DE69815341T2

DE69815341T2 - Bohrlehre und messinstrument

Info

Publication number: DE69815341T2
Application number: DE69815341T
Authority: DE
Inventors: Jim Green; Beat Schenk
Original assignee: Synthes AG Chur
Current assignee: Synthes GmbH
Priority date: 1997-05-29
Filing date: 1998-05-22
Publication date: 2004-02-05
Anticipated expiration: 2018-05-23
Also published as: AU7767698A; EP0984840B1; WO1998053942A1; ES2201501T3; EP0984840A1; AU719598B2; JP2002502282A; DE69815341D1; ATE242073T1; US5895389A

Description

Die Erfindung betrifft eine Messvorrichtung zur Messung der Eindringtiefe eines Bohrwerkzeugs gemäss dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Im speziellen bezieht sich die Erfindung auf eine chirurgische Bohrerführung zur gleichzeitig erfolgenden Führung eines Bohrwerkzeugs, zur Messung seiner Eindringtiefe und zum Schutz des umliegenden Gewebes gemäss Anspruch 15, auf eine Instrumentenausrüstung zur Führung eines Bohrwerkzeugs und zur Messung seiner Eindringtiefe in ein Werkstück gemäss Anspruch 23, und auf ein Verfahren zur Messung der Eindringtiefe eines in einem Spannfutter festgehaltenen Bohrwerkzeugs gemäss Anspruch 25.
Zahlreiche osteosynthetische Verfahren reponieren Knochenbrüche durch die Implantation von Befestigungsmitteln zum Fixieren von Knochenfragmenten. Viele dieser Verfahren erfordern die Bestimmung der Länge einer in einen Knochen zu bohrenden Bohrung bzw. eines in einen Knochen zu implantierenden Befestigungsmittels. Angemessene Knocheneindringtiefen bzw. Implantationstiefen von Befestigungsmitteln sind von entscheidender Bedeutung, insbesondere bei kleinen Knochen, kleinen Knochenfragmenten und in intraartikulären Bereichen, wo durch eine übergrosse Eindringtiefe umliegende Gewebe, einschliesslich intraartikulärer Knorpel beschädigt werden können.
Bei zahlreichen modernen Verfahren implantiert der Chirurg einen Führungsdraht in einen Knochen, mittels welchem anschliessend einzubringende Werkzeuge und Befestigungsmittel wie zum Beispiel Kanülenbohrer, -schrauben und -nägel geführt werden. Der Chirurg hat dabei zu gewährleisten, dass der Führungsdraht den Knochen bis zu einer gewünschten Tiefe, d. h. in vielen Fällen bis zum distalen Knochenkortex, aber nicht darüber hinaus, durchdringt. Die Führungsdrahteinbringung erfolgt üblicherweise unter Beobachtung der Bahn des Führungsdrahtes in Bezug auf den Knochen mittels eines mobilen Fluoroskopie-Geräts. Bei gewissen Verfahren werden auch Kirschner-Drähte oder -Stifte verwendet. Kirschner-Drähte sind Führungsdrähten ähnlich, sind jedoch im allgemeinen dünner und gewindelos.
Ist der Führungsdraht erst einmal eingebracht, so muss der Chirurg als nächstes die tatsächliche Tiefe der Führungsdrahtimplantation bestimmen. Bekannte Instrumente erfordern von den Chirurgen nach dem Einbohren des Führungsdrahtes die Durchführung eines zusätzlichen Arbeitsschritts und die Verwendung zusätzlicher Instrumente, um diese Bestimmung vorzunehmen.
Ein zur Messung der Führungsdrahtimplantation üblicherweise verwendetes Instrument wird in dem U.S.-Patent Nr. 4.341.206 beschrieben. Bei dem Instrument handelt es sich um eine Röhre mit C-förmigem Querschnitt, so dass der im Röhreninneren verlaufende Kanal entlang eines Längsschlitzes sichtbar ist. An der Aussenseite der Röhre ist angrenzend an den Schlitz eine Skala angebracht. Nach der Implantation des Führungsdrahtes muss der Chirurg die Bohrmaschine von dem Führungsdraht lösen und die Röhre über das frei liegende Ende des Drahtes schieben bis sie an der Knochenoberfläche anstösst. Die nicht implantierte Spitze des Führungsdrahtes ist somit durch den Schlitz hindurch sichtbar. Die an der Röhre befindliche Skala ist entsprechend kalibriert, um ein numerisches Ablesen der Eindringtiefe der jeweils verwendeten, spezifischen Drahtlänge zu ermöglichen. Zur Gewinnung dieses numerischen Wertes wird die der Spitze des nicht implantierten Führungsdrahtes entsprechende Zahl auf der Skala abgelesen.
Das U.S.-Patent Nr. 5.122.146 offenbart ein anderes Instrument zur Messung der Einführtiefe eines Führungsdrahtes in einen Markkanal eines Femur. Das Instrument umfasst eine mit einer Messskala versehene Hohlwelle, die dazu bestimmt ist, einen Führungsdraht im Inneren der Welle aufzunehmen und sicher zu führen. Entlang der Aussenseite der Welle gleitet eine Hülse mit einem Zeiger, welcher sich entlang der Messskala verschiebt und so die Eindringtiefe anzeigt. Den in dem Patent gebotenen Erläuterungen zufolge bohrt ein Chirurg vorerst einen Führungsstift in den Markkanal, erweitert dann die Eintrittsöffnung mit einer Hüftschrauben-Räumahle und entfernt anschliessend Stift und Räumahle. Daraufhin führt der Chirurg einen an der Spitze mit einer Kugel versehenen Führungsdraht in das Instrument und in der Folge durch die aufgebohrte Eingangsöffnung ein. Der Chirurg schiebt das Instrument so weit vor, bis ein Teil davon mit dem proximalen Abschnitt des Führungsdrahtes bündig ist und verklemmt sie miteinander. Zu diesem Zeitpunkt befindet sich ein Teil des Instrumentenschafts innerhalb des Knochens. Zum Zweck der Messung der Lochtiefe und der Länge des in der Folge benötigten Implantats wird die Hülse dem Instrument entlang hinuntergeschoben bis sie an einem geeigneten Knochenabschnitt anstösst, wobei es sich bei dem beschriebenen Fall um die Spitze des Trochanter major handelt. Die Hülse ist fixierbar und die Tiefe kann entweder vor oder nach der Abnahme des Instruments von dem Knochen abgelesen werden. Verschiedene andere Patentschriften befassen sich mit Messlehren, die als solche in den Knochen eingeführt werden, um in jenen Fällen, in denen kein Führungsdraht zur Anwendung kommt, die Tiefe von Bohrlöchern zu messen. Das U.S.-Patent Nr. 5.013.318 zeigt eine Tiefenmesslehre mit einer Scheibe, die auf einer mit Anzeigeskala versehenen Welle verschiebbar angeordnet ist. Die Messlehre wird in eine in einem Knochen ausgebildete Bohrung eingeführt, welche kleiner ist als die Scheibe. Nachdem der Schaft vollständig eingeführt ist, kann der Chirurg entweder die letzte an der Aussenseite des Knochens sichtbar bleibende Markierung ablesen oder die Scheibe gegen den Knochen verschieben und die Tiefe nach der Entfernung der Messlehre aus dem Knochen ablesen.
Eine andere in den Knochen eindringende Tiefenmesslehre findet sich in dem U.S.-Patent 4.450.834. Diese Messlehre umfasst einen Messfühler, welcher sich in einen Handgriff hinein zusammenschieben lässt. An dem Messfühler ist eine Anzeigenase angebracht, die innerhalb eines an der Seite des Handgriffs in der Nähe einer Messskala angebrachten Längsschlitzes verschiebbar ist. Durch Verschieben der Anzeigenase verschiebt der Arzt den Messfühler innerhalb des Handgriffs und kann somit Messungen durchführen, indem er die jeweilige Position der Anzeigenase von der Skala abliest.
Andere bekannte Instrumente dienen der Führung einer Bohrerspitze oder eines Stiftes während der Implantation. Einige verhindern auch, dass das Bohrwerkzeug hinsichtlich seiner Eindringtiefe einen vorgegebenen Wert überschreitet, diese Instrumente erfordern jedoch eine vorab erfolgende Bestimmung des benötigten Vorgabewertes durch Verfahren wie das weiter oben beschriebene.
Das U.S.-Patent Nr. 4.549.538 behandelt etwa eine mit einer Bohrmaschine verbindbare Stifteinbringhülse. Eine Bohrerführung mit vielfach ineinanderschiebbaren Segmenten wird nach hinten gegen die Oberfläche des angebohrten Gewebes ausgefahren, während der Stift in das Gewebe eindringt. Es sind keine Gradeinteilungen vorgesehen.
Ein Bohrinstrument mit einer einstellbaren Führung zur Messung der Eindringtiefe ist aus US-A-3.682.177 bekannt. Dieses bekannte Instrument umfasst einen langgestreckten, zylindrischen Handgriff mit einer sich von einem Ende weg erstreckenden Bohrerspitze und einem am anderen Ende vorgesehenen Axialdrucklager. Die Bohrerspitze wird in dem Handgriff gemeinsam mit diesem drehbar befestigt und mit einem einstellbaren Führungselement umgeben. Eine einstellbare Schutzvorrichtung mit darauf angebrachten Markierungen wird lösbar in einem Spannfutter festgeklemmt, das an dem Handgriff befestigt wird.
Das U.S.-Patent Nr. 5.409.493 offenbart eine Bohrerführung, die zur Begrenzung der Eindringtiefe in den Knochen teleskopartig bis zu einer gewünschten Länge ausziehbar ist. Mittels einer an einer inneren, teleskopierbaren Röhre angebrachten Skala kann das Ausmass angezeigt werden, bis zu welchem die Führung bereits ausgezogen worden ist. Nach der mit Hilfe eines anderen Instruments erfolgten Bestimmung der, erforderlichen Bohrtiefe fährt der Chirurg das Instrument durch Zusammenpressen des Handgriffs entsprechend ein, bis die Länge des Instruments der Länge der Bohrerspitze minus der gewünschten Bohrtiefe entspricht. Daraufhin beginnt der Chirurg mit der durch die Führung hindurch erfolgenden Bohrung und führt diese bis zum Erreichen der gewünschten Bohrtiefe durch.
Wie weiter oben erwähnt, ist es bei Verwendung der nach dem Stand der Technik verfügbaren Instrumente zur Bestimmung der Eindringtiefe von Bohrern bzw. der Implantationstiefe von Führungsdrähten erforderlich, dass Chirurgen einen zusätzlichen Arbeitsschritt erledigen und dabei verschiedene Apparate bedienen. Diese Techniken machen es nötig, die Bohrmaschine zu entfernen und entweder eine Messlehre in die verbleibende, offene Bohrung einzuführen oder eine Messvorrichtung über den aus dem Knochen herausragenden Abschnitt des Führungsdrahtes zu schieben. Darüber hinaus sind Messlehren, welche in ein offenes Bohrloch eingesetzt werden müssen, nicht mit Verfahren vereinbar, die das axial vorzunehmende Bohren, Nageln oder Schrauben von Kanüleninstrumenten entlang einem vorimplantierten Führungsdraht vorsehen, da die Messlehren eine Entfernung des Führungsdrahtes vor Durchführung der Messung erforderlich machen würden.
Angesichts der heutzutage gegebenen, hohen Operationssaal-Stundenkosten stellen Verfahren mit zeitaufwendigen Mehrfach-Schritten einen grossen Nachteil dar. Manche Chirurgen sind versucht, den durch die Verwendung präziser Messinstrumente benötigten Zeitaufwand zu umgehen, indem sie stattdessen ein Lineal an den nicht implantierten Abschnitt des Führungsdrahtes anlegen, oder sie vergleichen diesen Abschnitt mit einem zweiten Führungsdraht derselben Länge, um die Eindringtiefe auf diese Weise annähernd zu bestimmen. Wenn darüber hinaus Chirurgen auch auf die Verwendung einer Bohrerführung verzichten, kann das das Bohrloch umgebende Gewebe gefährdet werden und dünne Werkzeuge, wie zum Beispiel Führungsdrähte können sich verbiegen, wodurch sich ihr Einführwinkel verändern kann.
Keines der Instrumente nach dem Stand der Technik ermöglicht ein sofortiges, kontinuierliches und direktes Ablesen der Bohrtiefe eines Führungsdrahtes oder eines anderen Bohrwerkzeugs. Bekannte Vorrichtungen erlauben es einem Chirurgen nicht, einen Führungsdraht zu implantieren und in ein und demselben Arbeitsschritt die Länge eines anschliessend über den Führungsdraht zu implantierenden Werkzeugs oder Fixationselements zu bestimmen. Instrumente nach dem bisherigen Stand der Technik sind nicht in der Lage, gleichzeitig das umgebende Gewebe vor der rotierenden Bohrerspitze bzw. dem rotierenden Führungsdraht zu schützen, eine stützende Wirkung auf den Führungsdraht auszuüben, und eine sofortige Anzeige der Eindringtiefe zu ermöglichen, ohne dass es notwendig ist, Justierungen oder Berechnungen anzustellen, um der Länge des aus dem Bohrfutter herausragenden Werkzeugs Rechnung zu tragen.
Die vorliegende Erfindung schafft sowohl eine teleskopierbare Bohrerführung zur sofortigen und kontinuierlichen Bestimmung der Bohrtiefe als auch ein Verfahren zur Bestimmung dieser Bohrtiefe. Die Erfindung wird anhand von Ausführungsbeispielen aus der orthopädischen Chirurgie beschrieben, was bedeutet, dass es sich bei dem anzubohrenden Werkstück um einen Knochen handelt. Die Erfindung ist jedoch auch auf andere Werkstückarten anwendbar.
Die Bohrerführung verfügt über ein Werkstück-Auflageelement und ein Spannfutter-Auflageelement, wobei ein jedes der beiden in Bezug auf das andere teleskopierbar ist. In der bevorzugten Ausführungsform handelt es sich bei dem Spannfutter-Auflageelement um einen Plungerkolben, welcher teleskopartig im Inneren eines als Hülse ausgebildeten Werkstück-Auflageelement gleitet. Der Plungerkolben und ein Ende der Hülse verfügen über entsprechend dimensionierte, axiale Bohrungen, um einem Bohrwerkzeug als Aufnahme und Führung zu dienen.
Am vorderen Ende des Plungerkolbens befinden sich eine Mehrzahl von Fingern, die durch eine Innenwandung der Hülse nach innen vorgespannt sind und dadurch einen reibschlüssigen Schiebesitz bilden. Jeder Finger verfügt an seiner Spitze über einen Kopf. Zusammen genommen bilden die Köpfe einen Durchmesser, welcher geringfügig grösser ist als jener des Hauptkörpers des Plungerkolbens. Diese Köpfe dienen als Anschläge, um den Plungerkolben daran zu hindern, nach hinten aus der Hülse herausgezogen zu werden, wenn die Köpfe mit einer Abschlusskappe in Kontakt kommen, die am hinteren Ende der Hülse befestigt ist und die annähernd den Durchmesser des Hauptkörpers des Plungerkolbens aufweist.
Eine Plattform am Hinterende des Plungerkolbens bietet eine Anlagefläche, gegen die ein Bohrfutter drücken kann, um die teleskopartige Bohrerführung zusammenzuschieben. Vorzugsweise erstreckt sich die Bohrerführung über die Länge des zu verwendenden Bohrwerkzeugs. Die Messskala an der Aussenseite des Plungerkolbens zeigt die Tiefe an, bis zu welcher das Bohrwerkzeug bereits in den Knochen vorgedrungen ist.
Die Hülse der bevorzugten Ausführungsform verfügt über einen Handgriff zum Überwachen der Bohrerführung. Durch den Handgriff hindurch erstreckt sich vorzugsweise eine Ausrichtbohrung, die parallel zur Achse der Hülse und des Plungerkolbens verläuft. Indem die Ausrichtbohrung über einen zuvor eingeführten Führungsdraht geschoben wird, kann die Bohrerführung an dem parallelen Draht mit einem vorgegebenen Abstand zu diesem ausgerichtet werden.
Die Erfindung schafft weiterhin auch ein Bohrwerkzeug, das an einer bestimmten Stelle entlang seiner Länge mit Markierungen versehen ist, welche von einem Chirurgen an einem Teil der Bohrmaschine, wie zum Beispiel dem Vorderende des Spannfutters, ausgerichtet werden können, um zu gewährleisten, dass der aus dem Spannfutter herausragende Teil des Bohrwerkzeugs ebenso lang ist wie die ausgefahrene Bohrerführung. Die Skala zeigt somit auf direkte Weise die Bohrtiefe des Werkzeugs an.
In alternativen Ausführungsformen haben der Plungerkolben, die Hülse und die Abschlusskappe nicht-kreisförmige Querschnitte, um eine Rotation der Hülse in Bezug auf den Plungerkolben zu verhindern.
Die Erfindung stellt somit eine Anzeige der momentanen Bohrtiefe bereit, wobei gleichzeitig auch das umliegende Gewebe geschützt und eine Führung für das Bohrwerkzeug geschaffen wird. Zur Erzielung dieser Funktionen sind während des operativen Eingriffs keine weiteren Schritte erforderlich.
1 zeigt eine teilweise im Querschnitt dargestellte Seitenansicht einer Bohrerführung mit Bohrtiefenmessung gemäss der vorliegenden Erfindung.
2 ist eine Abbildung eines erfindungsgemässen Bohrwerkzeugs.
3 zeigt einen Querschnitt der Ausführungsform aus den 1 und 2, welche dazu verwendet wird, einen mit einem Gewinde versehenen Führungsdraht in einen Knochen einzubohren.
4 ist eine nach vorwärts gerichtete Querschnittansicht durch die Abschlusskappe einer anderen Ausführungsform der Erfindung.
5 ist die Abbildung eines Querschnitts eines Teils einer anderen Ausführungsform der Erfindung mit einem nach rückwärts vorgespannten Plungerkolben.
1 zeigt eine zur Verwendung mit einem Führungsdraht bestimmte, erfindungsgemässe Bohrwerkzeugführung. Die Führung verfügt über eine hohle Hülse 10 mit einer Bohrung 12 mit vorzugsweise zylindrischem Querschnitt. Das hintere Ende 14 der Hülse 10 ist an seiner Aussenseite vorzugsweise mit einem Gewinde versehen, um damit an eine hohle Abschlusskappe 16 festgeschraubt zu werden. Vorzugsweise verfügt ein weiterer an der Aussenseite der Hülse 10 ausgebildeter Abschnitt 17 über ein Gewinde, mit welchem diese an eine separate Bohrerführung (nicht dargestellt) festgeschraubt werden kann.
Eine Bohrung 18 erstreckt sich durch die vordere Spitze 20 der Hülse 10. Die Spitzenbohrung 18 ist vorzugsweise entsprechend dimensioniert, um einem Bohrwerkzeug wie etwa einem mit Gewinde versehenen Führungsdraht oder einem Kirschner-Draht, als Führung zu dienen, kann aber auch über einen Durchmesser verfügen, welcher für andere Werkzeuge, wie zum Beispiel Bohrspitzen oder Fixierstifte, geeignet ist. Der Aussendurchmesser der Spitze 20 ist vorzugsweise aus praktischen Gründen möglichst eng bemessen, um eng an die Bohrstelle anliegend aufgesetzt werden zu können, und ist dabei dennoch von ausreichender Strukturbeständigkeit, um einem rotierenden Werkzeug als Führung zu dienen. Des weiteren ist die Vorderseite der Spitze 20 vorzugsweise von Kerbverzahnungen 22 umgeben, welche während des Bohrvorgangs mit einer Knochenoberfläche einen Reibschluss bilden, um zu verhindern, dass die Bohrerführung auf dem glatten Periost, einer faserigen, die Knochenoberfläche bedeckenden Membran, abgleitet.
Die bevorzugte Ausführungsform ist handgeführt. Sie hat einen Handgriff 24, der durch zwei Stifte 26 an der Hülse 10 befestigt ist. In dieser Ausführungsform dringen die Stifte 26 in die Wandung der Hülse 10 ein, erstrecken sich jedoch nicht über die innere Oberfläche der Wandung der Hülse 10 hinaus. Der Handgriff 24 verfügt auch über eine Ausrichtbohrung 28. Die Ausrichtbohrung 28 ist entsprechend dimensioniert, um einen parallelen Führungsdraht aufzunehmen, welcher bereits zuvor in einen Knochen eingesetzt worden ist. Vorzugsweise erstreckt sich die Ausrichtbohrung 28 parallel zu der beabsichtigten Bohrachse in einem vorgegebenen Abstand zu dieser.
Ein Plungerkolben 30 ist teleskopartig verschiebbar in der Hülse 10 angeordnet. Der Hauptkörper 32 des Plungerkolbens 30 ist vorzugsweise enger als die Hülsenbohrung 12.
Eine Plungerkolbenbohrung 34 erstreckt sich axial durch die Länge des Plungerkolbens 30 und ist entsprechend geformt, um ein rotierendes Werkzeug aufzunehmen und zu führen. Diese Bohrung ist axial mit der Spitzenbohrung 18 der Hülse 10 ausgerichtet, um dem Werkzeug bei seinem Eintritt in den Knochen entlang einer geraden Linie als Führung zu dienen. Darüber hinaus schützen der Plungerkolben 30 und die Hülse 10 gemeinsam das die Bohrstelle unmittelbar umgebende Gewebe.
Der hintere Abschnitt des Plungerkolbens 30 endet in einer Plattform 36. Die Plattform 36 ist entsprechend angepasst, um gegen die Vorderseite eines rotierenden Bohrfutters anzuliegen, so dass das Bohrfutter den Plungerkolben 30 nach vorne tiefer in die Hülse 10 hinein pressen kann. Die Plattform 36 stellt weiterhin auch eine Oberfläche bereit, die ein Benutzer anfassen kann, um den Plungerkolben 30 nach rückwärts zu ziehen und somit die Bohrerführung auseinanderzuziehen.
Das vordere Ende des Plungerkolbens 30 ist in eine Mehrzahl elastischer Finger 38 unterteilt. In der bevorzugten Ausführungsform bilden die Fingerköpfe 40 der Finger 38 naturgemäß einen Durchmesser, der geringfügig größer ist als jener der Hülsenbohrung 12. Insbesondere ist es vorzuziehen, wenn die Finger sich zu den Spitzen hin verjüngen, so dass bei Krafteinwirkung auf ihre Spitzen eine sich über ihre Länge hinweg erstreckende, konstante Biegung erzielen werden kann, wodurch entlang den einzelnen Fingern ziemlich gleichförmige Biegemomente erzeugt werden. Werden also die Finger 38 in die Hülsenbohrung 12 eingeführt, so spannt die Innenwandung der Hülse 10 die Finger 38 nach innen vor. Dieser Sitz erlaubt es dem Plungerkolben 30, unter Reibung teleskopartig in die Hülse 10 eingeschoben zu werden, so dass der Plungerkolben 30 und die Hülse 10 ihre relative, teleskopartige Position beibehalten, nachdem sie teilweise ineinandergeschoben worden sind.
Wie weiter oben erklärt, wird das vordere Ende einer hohlen Abschlusskappe 16 an den hinteren Abschnitt 14 der Hülse 10 angeschraubt. Eine hinter dem Gewindeabschnitt angeordnete, hintere Abschlusskappenbohrung 42 hat einen Innendurchmesser, welcher annähernd dem äusseren Querschnitt des Hauptkörpers 32 des Plungerkolbens 30 entspricht. Wenn die Abschlusskappe 16 auf den hinteren Abschnitt 14 der Hülse 10 geschraubt wird, hindert sie die Fingerköpfe 40 daran, über die Abschlusskappenbohrung 42 hinaus nach rückwärts gezogen zu werden. Somit können die Hülse 10 und der Plungerkolben 30, die in dieser Ausführungsform teleskopartig ausziehbar sind, wie in 1 dargestellt nur bis zu einer vorgegebenen Maximalposition ausgezogen werden. Dieser Maximalauszug sollte mindestens so lang sein wie der aus dem Spannfutter herausragende Abschnitt eines Bohrwerkzeugs und vorzugsweise höchstens so lang wie dieser Abschnitt des Werkzeugs.
Eine Skala 44 teilt die Aussenseite des Plungerkolbens 30 in Grade ein und zeigt an, bis zu welchem Ausmass die Führung ineinandergeschoben worden ist. In 1 werden jeweils nach 10 Einheiten Zahlenwerte und alle zwei Einheiten Teilstriche angezeigt. Die Teilstriche 44 werden in dieser Ausführungsform am hinteren Ende 46 der Abschlusskappe 15 abgelesen, bei anderen Ausführungsformen können jedoch auch andere Formen der Skalenanzeige verwendet werden. In der hier dargestellten, maximal ausgezogenen Position zeigt die Skala 44 Null an. Je weiter der Plungerkolben 30 in die Hülse 10 eingeführt wird, umso höher ist die Zahl, die am hinteren Ende 46 der Abschlusskappe angezeigt wird.
2 zeigt ein Bohrwerkzeug 48, wobei es sich im konkreten Fall um einen erfindungsgemässen, selbstschneidenden, chirurgischen Führungsdraht handelt. Die vordere Spitze 50 des Bohrwerkzeugs 48 hat vorzugsweise scharfe Schneidfasen und eine scharfe Spitze um sich damit durch den Knochen zu bohren. In der dargestellten Ausführungsform verfügt das Bohrwerkzeug 48 über ein selbstschneidendes Gewinde 52, bei anderen Ausführungsformen, wie etwa bei Kirschner-Drähten, Stiften und Bohrspitzen, muss dieses Merkmal nicht unbedingt gegeben sein.
Um die Verwendung des Bohrwerkzeugs 48 zu vereinfachen, kennzeichnet die Markierung 54 den Abschnitt des Bohrwerkzeugs 48, der in das Spannfutter einer Bohrmaschine einzusetzen ist. Der Abstand zwischen dieser Markierung 54 und der Spitze 50 des Bohrwerkzeugs 48 entspricht vorzugsweise der Länge der vollständig ausgezogenen Führung. Wenn somit ein Chirurg das Bohrwerkzeug 48 sachgemäß in ein Spannfutter einsetzt und das Vorderende des Spannfutters an der Markierung 54 ausrichtet, so hat der aus der Bohrmaschine herausragende Abschnitt 55 des Drahtes die gleiche Länge wie die ausgezogene Bohrerführung. Wenn der Chirurg die kerbverzahnte Spitze 30 [-> 20!] an einen Knochen ansetzt, so zeigt die Skala 44, während der Chirurg das Bohrwerkzeug 48 durch die Bohrerführung hindurch in den Knochen einbohrt, die Länge des Abschnittes des Bohrwerkzeugs 48 an, welche sich über die den vordersten Teil der Führung darstellende Spitze 20 der Hülse 10 hinaus erstreckt, und somit zeigt die Skala 44 die Länge an, bis zu welcher das Bohrwerkzeug momentan in den Knochen eingebohrt ist. Wenn ein Zwischenstück zwischen der Spitze 30[->20!] und dem Knochen platziert wird, so beinhaltet die angezeigte Eindringtiefe auch den Teil des Zwischenstückes, durch welchen der Draht 48 gegenwärtig hindurchgeführt ist.
3 zeigt den Führungsdraht 48 aus 2 während der Implantation in einen Knochen 56. Nachdem der Chirurg ein Bohrfutter 58 der Bohrmaschine 60 um den Draht 48 herum dergestalt festgezogen hat, dass die Spitze des Bohrfutters 58 mit der Markierung 54 übereinstimmt, hat er den Führungsdraht 48 in die Führung hineingeschoben. In der Figur liegen die an der vorderen Spitze 20 der Hülse 10 angebrachten Verzahnungen 22 an dem proximalen Knochenkortex 62 bzw. an dessen Periost an.
Bei der dargestellten Verwendung wird der Führungsdraht 48 in einem vorgegebenen Abstand von einem bereits zuvor implantierten, parallelen Führungsdraht 64 parallel zu diesem implantiert. Die Ausrichtbohrung 28 ist darstellungsgemäss über den parallelen Führungsdraht 64 geschoben worden.
Während der Chirurg die Bohrmaschine 60 betätigt, drückt das Bohrfutter 58 die Plattform 36 und den Plungerkolben 30 vorwärts, wobei die Führung allmählich zusammengeschoben wird. Der Chirurg kann das Vordringen des Bohrwerkzeugs 48 mittels Röntgenseitenaufnahmen überwachen. Dabei wird zu jedem Zeitpunkt während der Einbringung des Bohrwerkzeugs 48 die momentane Tiefe des Drahtes auf der Skala 44 angezeigt. Der Chirurg beendet den Bohrvorgang, wenn die Spitze 50 des Bohrwerkzeugs 48 die angemessene Tiefe innerhalb des Knochens 56 erreicht. Dies ist üblicherweise dann der Fall, wenn das Bohrwerkzeug 48 den distalen Knochenkortex 66 erreicht, was auf den Röntgenseitenaufnahmen erkennbar ist.
Zu diesem Zeitpunkt kann der Chirurg die angezeigte Tiefe ablesen. Andererseits kann der Chirurg die Tiefe auch nach der Abnahme der Bohrmaschine 60 und der Entfernung der Bohrerführung ablesen, vorausgesetzt die Hülse 10 und der Plungerkolben 30 werden durch eine Vorrichtung in unverändertem Zustand zueinander gehalten, wie dies durch den Reibesitz zwischen den Plungerkolbenfingern 38 und der Innenwandung der Hülse 10 der Fall ist.
Bedingt durch ihre Konstruktion bietet die Bohrerführung während des Einbringvorgangs gleichzeitig eine Unterstützung für das Bohrwerkzeug 48, eine Anzeige der Implantationstiefe und einen Schutz für das umliegende Gewebe.
Bestimmte Verfahren erfordern die Verwendung einer separaten, speziellen Bohrerführung. Ein solches perkutanes Verfahren macht es erforderlich, einen auch Trokar genannten Einsatz mit einer kegelförmigen Nase in eine Bohrerführung einzuschrauben – wobei mit dem Trokar so weit in die Haut des Patienten hineingestochen wird, bis der Trokar am Knochen anstößt – und den Trokar vor dem Bohrvorgang, wenn die spezielle Bohrerführung bereits fest auf der Haut aufsitzt, wieder abzuschrauben. In einer für dieses Verfahren angepassten Ausführungsform der Erfindung ist der Gewindeabschnitt 17 der Hülse 10 entsprechend dimensioniert, um in eine separate Bohrerführung geschraubt werden zu können, nachdem der Trokar von dieser abgeschraubt worden ist.
In der bevorzugten Ausführungsform verfügen die Hülse 10, der Plungerkolben 30 und die Abschlusskappe 16 jeweils über einen runden Querschnitt. 4 zeigt eine alternative Ausführungsform mit einem Plungerkolben 68 mit nicht- kreisförmigem Querschnitt. Der in der Figur dargestellte, quadratische Querschnitt ist aus einer durch die Abschlusskappe 70 nach vorwärts gerichteten Ansicht dargestellt. In dieser Ausführungsform ist der hier hinter der Abschlusskappe 70 verborgene Innenquerschnitt der Hülse vorzugsweise ebenfalls an die nicht-kreisförmige Form des Plungerkolbens 68 angepasst. Ausführungsformen mit nicht- kreisförmigem Querschnitt verhindern eine Rotation des Plungerkolbens 68 in Bezug auf die Hülse 10.
Da der Plungerkolben 68 nicht rund ausgebildet ist, ist die Abschlusskappe 70 vorzugsweise auf eine andere Weise mit der Hülse verbunden als durch Aufschrauben einer mit Gewinde versehenen Abschlusskappe auf eine mit Gewinde versehene Hülse, wie dies bei Ausführungsformen mit kreisförmigem Querschnitt vorzugsweise der Fall ist. Die Abschlusskappe 70 kann beispielsweise durch Schweissen oder durch andere Befestigungsmittel an der Hülse befestigt werden.
Andere nicht-kreisförmige Ausführungsformen verfügen zum Beispiel über eine Feder, die entweder an der Hülse oder an dem Plungerkolben befestigt ist und sich in eine an dem jeweils anderen Element ausgebildete Nut einschieben lässt. Diese Nut-und-Feder Verbindung beschränkt ebenfalls eine Rotation, wohingegen eine teleskopartige Bewegung der Bohrerführung ermöglicht wird.
In einer anderen, in 5 dargestellten Ausführungsform ist der Plungerkolben 30 nach rückwärts vorgespannt, und zwar vorzugsweise mittels einer innerhalb der Hülse 10 angebrachten Feder 72, welche gegen die Vorderseite des Plungerkolbens 30 drückt. Eine Bohrerführung gemäss dieser Ausführungsform verlängert sich automatisch, sobald kein Druck mehr auf die Plattform 36 einwirkt. Wenn also ein Chirurg ein Loch bereits zum Teil gebohrt hat und sich zu einer Richtungskorrektur entschliesst, so zeigt die Bohrerführung weiterhin die aktuelle Bohrtiefe des Bohrwerkzeugs 48 an, während der Chirurg das Werkzeug teilweise oder zur Gänze aus dem Knochen 56 herauszieht. Dieses Merkmal ist besonders nützlich, wenn grössere Bohrspitzen verwendet werden.
Bei Ausführungsformen, welche eine Hülse und einen Plungerkolben umfassen, muss die Hülse nicht im vorderen Bereich der Bohrerführung angeordnet sein. Bei weiteren Ausführungsformen kann der Plungerkolben vorne angeordnet sein und am Knochen anliegen, während die Hülse sich im hinteren Bereich befindet und an der Bohrmaschine anliegt. Wiederum andere Ausführungsformen können ein Werkstück- Auflageelement und ein Bohrfutter-Auflageelement beinhalten, welche andere Formen und Mechanismen aufweisen als jene mit den hier beschriebenen Hülsen und Plungerkolben.
Darüber hinaus kann die Erfindung, wie weiter oben erwähnt, auf spezielle Anwendungsgebiete zugeschnitten werden, so dass andere Bohrwerkzeuge, einschliesslich anderer Arten von Führungsdrähten, Kirschner-Drähten, Stiften und Bohrspitzen, aufgenommen werden können, ebenso wie die Spitze 20 entsprechend angepasst werden kann, so dass sie an andere Werkstückarten, wie etwa an Haut, angelegt werden kann.

Claims

Messvorrichtung zur Messung der Eindringtiefe eines in einem Bohrfutter (58) eingespannten Bohrwerkzeugs, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung folgendes umfasst: A) ein Werkstück-Auflageelement (76) mit einem Werkstück-Auflageende (20), welches zur Anlage an ein Werkstück geeignet ist und eine erste Öffnung zur Aufnahme eines herausragenden Abschnitts des Werkzeugs aufweist, das aus dem Bohrfutter (58) herausragt; und B) ein Bohrfutter-Auflageelement (75), das zusammenschiebbar mit dem Werkstück-Auflageelement (76) verbunden ist und ein Bohrfutter-Auflageende (77) aufweist, welches zur Anlage an das Bohrfutter (58) geeignet ist und eine zweite Öffnung zur axialen Aufnahme des vorstehenden Abschnitts des Werkzeugs aufweist; wodurch C) die Auflageelemente (75; 76) über eine variable, zusammengesetzte Länge verfügen, die nur bis zu einer im wesentlichen der herausragenden Werkzeuglänge entsprechenden Länge einstellbar ist; wobei D) die Eindringtiefe durch eine Veränderung der zusammengesetzten Länge direkt bestimmbar ist, da das Werkzeug axial durch die Vorrichtung in das Werkstück eingebohrt wird und da das Bohrfutter (58) die Auflageelemente (75; 76) gegeneinander schiebt.
Vorrichtung nach Anspruch 1, welche weiterhin ein elastisches Element umfasst, das mit einem der Auflageelemente (75; 76) verbunden ist und das zur Erhöhung der zwischen den beiden Elementen vorhandenen Reibung elastisch gegen ein anderes der Auflageelemente (75;76) vorgespannt ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Werkzeug um einen Führungsdraht (48) handelt.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, welche weiterhin an einem der Auflageelemente (75;76) ausgebildete Gradeinteilungen umfasst, die mit einem entsprechenden Teil eines anderen der Auflageelemente (75;76) verglichen werden können, um die Veränderung in der zusammengesetzten Länge zu bestimmen und visuell darzustellen.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, welche weiterhin einen mit dem Werkstück-Auflageelement (76) verbundenen, ersten Anschlag und einen mit dem Bohrfutter-Auflageelement (76) verbundenen, zweiten Anschlag umfasst, wobei die Anschläge in Wechselwirkung zueinander stehen, um ein weiteres Auseinanderziehen zu unterbinden, wenn die Auflageelemente (75; 76) sich bereits in vollständig ausgezogenem Zustand befinden.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, welche weiterhin auf dem Werkzeug angebrachte Markierungen zur Ausrichtung an einem Abschnitt des Bohrfutters (58) umfasst, um die vorab gewählte, herausragende Länge einzustellen.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, welche weiterhin einen mit einem der Auflageelemente (75; 76) verbundenen Handgriff umfasst.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, welche weiterhin ein Ausrichtelement umfasst, welches an einem der Auflageelemente (75; 76) befestigt ist und eine Ausrichtbohrung aufweist, die entsprechend angepasst ist, um einen parallelen Führungsdraht (64) dergestalt aufzunehmen, dass das erste und das zweite Loch das Werkzeug und den parallelen Führungsdraht (64) in einer vorgegebenen Beabstandung zueinander ausrichten.
Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Ausrichtelement einen Handgriff (24) bildet.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Werkstück-Auflageelement (76) über eine kerbverzahnte Spitze (22) verfügt, um einen reibschlüssigen Eingriff mit dem Werkstück zu bilden, wobei sich das erste Loch durch die Spitze (22) hindurch erstreckt.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Auflageelemente (75; 76) rotationsfest miteinander verbunden sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Löcher entsprechend angepasst sind, um dem Werkzeug als Führung zu dienen.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass eines der Auflageelemente (75; 76) eine Hülse (10) umfasst, ein anderes der Auflageelemente (75; 76) einen Plungerkolben (30) umfasst, welcher innerhalb der Hülse (10) teleskopartig verschiebbar ist, und die Löcher koaxiale Bohrungen (18; 34) umfassen.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Abschnitt des Werkzeugs, welcher aus dem Bohrfutter (58) herausragt, über eine vorab ausgewählte, herausragende Länge verfügt.
Handgeführte Bohrerführung, welche eine Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14 umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass eines der Auflageelemente (75; 76) eine Hülse (10) umfasst und ein anderes der Auflageelemente (75; 76) einen Plungerkolben (30), welcher teleskopartig im Inneren der Hülse (10) angeordnet ist und eine axiale Bohrung (34) aufweist, die entsprechend angepasst ist, um einen Abschnitt des Werkzeugs, der aus dem Bohrfutter (58) herausragt, gleitend aufzunehmen und ihm als Führung zu dienen.
Bohrerführung nach Anspruch 15, welche weiterhin ein mit dem Plungerkolben (30) verbundenes und durch die Hülse (10) nach innen vorgespanntes, elastisches Element zur Erhöhung der Reibung zwischen der Hülse (10) und dem Plungerkolben (30) umfasst.
Bohrerführung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass das elastische Element zumindest einen elastischen Finger (38) umfasst.
Bohrerführung nach einem der Ansprüche 15 bis 17, welche weiterhin eine Abschlusskappe (16) umfasst, die an einem Ende der Hülse (10) befestigt ist und über ein axial angeordnetes Abschlusskappenloch zum gleitenden Aufnehmen des Plungerkolbens (30) verfügt, sowie einen an dem Plungerkolben 30 befestigten Plungerkolbenanschlag, wobei der Plungerkolbenanschlag und die Abschlusskappe (16) in Wechselwirkung zueinander stehen, um ein weiteres Auseinanderziehen zu unterbinden, wenn die Hülse (10) und der Plungerkolben (30) sich bereits in vollständig ausgezogenem Zustand befinden.
Bohrerführung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass der Plungerkolbenanschlag eine Mehrzahl von Fingern (38) umfasst, welche sich radial über das Abschlusskappenloch hinaus erstrecken.
Bohrerführung nach einem der Ansprüche 15 bis 19, welche weiterhin ein mit der Hülse (10) verbundenes Anzeigeelement sowie auf einer Fläche des Plungerkolbens (30) befindliche, mit Nummern versehene Gradeinteilungen (44) umfasst, die visuell gegen das Anzeigeelement zur Anzeige der Eindringtiefe ablesbar sind.
Bohrerführung nach einem der Ansprüche 15 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass der Plungerkolben (68) und die Hülse (10) jeweils einen nicht-kreisförmigen Querschnitt aufweisen, um eine Rotation des Plungerkolbens (68) in Bezug auf die Hülse (10) zu verhindern.
Bohrerführung nach einem der Ansprüche 15 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass der Abschnitt des Werkzeugs, welcher aus dem Bohrfutter (58) herausragt, über eine vorab ausgewählte, herausragende Länge verfügt.
Instrumentenausrüstung zur Messung der Eindringtiefe eines in einem Spannfutter (58) festgehaltenen Bohrwerkzeugs, welche eine Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 22 umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass sie weiterhin ein aus dem Bohrfutter (58) herausragendes Bohrwerkzeug umfasst.
Instrumentenausrüstung nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass das Bohrwerkzeug über Markierungen zum Ausrichten an einem Abschnitt des Bohrfutters (58) verfügt, um vorab eine herausragende Länge eines herausragenden Abschnitts des aus dem Bohrfutter (58) herausragenden Werkzeugs auszuwählen.
Ein Verfahren zur Messung der Eindringtiefe eines in einem Spannfutter (58) festgehaltenen Bohrwerkzeugs, wobei das Verfahren folgendes umfasst: das Befestigen eines Bohrwerkzeugs in einem Bohrfutter (58), so dass ein herausragender Abschnitt des Bohrwerkzeugs aus dem Bohrfutter (58) herausragt; das Einführen des herausragenden Abschnitts in eine ineinanderschiebbare Bohrerführung; das Ausziehen der-Bohrerführung auf eine im wesentlichen der Länge des herausragenden Abschnitts entsprechende Länge; das Einbohren des Werkzeugs in das Werkstück; das Ineinanderschieben der Bohrerführung mittels des Bohrfutters (58); und das über eine Längenänderung der Bohrerführung erfolgende Bestimmen der Eindringtiefe des Werkzeugs in das Werkstück.
Verfahren nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren weiterhin das Befestigen eines Bohrwerkzeugs in einem Bohrfutter (58) umfasst, so dass ein herausragender Abschnitt des Bohrwerkzeugs mit einer vorab ausgewählten, herausragenden Länge aus dem Bohrfutter (58) herausragt.