der Prothese und dem natürlichen Knochengewebe lediglich in dem proximalen Bereich (unabhängig davon, ob die Verbindung mit Hilfe von Knochenwachstum oder unter Verwendung eines Knochenzements hergestellt wird) besteht.
Der Verbindungsabschnitt des Räumwerkzeugs läßt sich im allgemeinen von dem proximalen Abschnitt durch das Fehlen von Schneidzähnen unterscheiden. Vorzugsweise hat der Verbindungsabschnitt entlang eines Teils seiner Länge, vorzugsweise entlang seiner gesamten Länge, einen konstanten Querschnitt. Vorzugsweise beträgt das Verhältnis der Länge des Verbindungsabschnitts zu seiner Querabmessung wenigstens etwa 2 und weiter bevorzugt wenigstens etwa 3.
Im allgemeinen wird der Verbindungsabschnitt des Räumwerkzeugs im wesentlichen gerade sein, so daß er mit der Achse des Knochens, in dem der Hohlraum ausgebildet werden soll, und mit der Achse der Prothese zusammenfällt, wenn diese nach und nach in den Hohlraum eingeführt wird.
Die Oberfläche des Stopfenabschnitts an dem Punkt der größten Breite ist, wenn er von einer Seite betrachtet wird, konvex, und zwar insgesamt entlang der Anterior-Posterior-Achse und der Medial-Lateral-Achse und vorzugsweise entlang beider Achsen. Der Stopfenabschnitt kann bspw., wenn er von einer Seite aus betrachtet wird, eine insgesamt runde Form (insbesondere eine kreisförmige Form), eine tonnenförmige Form oder allgemein eine ovale Form (wobei die Hauptachse mit der Achse des Knochens fluchtet oder senkrecht dazu angeordnet ist) haben. Der Stopfenabschnitt wird im allgemeinen abgerundet sein, und zwar um die Achse des Räumwerkzeugs herum oder an seiner Stirnfläche oder vorzugsweise an beiden. Der Stopfenabschnitt kann bspw., wenn er entlang der Achse des Verbindungsabschnitts betrachtet wird, einen kreisförmigen Querschnitt (genommen senkrecht zu dieser Achse) an wenigstens dem Punkt seiner größten Breite haben. Dies ist insbesondere geeignet zur Verwendung in einem Knochenhohlraum, der eine abgerundete Form hat, wie sie bspw. aus der Verwendung einer Reibahle zur Formgebung des Hohlraums resultiert. Besonders bevorzugt ist es, daß der Stopfenabschnitt im wesentlichen kugelförmig ist. Dies erleichtert eine Bewegung des Räumwerkzeugs während des Schneidvorgangs, wobei außerdem eine vorgegebene Beziehung zwischen der Achse des Hohlraums und der geschnittenen Innenfläche des proximalen Abschnitts des Hohlraums bestehen bleibt.
Die transversale Abmessung des Stopfenabschnitts wird je nach der transversalen Abmessung des Hohlraums gewählt, den es zu formen gilt. Im allgemeinen wird der Hohlraum einen konstanten kreisförmigen Querschnitt haben, der Folge der Formgebung durch Bearbeiten des Markknochengewebes mit Hilfe einer Reibahle ist, wobei vorzugsweise kortikales Knochengewebe entlang wenigstens eines Teils der Länge des Knochens freigelegt wird. Der Stopfenabschnitt wird dann so gewählt, daß er eine Gleitpassung mit der Innenfläche des Knochenhohlraums bildet und dabei vorzugsweise so groß wie möglich ist, während er dennoch in der Lage sein soll, in den Hohlraum hineinzugleiten. Die Auswahl eines Stopfenabschnitts, der so groß wie möglich ist, minimiert eine transversale Bewegung des distalen Endes des Räumwerkzeugs in den Hohlraum während der Schneidbewegung des Räumwerkzeugs an dem proximalen Ende.
Vorzugsweise ist das erfindungsgemäße Räumwerkzeug modular aufgebaut. Es kann bspw. einen unabhängigen proximalen Abschnitt und Stopfenabschnitt aufweisen. Der Verbindungsabschnitt kann entweder an dem proximalen Abschnitt oder dem Stopfenabschnitt ausgebildet sein, oder er kann als ein weiterer zusätzlicher Abschnitt ausgebildet sein. Ein modulares Räumwerkzeug hat den Vorteil, daß ein Räumwerkzeug zusammengebaut werden kann, dessen Konfiguration es einem auszubildenden Hohlraum ermöglicht, an eine bestimmte Knochenstruktur, eine Prothese oder an beides angepaßt zu sein. Die auszuwählenden Charakteristika des Räumwerkzeugs können z. B. die transversale Abmessung des Stopfenabschnitts, die transversale Abmessung und gesamte Ausbildung des proximalen Abschnitts und die Länge des Verbindungsabschnitts umfassen. Ein Räumwerkzeug-Satz kann etwa Stopfenabschnitte mit transversalen Abmessungen zwischen 6 mm und 15 mm in Schritten von 0,75 bis 1,5 mm umfassen.
Vorzugsweise weist das Räumwerkzeug an seinem oberen Ende Gebilde auf, die mit einem geeigneten Griff in Eingriff gebracht werden können, mit dem es betätigt werden kann, um das sich in Kontakt mit den Schneidzähnen befindende Knochengewebe zu zertrennen. Eine geeignete Kombination von Gebilden ist in der WO 95/22286A offenbart.
Mit Hilfe des erfindungsgemäßen Räumwerkzeugs kann ein Verfahren zur Formgebung eines Markhohlraums in einem Knochen durchgeführt werden, um eine orthopädische Prothese aufzunehmen, die in einer Richtung von ihrem proximalen Ende auf ihr distales Ende hin nach innen verjüngt ist, wobei das Verfahren umfaßt:

(a) Bohren eines Hohlraums in das Markgewebe des Knochens mit Hilfe einer Reibahle,
(b) Einführen eines Räumwerkzeugs in den gebohrten Hohlraum, wobei das Räumwerkzeug einen proximalen Abschnitt, auf dem mehrere Schneidzähne angeordnet sind, um die Innenfläche des Hohlraums zur Aufnahme des verbreiterten proximalen Abschnitts der Prothese zu schneiden, einen Stopfenabschnitt an dem distalen Ende des Räumwerkzeugs oder auf dieses zu, der sich in Schlichtpassung in dem gebohrten Hohlraum befindet, und einen langgestreckten Verbindungsabschnitt aufweist, durch welchen der Stopfenabschnitt mit dem proximalen Abschnitt verbunden ist, wobei die Querabmessung des Verbindungsabschnitts geringer ist als diejenige des Stopfenabschnitts und des proximalen Abschnitts, und wobei die Breite des Stopfenabschnitts an einem Punkt zwischen seinen Enden größer ist als an irgendeinem anderen Punkt entlang seiner Länge, so daß die Oberfläche an dem Punkt der größten Breite konvex ist, wenn das Räumwerkzeug von der Seite betrachtet wird, und
(c) Bewegen des Räumwerkzeugs relativ zu dem Knochen, um die Schneidzähne auf dem proximalen Abschnitt des Räumwerkzeugs zu veranlassen, Knochengewebe zu zerschneiden, mit dem sie sich in Kontakt befinden, um auf diese Weise den Hohlraum zu formen.

Anwendungsbeispiele für das Räumwerkzeug nach der vorliegenden Erfindung sind unter anderem die Formgebung eines Hohlraums in einem Oberarmknochen, um eine Komponente eines Austausch-Schultergelenks aufzunehmen, und die Formgebung eines Hohlraums in einem Oberschenkelknochen, um eine Komponente eines Austausch-Hüftgelenks aufzunehmen.
Die vorliegende Erfindung wird nun anhand von Ausführungsbeispielen mit Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben, in denen:
die 1(a) und (b) Anterior-Posterior- und Medial-Lateral-Ansichten der femoralen Komponente einer Hüftprothese sind,
2 eine Seitenansicht, teilweise geschnitten, durch einen Teil eines Oberschenkelknochens ist, in dem ein erfindungsgemäßes Räumwerkzeugs angeordnet ist, und
3 Ausführungen von Stopfenabschnitten zur Verwendung in dem erfindungsgemäßen Räumwerkzeug zeigt.
In den Zeichnungen zeigt 1 eine femorale Komponente 2 einer Hüftprothese. Die Komponente ist von ihrem proximalen Ende 4 zu ihrem distalen Ende 6 hin nach innen verjüngt. Die Prothese hat über einen Abschnitt 7 ihrer Länge zum distalen Ende hin einen gleichförmigen Querschnitt. Er legt eine Achse für die Prothese fest, die mit der Markachse des Oberschenkelknochens fluchtet, wenn sich die Prothese in Gebrauch befindet.
Auf einem Ansatz 8 am proximalen Ende der Prothese ist eine kugelförmige Lagerfläche vorgesehen. Die Achse 9 der kugelförmigen Fläche ist relativ zu der Markachse 10 der Prothese versetzt, wie dies allgemein bekannt ist.
Für einen genauen Übergang der Belastung von der femoralen Komponente auf das natürliche Knochengewebe des resektierten Oberschenkelknochens ist es wichtig, daß die sich berührenden Oberflächen der Komponente und des Unterschenkelknochens genau zueinander passen. Im allgemeinen ist es besonders wichtig, daß die Oberflächen in dem verbreiterten proximalen Bereich der Prothese genau zueinander passen. Bei einigen Prothesen findet der Übergang der gesamten Belastung zwischen der Prothese und dem femoralen Knochengewebe über den verbreiterten proximalen Abschnitt 4 der Prothese (z. B. den Bereich 11 der in 1 gezeigten Prothese) statt: Der distale Abschnitt 6 ist in Spielpassung in des Markhohlraums des Knochens angeordnet.
Bei dieser zuletzt genannten Anordnung, bei der der Übergang der Belastung hauptsächlich oder ausschließlich über den proximalen Abschnitt der Prothese stattfindet, wird sich eine Verbindung zwischen der Prothese und dem Knochengewebe in diesem Bereich ausbilden. Die Oberfläche der Prothese kann bspw. porös sein, um ein Einwachsen von Knochengewebe zu erleichtern.
Das erfindungsgemäße Räumwerkzeug erleichtert das genaue Anpassen der Form der femoralen Komponente 2 im Bereich ihres proximalen Abschnitts 4 an die Form der Innenfläche des Markhohlraums in einem Knochen. Ein erstes Stadium bei der Präparation eines Hohlraums beinhaltet die Verwendung eines rotierenden Reibahl-Werkzeuges, um in dem Knochen eine Bohrung zu erzeugen, die einen konstanten Querschnitt hat. Die durch die Reibahle erzeugte Bohrung folgt der Knochenachse.
Ein Räumwerkzeug wird dann dazu verwendet, den vergrößerten proximalen Abschnitt in dem Knochenhohlraum zu erzeugen. Das Räumwerkzeug 12 ist unter Verwendung modularer Komponenten konstruiert, wie dies in 2 gezeigt ist. Das Räumwerkzeug weist einen vergrößerten proximalen Abschnitt 14, einen Stopfenabschnitt 16 und einen Verbindungsabschnitt 18 auf. Diese drei voneinander separierbaren Komponenten werden je nach Ausbildung des Knochens des Patienten und nach der Prothese ausgewählt, die in diesen Knochen eingepaßt werden soll. Der Stopfenabschnitt 16, der insgesamt kugelförmig ist, wird so ausgewählt, daß er in Schlicht- und Gleitpassung in dem Knochenhohlraum aufgenommen ist, der aus der Verwendung der Reibahle resultiert. Der proximale Abschnitt 14 des Räumwerkzeugs wird mit einer Gestalt gewählt, die derjenigen der Prothese entspricht. Der Verbindungsabschnitt wird mit einer geeigneten Länge unter Berücksichtigung der Länge des ausgebohrten Hohlraums in dem Knochen ausgewählt. Die Komponenten des Räumwerkzeugs können mit Hilfe geeigneter Maßnahmen, z. B. mit Hilfe geeigneter Schraubengewinde, miteinander verbunden sein.
Das Räumwerkzeug hat an seinem proximalen Ende geeignete Gebilde 20, die es erlauben, es mit einem geeigneten Griff zu verbinden, mit dem das Räumwerkzeug betätigt werden kann, und zwar insbesondere, während es zum Zerschneiden von Knochengewebe verwendet wird.
Beim Einsatz des Räumwerkzeugs wird dieses in den ausgebohrten Hohlraum des Oberschenkelknochens oder eines anderen Knochens eingeführt, in den eine Prothese angeordnet werden soll. Der kugelförmige Stopfenabschnitt 16 wird in den ausgebohrten Hohlraum hinabgeschoben, bis der verbreiterte proximale Abschnitt 14 des Räumwerkzeugs die Innenfläche 22 des Knochenhohlraums zum proximalen Ende des Knochens hin berührt. Schneidzähne 24 auf dem proximalen Abschnitt des Räumwerkzeuges können dann dazu verwendet werden, Knochengewebe zu zerschneiden. Die Ausgestaltung des proximalen Abschnitts des Räumwerkzeugs gewährleistet, daß der geschnittene Knochen eine Gestalt hat, die derjenigen der in den Hohlraum einzuführenden Prothese entspricht, nachdem der Schneidprozeß mit dem Räumwerkzeug abgeschlossen ist.
3 zeigt alternative Formen für Stopfenabschnitte, die bei dem in 2 gezeigten Räumwerkzeug aufgenommen sein können. Jeder Stopfenabschnitt hat eine Breite, die an einem Punkt zwischen seinen Enden größer ist als an irgendeinem anderen Punkt entlang seiner Länge, und die Oberfläche an dem Punkt der größten Breite ist konvex, wenn das Räumwerkzeug wie in der Zeichnung von der Seite betrachtet wird. Insgesamt ist die Form des Stopfenabschnitts im wesentlichen konstant, wenn man ihn von allen Seiten her betrachtet.
3A zeigt einen insgesamt abgerundeten Stopfenabschnitt als Teil des in 2 gezeigten Räumwerkzeugs. 3B zeigt einen Stopfenabschnitt, der insgesamt oval ist, wobei die Hauptachse mit der Achse des Knochens fluchtet, in dem das Räumwerkzeug verwendet werden soll. 3C zeigt einen Stopfenabschnitt, der insgesamt oval ist, wobei die kürzere Achse mit der Achse des Knochens fluchtet, in dem das Räumwerkzeug verwendet werden soll. 3D zeigt einen Stopfenabschnitt, der insgesamt tonnenförmig geformt ist. 3E zeigt einen Stopfenabschnitt, der insgesamt rautenförmig entlang seiner Seitenkanten und abgerundet an der distalen Spitze ist.

Claims

Räumwerkzeug (12) für das Formen eines Markhohlraums in einem Knochen, um eine orthopädische Prothese aufzunehmen, die in einer Richtung von ihrem proximalen Ende auf ihr distales Ende hin nach innen verjüngt ist, wobei das Räumwerkzeug (a) einen proximalen Abschnitt (14), auf dem mehrere Schneidzähne (24) angeordnet sind, um die Innenfläche des Hohlraums zur Aufnahme des verbreiterten proximalen Abschnitts (4) der Prothese zu schneiden, (b) einen Stopfenabschnitt (16) an dem distalen Ende des Räumwerkzeugs oder auf dieses zu und (c) einen 1anggestreckten Verbindungsabschnitt (18) aufweist, durch welchen der Stopfenabschnitt mit dem proximalen Abschnitt verbunden ist, wobei die Querabmessung des Verbindungsabschnitts (18) geringer ist als diejenige des Stopfenabschnitts (16) und des proximalen Abschnitts (14), dadurch gekennzeichnet, daß die Breite des Stopfenabschnitts an einem Punkt zwischen seinen Enden größer ist als an irgendeinem anderer Punkt entlang seiner Länge, so daß die Oberfläche an dem Punkt der größten Breite konvex ist, wenn das Räumwerkzeug von der Seite betrachtet wird.
Räumwerkzeug nach Anspruch 1, in dem der Verbindungsabschnitt (18) entlang mindestens eines Teils seiner Länge einen konstanten Querschnitt aufweist.
Räumwerkzeug nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, in dem das Verhältnis der Länge des Verbindungsabschnitts zu seiner Querabmessung 2 beträgt.
Räumwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 3, in dem der Verbindungsabschnitt im wesentlichen gerade ist.
Räumwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 4, in dem das Verhältnis der Querabmessung des Stopfenabschnitts zu derjenigen des Verbindungsabschnitts 1, 3 beträgt.
Räumwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 5, in dem der Querschnitt des Stopfenabschnitts, wenn er entlang der Achse des Verbindungsabschnitts betrachtet wird, zumindest am Punkt seiner größten Breite insgesamt kreisförmig ist.
Räumwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 6, in dem der Stopfenabschnitt im wesentlichen kugelförmig ist.
Räumwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 7, in dem die Form des Stopfenabschnitts, wenn dieser von der Seite betrachtet wird, unabhängig von dem Winkel, unter dem er betrachtet wird, im wesentlichen konstant ist.