EP1379178A1 - Cutting device for bone tissue - Google Patents

Cutting device for bone tissue

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Publication number
EP1379178A1
EP1379178A1 EP02727287A EP02727287A EP1379178A1 EP 1379178 A1 EP1379178 A1 EP 1379178A1 EP 02727287 A EP02727287 A EP 02727287A EP 02727287 A EP02727287 A EP 02727287A EP 1379178 A1 EP1379178 A1 EP 1379178A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
bone tissue
separating device
cut surface
pressure fluid
bone
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP02727287A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Frank Pude
Hartmut Louis
Ludger Kirsch
Carl Joachim Wirth
Stephan Schmolke
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Leibniz Universitaet Hannover
Medizinische Hochschule Hannover
Original Assignee
Leibniz Universitaet Hannover
Medizinische Hochschule Hannover
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Leibniz Universitaet Hannover, Medizinische Hochschule Hannover filed Critical Leibniz Universitaet Hannover
Publication of EP1379178A1 publication Critical patent/EP1379178A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

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    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B17/00—Surgical instruments, devices or methods, e.g. tourniquets
    • A61B17/32—Surgical cutting instruments
    • A61B17/3203—Fluid jet cutting instruments
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B17/00—Surgical instruments, devices or methods, e.g. tourniquets
    • A61B17/16—Bone cutting, breaking or removal means other than saws, e.g. Osteoclasts; Drills or chisels for bones; Trepans
    • A61B17/1644—Bone cutting, breaking or removal means other than saws, e.g. Osteoclasts; Drills or chisels for bones; Trepans using fluid other than turbine drive fluid
    • A—HUMAN NECESSITIES
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    • A61B17/16—Bone cutting, breaking or removal means other than saws, e.g. Osteoclasts; Drills or chisels for bones; Trepans
    • A61B17/17—Guides or aligning means for drills, mills, pins or wires
    • A61B17/1739—Guides or aligning means for drills, mills, pins or wires specially adapted for particular parts of the body
    • A61B17/1764—Guides or aligning means for drills, mills, pins or wires specially adapted for particular parts of the body for the knee
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    • A61B17/1644—Bone cutting, breaking or removal means other than saws, e.g. Osteoclasts; Drills or chisels for bones; Trepans using fluid other than turbine drive fluid
    • A61B2017/1648—Bone cutting, breaking or removal means other than saws, e.g. Osteoclasts; Drills or chisels for bones; Trepans using fluid other than turbine drive fluid as cutting jet
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B2217/00—General characteristics of surgical instruments
    • A61B2217/002—Auxiliary appliance
    • A61B2217/005—Auxiliary appliance with suction drainage system

Definitions

  • the invention relates to a separating device for bone tissue, in particular intended for correcting malpositions, by means of which a section of the bone tissue can be separated along a predetermined cutting surface.
  • Bone tissue the osseous integration of the implant and leads to a reduction in the service life.
  • precise anatomical alignment is of paramount importance for the physiological function and thus for the service life of the joint replacement.
  • the intraoperative alignment of the saw templates for the implant bed is done manually. The surgeon can only orientate himself intraoperatively to the local anatomical conditions. The intramedular target systems used sometimes show too large deviations for exact placement, the saw cuts are carried out manually with the oscillating saw. The saw gauges also offer only a small contact surface for the saw blade. Due to the possibility of errors in each of the above-mentioned surgical steps, the implant components are incorrectly positioned, which is associated with a considerable reduction in load capacity and service life.
  • the quality of the component implantation is therefore essentially limited by the limited use of the tools and aids available and is also largely dependent on the skill of the surgeon.
  • the parameters of the liquid jet are set in such a way that damage to the bone tissue is impossible in any case. Therefore, incorrect operation, which could lead to injury to the patient, is also ruled out with manual guidance.
  • the invention has for its object to provide a separation device through which the separation process of the bone tissue with increased demands on the The quality and accuracy of the cut surface can be significantly improved. Furthermore, the separation device should allow flexible use with regard to the individual requirements.
  • a separating device in which the separating device generates a high-pressure fluid jet which can be guided along a freely selectable cutting surface of the bone tissue, pharmacologically compatible abrasives being able to be added to increase the cutting performance.
  • the high-pressure fluid jet can also be guided, for example, manually or by an automated handling system without significant operating forces, because a pressing force against the bone is not required.
  • the simple guidance of the cut surface also allows the jet orientation to be oriented in such a way that undesired damage to the adjacent tissue can be avoided, for example by the high-pressure fluid jet escaping into the environment after passing through the bone tissue and reducing the energy there, essentially from water existing fluid is collected.
  • a particularly advantageous embodiment of the separating device is achieved in that the separating device is designed to separate the bone tissue along a cut surface designed as a free-form surface.
  • the loss of substance during the separation of bone tissue, in particular for the preparation and adaptation of a prosthesis can be significantly reduced.
  • the surgeon is not only on individual flat surfaces that are fixed to one another
  • the cut surface also have a contour that is optimized for the healing process and the permanent connection with a prosthesis.
  • the separating device has a control unit by means of which the desired cutting surface can be determined.
  • the desired cutting surface can be determined in advance with the help of the control unit.
  • the control programs can be created on the basis of existing models or individually. For this purpose, deviations occurring during the separation process can also be converted directly into a correction quantity, so that an optimal result can be ensured.
  • the control unit has a control program for a circular arc cut surface.
  • the bone parts separated on the cut surface can be fixed in a new position which deviates from the original position, without a cutout or a gap occurring between the surfaces of the bone parts.
  • the cut surface can additionally be dimensioned such that the bone parts can be fixed to one another in only a single changed position, so that the new relative position or orientation of the bone parts is already defined by the cut surface and possible errors when joining the bone parts are avoided. The healing process can be accelerated significantly at the same time.
  • the separating device has a means for dissipating the energy of the high-pressure fluid jet on a side of the bone tissue to be separated facing away from the high-pressure fluid jet. This prevents damage to tissues or organs, and also prevents the fluid from escaping into the environment in an uncontrolled manner.
  • the means can be designed in such a way that the affected tissue parts or organs are protected from the high-pressure fluid jet by shielding them or by moving them from the immediate zone of influence of the high-pressure fluid jet.
  • the agent has an impact surface with a suction line for the fluid.
  • the fluid can be reliably removed even under unfavorable environmental conditions by passing it through the suction line is dissipated. A hindrance or even a reaction to the cut surface can be avoided as well as an undesirably large collecting container.
  • An embodiment of the invention in which the agent has a supply line for rinsing liquid is also particularly suitable, in order to ensure reliable removal of particles and tissue parts.
  • the invention allows various embodiments. To further clarify its basic principle, one of these is shown in the drawing and is described below.
  • the separating device 1 generates a high-pressure fluid jet 2, in particular a water jet, which has an abrasive substance added to increase the cutting performance, with which human bone tissue 3 can be separated along a cut surface 5 predetermined by a control unit 4 and shown in broken lines.
  • the cut surface 5 follows a circular arc in order in this way to make it possible to correct a malposition along the cut surface 5 by fixing the bone parts 6, 7 in a modified correction position 8, shown in broken lines, without this leading to a substantial loss of substance.
  • the separating device 1 is further equipped with a means 9 for reducing the energy of the high-pressure fluid steel 2 on a side of the bone tissue 3 to be separated, which side faces away from the high-pressure fluid steel 2.
  • the means 9 has an impact surface 12 which is provided with a depression 10 and is covered with a grid 11 and which is followed by a suction line 13 for removing the fluid.
  • a supply line 14 for a rinsing liquid is provided in order to be able to reliably remove particles in this way.

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Abstract

The invention relates to a cutting device (1), which is provided for cutting bone tissue (3), is intended for correcting malpositions, and which enables a segment of the bone tissue (3) to be cut along a predetermined cut surface (5). To this end, a high-pressure fluid jet (2) is produced by the cutting device (1), and the jet produces, in accordance with a control program stored in a control unit (4), a cut surface (5), for example, in the shape of a circular arc. The bone parts (6, 7) created in this manner can thus be fixed in a corrective position (8) with little effort and without significant loss of material. A means (9), which is equipped with a supply line (14) for supplying rinsing liquid and with a suction line (13), is provided for collecting the fluid, and at the same time reliably reduces the energy remaining in the high-pressure fluid jet (2). A cut surface (5) having a freely selectable shape can be produced by the cutting device (1) and can be obtained without any difficulties by using automated handling systems. This enables a significant broadening of the field of application and of the freedom in design for the operator together with a use that preserves bone tissue.

Description

Trennvorrichtung für Knochengewebe Bone tissue separator
Die Erfindung betrifft eine insbesondere zur Korrektur von Fehlstellungen bestimmte Trennvorrichtung für Knochengewebe, durch die ein Abschnitt des Knochengewebes entlang einer vorbestimmten Schnittfläche trennbar ist.The invention relates to a separating device for bone tissue, in particular intended for correcting malpositions, by means of which a section of the bone tissue can be separated along a predetermined cutting surface.
Die heute in der operativen Orthopädie angewendeten Osteotomieverfahren haben sich hinsichtlich der eingesetzten Trennvorrichtungen ungeachtet der veränderten Anforderungen in den letzten Jahrzehnten wenig verändert. Während in der ersten Hälfte dieses Jahrhunderts der Meißel und die manuell geführte Säge, beispielsweise die Gigli-Säge, zur Anwendung kamen, wird heute fast ausschließlich die druckluftbetriebene, oszillierende Säge mit festem Sägeblatt verwendet. Nur bei speziellen Indikationen, beispielsweise bei Dekompressionsoperationen an der Wirbelsäule, kommen andere Trennvorrichtungen, wie die hochtourige Fräse, zum Einsatz. Mit ihr wird jedoch keine Knochendurchtrennung im engeren Sinne, sondern vielmehr eine lokale Knochenabtragung ausgeführt.The osteotomy procedures used today in surgical orthopedics have changed little over the past few decades with regard to the separating devices used, regardless of the changed requirements. While the chisel and the manually operated saw, such as the Gigli saw, were used in the first half of this century, today the compressed air-powered, oscillating saw with a fixed saw blade is used almost exclusively. Other separation devices, such as the high-speed milling machine, are only used for special indications, such as decompression operations on the spine. However, it does not perform bone cutting in the narrower sense, but rather local bone removal.
Die Bearbeitung des Knochengewebes im lebenden Körper ist die Kernleistung in vielen orthopädischen Operationen und daher von höchster Bedeutung. Besonders bei der Implantation von Endoprothesen ist eine hohe Präzision bei der Erstellung des Implantatlagers erforderlich. Die Primärstabilität zementfreier Prothesen ist direkt von der Passung zwischen Prothese und knöchernem Lager abhängig und stellt die Grundlage für ein dauerstabiles Implantat dar. Hingegen verzögert eine Schädigung der Randzonen desThe processing of bone tissue in the living body is the core service in many orthopedic operations and is therefore of the utmost importance. Particularly when implanting endoprostheses, high precision is required when creating the implant site. The primary stability of cementless prostheses is directly dependent on the fit between the prosthesis and the bony bearing and forms the basis for a permanently stable implant. On the other hand, damage to the marginal zones of the
Knochengewebes die ossäre Integration des Implantates und führt zu einer Verringerung der Standzeit. Bei der Komponentenimplantation von Knieendoprothesen ist eine genaue anatomische Ausrichtung für die physiologische Funktion und damit für die Standzeit des Gelenkersatzes von herausragender Bedeutung. Die intraoperative Ausrichtung der Sägeschablonen für das Implantatlager geschieht bei der konventionellen Technik manuell. Der Operateur kann sich intraoperativ nur an den lokalen anatomischen Verhältnissen orientieren. Die verwendeten intramedulären Zielsysteme zeigen teilweise zu große Abweichungen für eine exakte Plazierung, die Sägeschnitte werden manuell mit der oszillierenden Säge durchgeführt. Die Sägelehren bieten zudem nur eine geringe Auflagefläche für das Sägeblatt. Bedingt durch die Fehlermöglichkeiten in jedem der genannten Operationsschritte kommt es zu Fehlpositionierungen der Implantatkomponenten, was mit einer erheblichen Verminderung der Belastbarkeit und der Standzeit verbunden ist.Bone tissue the osseous integration of the implant and leads to a reduction in the service life. In the component implantation of knee endoprostheses, precise anatomical alignment is of paramount importance for the physiological function and thus for the service life of the joint replacement. In the conventional technique, the intraoperative alignment of the saw templates for the implant bed is done manually. The surgeon can only orientate himself intraoperatively to the local anatomical conditions. The intramedular target systems used sometimes show too large deviations for exact placement, the saw cuts are carried out manually with the oscillating saw. The saw gauges also offer only a small contact surface for the saw blade. Due to the possibility of errors in each of the above-mentioned surgical steps, the implant components are incorrectly positioned, which is associated with a considerable reduction in load capacity and service life.
Eine weitere Limitierung der oszillierenden Säge, aber auch des Meißels ergibt sich aus den damit zu fertigenden Schnittgeometrien, die auf die Schaffung von zweidimensionalen, d.h. ebenen Flächen begrenzt sind. Daher ist die Formgebung der Prothese in der heutigen Praxis an diese Limitierungen angepaßt und damit gegenüber anderen wünschenswerten Formgebungen, mit denen sich insbesondere im Hinblick auf die Dauerbelastbarkeit aller Voraussicht nach wesentlich bessere Voraussetzung realisieren ließen, erheblich eingeschränkt.A further limitation of the oscillating saw, but also of the chisel, results from the cutting geometries to be made with it, which are based on the creation of two-dimensional, i.e. flat surfaces are limited. Therefore, the shape of the prosthesis in today's practice is adapted to these limitations and thus considerably restricted compared to other desirable shapes, with which it is likely to be possible to achieve significantly better conditions, particularly with regard to the durability.
Die Qualität der Komponentenimplantation ist daher wesentlich durch die eingeschränkte Einsatzmöglichkeit der zur Verfügung stehenden Werkzeuge und Hilfemittel begrenzt und zudem wesentlich von dem Geschick des Operateurs abhängig.The quality of the component implantation is therefore essentially limited by the limited use of the tools and aids available and is also largely dependent on the skill of the surgeon.
Bei der mechanischen Durchtrennung von Knochen, insbesondere mittels der oszillierenden Säge, hat sich als nachteilig erwiesen, daß die reibungsbedingt entstehende Wärme, die bei Überschreiten der für Proteine kritischen Temperatur von 57°C zu irreversiblen Nekrosen an den Schnittflächen führt. Diese Randnekrosen beeinflussen die Osteointegration negativ.In the mechanical cutting of bones, in particular by means of the oscillating saw, it has proven to be disadvantageous that the heat generated due to friction, which leads to irreversible necrosis on the cut surfaces when the temperature critical for proteins of 57 ° C. is exceeded. These marginal necroses negatively affect osteointegration.
Als weiterer Nachteil hat sich bei der mechanischen Bearbeitung erwiesen, daß der Einsatz von automatisierten Handhabungssystemen im OP-Bereich weitgehend ausgeschlossen ist, da eine wesentliche Voraussetzung, die Vermeidung großer Prozesskräfte und hohen Anpresskräften gegenüber dem Knochen, nicht zuverlässig eingehalten werden kann.Another disadvantage of mechanical processing has been the fact that the use of automated handling systems in the operating room is largely ruled out, since an essential requirement, the avoidance of large process forces and high contact forces against the bone, cannot be reliably met.
Das Trennen von Knochengewebe mit dem Laser hat in der chirugisch-orthopädischen Praxis ebenfalls noch keine breite Anwendung gefunden. Zahlreiche Studien mit CO2-Lasem zeigten an den Schnitträndern teilweise ausgedehnte Carbonisierungszonen und thermisch geschädigte Übergangszonen. Sie wirken im vitalen Knochen als Fremdkörper, behindern die Kallusbildung und führen somit zur Heilungsverzögerung. Versuche mit anderen Lasersystemen anderer Wellenlängenbereiche, beispielsweise YAG-Laser und Excimer- Laser zeigten zwar eine deutlich geringere thermische Schädigungszone, jedoch lag die Arbeitsgeschwindigkeit aufgrund der geringeren Leistung um ein Vielfaches unter den konventionellen Osteotomieverfahren. Die Abtragung von biologischem Hartgewebe kann mit diesen Verfahren nicht mit der für die klinischen Erfordernisse notwendigen Geschwindigkeit erfolgen. Sie bleibt daher auf spezielle Einsatzbereiche, beispielsweise in der Zahn- und Kieferchirugie zur Präperation von Knochenkanälen zur Verankerung von Zahnimplantaten begrenzt.The cutting of bone tissue with the laser has also not yet been widely used in surgical orthopedic practice. Numerous studies with CO 2 lasers showed partially extensive carbonization zones and thermal at the cut edges damaged transition zones. They act as foreign bodies in vital bone, hinder callus formation and thus lead to a delay in healing. Experiments with other laser systems of other wavelength ranges, for example YAG lasers and excimer lasers, showed a significantly lower thermal damage zone, but the working speed was many times lower than that of conventional osteotomy procedures due to the lower power. Biological hard tissue cannot be removed with these methods at the speed necessary for clinical requirements. It is therefore limited to special areas of application, for example in dental and maxillofacial surgery for the preparation of bone canals for anchoring dental implants.
Es ist weiterhin durch "Watterjetting technology in Orthopädie surgery: cutting experiments on bone and bone cement" C. Brandt, E. Hille, M. Honel, H. Louis, R. Rentzsch, 1998, ein Verfahren zum Herauslösen eines Implantates oder einer Prothese aus dem Knochengeweben bekannt, durch das mit Hilfe eines Hochdruckflüssigkeitsstrahles ein wesentlicher Teil des Knochenzementes entfernt werden kann, so daß das Implantat mit lediglich geringer Krafteinwirkung und daher gewebeschonend entfernt werden kann. Hierzu eignet sich der vergleichsweise dünne Flüssigkeitsstrahl in optimaler Weise, weil dadurch eine große Schnittiefe bei einem zugleich geringen Substanzverlust erreicht werden kann. Entsprechend der unterschiedlichen Materialeigenschaften des Knochengewebes einerseits und des Knochenzementes andererseits werden die Parameter des Flüssigkeitsstrahles so eingestellt, daß eine Beschädigung des Knochengewebes in jedem Fall ausgeschlossen ist. Daher ist eine Fehlbedienung, die zu einer Verletzung des Patienten führen könnte, auch bei einer manuellen Führung ausgeschlossen.Through "Watterjetting technology in Orthopädie surgery: cutting experiments on bone and bone cement" C. Brandt, E. Hille, M. Honel, H. Louis, R. Rentzsch, 1998, it is a method for removing an implant or a prosthesis known from the bone tissue, through which a substantial part of the bone cement can be removed with the help of a high-pressure liquid jet, so that the implant can be removed with only a small force and therefore tissue-friendly. The comparatively thin jet of liquid is ideally suited for this, because it enables a large depth of cut to be achieved with little loss of substance. In accordance with the different material properties of the bone tissue on the one hand and the bone cement on the other hand, the parameters of the liquid jet are set in such a way that damage to the bone tissue is impossible in any case. Therefore, incorrect operation, which could lead to injury to the patient, is also ruled out with manual guidance.
Es ist auch bekannt, die Parameter des Hochdruckflüssigkeitsstrahles so auszuwählen, daß der Flüssigkeitsstrahl selektiv nur parenehymatöse Organe (Leber, Niere) durchtrennt, während die festeren Gefäße erhalten bleiben und vom Operateur sicher und mit geringem Blutverlust ligiert werden können. Weitere Einsatzgebiete liegen, wenn auch in deutlich kleinerem Umfang in der Neurochirugie. Eine Übertragung des Verfahrens auf die Trennung von Knochengewebe ist jedoch aufgrund der abweichenden Eigenschaften bereits deshalb ausgeschlossen, weil durch die zur Durchtrennung von Knochengewebe erforderlichen Parametereinstellungen eine Schädigung angrenzender Gewebe und Organe nicht ausgeschlossen werden kann.It is also known to select the parameters of the high-pressure liquid jet so that the liquid jet selectively only cuts through parenehymatous organs (liver, kidney), while the firmer vessels are preserved and can be ligated by the surgeon safely and with little blood loss. Other areas of application are, albeit to a much smaller extent, in neurosurgery. A transfer of the method to the separation of bone tissue is, however, already ruled out because of the different properties, because damage to adjacent tissues and organs cannot be ruled out due to the parameter settings required for the separation of bone tissue.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Trennvorrichtung zu schaffen, durch welche der Trennvorgang des Knochengewebes bei zugleich erhöhten Anforderungen an die Beschaffenheit und Genauigkeit der Schnittfläche wesentlich verbessert werden kann. Weiterhin soll die Trennvorrichtung einen flexiblen Einsatz im Hinblick auf die individuellen Anforderungen gestatten.The invention has for its object to provide a separation device through which the separation process of the bone tissue with increased demands on the The quality and accuracy of the cut surface can be significantly improved. Furthermore, the separation device should allow flexible use with regard to the individual requirements.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einer Trennvorrichtung gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Die weitere Ausgestaltung der Erfindung ist den Unteransprüchen zu entnehmen.This object is achieved according to the invention with a separating device according to the features of patent claim 1. The further embodiment of the invention can be found in the subclaims.
Erfindungsgemäß ist also eine Trennvorrichtung vorgesehen, bei der die Trennvorrichtung einen Hochdruckfluidstrahl erzeugt, welcher entlang einer frei wählbaren Schnittfläche des Knochengewebes führbar ist, wobei pharmakologisch verträgliche Abrasivstoffe zur Erhöhung der Schnittleistung zuführbar sind. Hierdurch wird es erstmals möglich, die Kontur der Schnittfläche an die individuellen Erfordernisse anzupassen, um so eine optimale Anpassung beispielsweise von Prothesen zu ermöglichen. Zugleich läßt sich eine Schnittfläche erzeugen, die eine Korrektur von Fehlstellungen durch Zusammenfügen in einer geänderten Position bzw. Orientierung ohne einen Substanzverlust erreichen, wobei auf das Aufbringen von Zug- oder Druckspannungen zur Korrektur verzichtet werden kann. Dabei kann der Hochdruckfluidstrahl ohne wesentliche Bedienkräfte beispielsweise auch manuell oder von einem automatisieren Handhabungssystem geführt werden, weil eine Anpresskraft gegenüber dem Knochen nicht erforderlich ist. Die einfache Führung der Schnittfläche gestattet es zudem, die Strahlorientierung derart auszurichten, daß eine unerwünschte Schädigung des angrenzenden Gewebes vermieden werden kann, indem der Hochdruckfluidstrahl beispielsweise nach dem Durchgang durch das Knochengewebe in die Umgebung austritt und dort die Energie abgebaut und das im wesentlichen aus Wasser bestehende Fluid aufgefangen wird.According to the invention, a separating device is thus provided in which the separating device generates a high-pressure fluid jet which can be guided along a freely selectable cutting surface of the bone tissue, pharmacologically compatible abrasives being able to be added to increase the cutting performance. This makes it possible for the first time to adapt the contour of the cut surface to the individual requirements in order to enable optimal adaptation of prostheses, for example. At the same time, a cut surface can be produced which can correct misalignments by assembling them in a changed position or orientation without loss of substance, it being possible to dispense with the application of tensile or compressive stresses for correction. The high-pressure fluid jet can also be guided, for example, manually or by an automated handling system without significant operating forces, because a pressing force against the bone is not required. The simple guidance of the cut surface also allows the jet orientation to be oriented in such a way that undesired damage to the adjacent tissue can be avoided, for example by the high-pressure fluid jet escaping into the environment after passing through the bone tissue and reducing the energy there, essentially from water existing fluid is collected.
Hierbei wird eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung der Trennvorrichtung dadurch erreicht, daß die Trennvorrichtung zur Trennung des Knochengewebes entlang einer als Freiformfläche ausgeführten Schnittfläche ausgeführt ist. Hierdurch kann der Substanzverlust bei der Abtrennung von Knochengewebe, insbesondere zur Vorbereitung und Anpassung einer Prothese, wesentlich verringert werden. Insbesondere ist der Operateur dabei nicht lediglich auf einzelne ebene Flächen, die zueinander in einem festenHere, a particularly advantageous embodiment of the separating device is achieved in that the separating device is designed to separate the bone tissue along a cut surface designed as a free-form surface. In this way, the loss of substance during the separation of bone tissue, in particular for the preparation and adaptation of a prosthesis, can be significantly reduced. In particular, the surgeon is not only on individual flat surfaces that are fixed to one another
Winkel ausgerichtet sind, beschränkt, so daß sich in der Praxis vielfältige Anwendungsmöglichkeiten ergeben, die insbesondere entsprechend der jeweiligenAngle are aligned, limited, so that there are many possible applications in practice, in particular according to the respective
Anforderung eine flexible Gestaltungsmöglichkeit gestatten. Dabei kann die Schnittfläche auch eine Kontur aufweisen, die für den Heilungsprozeß und die dauerhafte Verbindung mit einer Prothese optimiert ist.Permit a flexible design option. The cut surface also have a contour that is optimized for the healing process and the permanent connection with a prosthesis.
Eine andere besonders zweckmäßige Ausgestaltung der Erfindung wird auch dadurch erreicht, daß die Trennvorrichtung eine Steuereinheit aufweist, mittels der die gewünschte Schnittfläche festlegbar ist. Hierdurch bleibt es nicht mehr dem operativen Geschick des Operateurs überlassen, eine optimale Schnittfläche zu erreichen, sondern diese wird mit Hilfe der Steuereinheit vorab festgelegt. Hierdurch läßt sich nicht nur eine wesentliche Steigerung der Genauigkeit, sondern auch der Operationsgeschwindigkeit erreichen. Die Steuerprogramme können dabei auf der Basis vorhandener Modelle oder auch individuell erstellt werden. Hierzu können auch während des Trennvorganges auftretende Abweichungen unmittelbar in eine Korrekturgröße umgesetzt werden, so daß ein optimales Ergebnis sichergestellt werden kann.Another particularly expedient embodiment of the invention is also achieved in that the separating device has a control unit by means of which the desired cutting surface can be determined. As a result, it is no longer left to the operational skill of the surgeon to achieve an optimal cutting surface, but this is determined in advance with the help of the control unit. This allows not only a significant increase in accuracy, but also the speed of operation. The control programs can be created on the basis of existing models or individually. For this purpose, deviations occurring during the separation process can also be converted directly into a correction quantity, so that an optimal result can be ensured.
Dabei ist es besonders vorteilhaft, wenn die Steuereinheit ein Steuerprogramm für eine Kreisbogen-Schnittfläche hat. Hierdurch können die an der Schnittfläche getrennten Knochenteile in einer neuen, von der ursprünglichen abweichenden Position fixiert werden, ohne daß zwischen den Oberflächen der Knochenteile eine Aussparung oder ein Spalt auftreten würde. Die Schnittfläche kann dabei zusätzlich so bemessen sein, daß die Knochenteile in lediglich einer einzigen veränderten Position zueinander fixierbar sind, so daß durch die Schnittfläche bereits die neue relative Position bzw. Orientierung der Knochenteile festgelegt ist und mögliche Fehler beim Zusammenfügen der Knochenteile vermieden werden. Der Heilungsprozess läßt sich so zugleich deutlich beschleunigen.It is particularly advantageous if the control unit has a control program for a circular arc cut surface. As a result, the bone parts separated on the cut surface can be fixed in a new position which deviates from the original position, without a cutout or a gap occurring between the surfaces of the bone parts. The cut surface can additionally be dimensioned such that the bone parts can be fixed to one another in only a single changed position, so that the new relative position or orientation of the bone parts is already defined by the cut surface and possible errors when joining the bone parts are avoided. The healing process can be accelerated significantly at the same time.
Eine andere besonders zweckmäßige Ausgestaltung der Erfindung wird auch dadurch geschaffen, daß die Trennvorrichtung ein Mittel zum Abbau der Energie des Hochdruckfluidstrahles an einer dem Hochdruckfluidstrahl abgewandten Seite des zu trennenden Knochengewebes aufweist. Hierdurch wird eine Schädigung von Gewebe oder Organen vermieden, wobei zudem das unkontrollierte Austreten des Fluides in die Umgebung vermieden wird. Hierbei kann das Mittel derart ausgeführt sein, daß die betroffenen Gewebeteile oder Organe vor dem Hochdruckfluidstrahl geschützt werden, indem diese abgeschirmt oder aber aus der unmittelbaren Einflusszone des Hochdruckfluidstrahles verlagert werden.Another particularly expedient embodiment of the invention is also created in that the separating device has a means for dissipating the energy of the high-pressure fluid jet on a side of the bone tissue to be separated facing away from the high-pressure fluid jet. This prevents damage to tissues or organs, and also prevents the fluid from escaping into the environment in an uncontrolled manner. The means can be designed in such a way that the affected tissue parts or organs are protected from the high-pressure fluid jet by shielding them or by moving them from the immediate zone of influence of the high-pressure fluid jet.
Hierbei ist auch besonders praxisnah, wenn das Mittel eine Prallfläche mit einer Absaugleitung für das Fluid aufweist. Hierdurch kann das Fluid auch unter ungünstigen Umgebungsbedingungen zuverlässig entfernt werden, indem dieses durch die Absaugleitung abgeführt wird. Eine Behinderung oder gar eine Rückwirkung auf die Schnittfläche kann dabei ebenso vermieden werden, wie ein unerwünscht großer Auffangbehälter.It is also particularly practical here if the agent has an impact surface with a suction line for the fluid. As a result, the fluid can be reliably removed even under unfavorable environmental conditions by passing it through the suction line is dissipated. A hindrance or even a reaction to the cut surface can be avoided as well as an undesirably large collecting container.
Besonders gut eignet sich auch eine Ausgestaltung der Erfindung, bei der das Mittel eine Zufuhrleitung für Spülflüssigkeit aufweist, um so einen zuverlässigen Abtransport von Partikel und Gewebeteilen sicherzustellen.An embodiment of the invention in which the agent has a supply line for rinsing liquid is also particularly suitable, in order to ensure reliable removal of particles and tissue parts.
Die Erfindung läßt verschiedene Ausführungsformen zu. Zur weiteren Verdeutlichung ihres Grundprinzips ist eine davon in der Zeichnung dargestellt und wird nachfolgend beschrieben. Diese zeigt eine erfindungsgemäße Trennvorrichtung 1 in einer Prinzipskizze. Die Trennvorrichtung 1 erzeugt einen Hochdruckfluidstrahl 2, insbesondere Wasserstrahl, welcher zur Erhöhung der Schnittleistung einen Zusatz eines Abrasivstoffes aufweist, mit dem menschliches Knochengewebe 3 entlang einer mittels einer Steuereinheit 4 vorbestimmten, gestrichelt dargestellten Schnittfläche 5 trennbar ist. Im dargestellten Beispiel folgt die Schnittfläche 5 einem Kreisbogen, um auf diese Weise eine Korrektur einer Fehlstellung entlang der Schnittfläche 5 durch eine Fixierung der Knochenteile 6, 7 in einer veränderten, gestrichelt dargestellten Korrekturstellung 8 zu ermöglichen, ohne daß hierbei ein wesentlicher Substanzverlust eintritt. Die Trennvorrichtung 1 ist weiterhin mit einem Mittel 9 zum Abbau der Energie des Hochdruckfluidstahles 2 an einer dem Hochdruckfluidstahl 2 abgewandten Seite des zu trennenden Knochengewebes 3 ausgestattet. Das Mittel 9 hat hierzu eine mit einer Vertiefung 10 versehene und mit einem Gitter 11 abgedeckte Prallfläche 12, der sich eine Absaugleitung 13 zum Entfernen des Fluides anschließt. Zusätzlich ist eine Zufuhrleitung 14 für eine Spülflüssigkeit vorgesehen, um auf diese Weise Partikel zuverlässig abführen zu können. The invention allows various embodiments. To further clarify its basic principle, one of these is shown in the drawing and is described below. This shows a separating device 1 according to the invention in a schematic diagram. The separating device 1 generates a high-pressure fluid jet 2, in particular a water jet, which has an abrasive substance added to increase the cutting performance, with which human bone tissue 3 can be separated along a cut surface 5 predetermined by a control unit 4 and shown in broken lines. In the example shown, the cut surface 5 follows a circular arc in order in this way to make it possible to correct a malposition along the cut surface 5 by fixing the bone parts 6, 7 in a modified correction position 8, shown in broken lines, without this leading to a substantial loss of substance. The separating device 1 is further equipped with a means 9 for reducing the energy of the high-pressure fluid steel 2 on a side of the bone tissue 3 to be separated, which side faces away from the high-pressure fluid steel 2. For this purpose, the means 9 has an impact surface 12 which is provided with a depression 10 and is covered with a grid 11 and which is followed by a suction line 13 for removing the fluid. In addition, a supply line 14 for a rinsing liquid is provided in order to be able to reliably remove particles in this way.

Claims

Patentansprüche claims
1. Eine insbesondere zur Korrektur von Fehlstellungen bestimmte Trennvorrichtung (1) für Knochengewebe (3), durch die ein Abschnitt des Knochengewebes (3) entlang einer vorbestimmten Schnittfläche (5) trennbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die1. A particular device for correcting malpositions separating device (1) for bone tissue (3) through which a portion of the bone tissue (3) along a predetermined cutting surface (5) can be separated, characterized in that the
5 Trennvorrichtung (1) einen Hochdruckfluidstrahl (2) erzeugt, welcher entlang einer frei wählbaren Schnittfläche (5) des Knochengewebes (3) führbar ist, wobei pharmakologisch verträgliche Abrasivstoffe zur Erhöhung der Schnittleistung zuführbar sind.5 separating device (1) generates a high-pressure fluid jet (2) which can be guided along a freely selectable cutting surface (5) of the bone tissue (3), pharmacologically compatible abrasives being able to be supplied to increase the cutting performance.
2. Trennvorrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennvorrichtung 0 (1) zur Trennung des Knochengewebes (3) entlang einer als Freiformfläche ausgeführten2. Separating device (1) according to claim 1, characterized in that the separating device 0 (1) for separating the bone tissue (3) along a free-form surface
Schnittfläche (5) ausgeführt ist.Cut surface (5) is executed.
3. Trennvorrichtung (1) nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennvorrichtung (1) eine Steuereinheit (4) aufweist, mittels der die gewünschte3. Separating device (1) according to claims 1 or 2, characterized in that the separating device (1) has a control unit (4) by means of which the desired
15 Schnittfläche (5) festlegbar ist.15 cut surface (5) can be determined.
4. Trennvorrichtung (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinheit (4) ein Steuerprogramm für eine Kreisbogen-Schnittfläche hat.4. Separating device (1) according to claim 3, characterized in that the control unit (4) has a control program for an arcuate cutting surface.
>0 5. Trennvorrichtung (1) nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennvorrichtung (1) ein Mittel (9) zum Abbau der Energie des Hochdruckfluidstrahles (2) an einer dem Hochdruckfluidstrahl (2) abgewandten Seite des zu trennenden Knochengewebes (3) aufweist. > 0 5. Separating device (1) according to at least one of the preceding claims, characterized in that the separating device (1) has a means (9) for reducing the energy of the high-pressure fluid jet (2) on a side of the one to be separated facing away from the high-pressure fluid jet (2) Has bone tissue (3).
6. Trennvorrichtung (1) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Mittel (9) eine Prallfläche (12) mit einer Absaugleitung (13) für das Fluid aufweist.6. Separating device (1) according to claim 5, characterized in that the means (9) has an impact surface (12) with a suction line (13) for the fluid.
7. Trennvorrichtung (1) nach den Ansprüchen 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Mittel (9) eine Zufuhrleitung (14) für Spülflüssigkeit aufweist. 7. Separating device (1) according to claims 5 or 6, characterized in that the means (9) has a supply line (14) for rinsing liquid.
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Families Citing this family (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005515215A (en) 2001-12-21 2005-05-26 ローディア インコーポレイティド Stable surfactant composition for suspending ingredients
DE10240654A1 (en) * 2002-09-04 2004-03-25 Aesculap Ag & Co. Kg Surgical device for severing bone tissue
KR101210126B1 (en) * 2004-08-19 2012-12-07 콜게이트-파아므올리브캄파니 Enhanced oil delivery from structured surfactant formulations
US20060142773A1 (en) 2004-12-29 2006-06-29 Depuy Mitek, Inc. Abrasive cutting system and method
US20060254599A1 (en) * 2005-05-10 2006-11-16 Levin Bruce H Intervention techniques for post-laminectomy syndrome and other spinal disorders
AT512505B1 (en) 2012-05-04 2013-09-15 Andreas Kendlbacher Beam cutting of bones
BR112016005036A2 (en) 2013-09-06 2020-04-07 Procept Biorobotics Corp automated image guided tissue resection device
WO2015088454A1 (en) * 2013-12-13 2015-06-18 Aquaclean, Spol. S R.O. Method of hoof trimming of ungulates by a liquid jet and a veterinary trimming assembly
AT14607U1 (en) * 2014-02-13 2016-02-15 Bhdt Gmbh Absorber for a water jet cutting device used in osteotomy
CN106572864B (en) * 2014-06-30 2020-06-09 普罗赛普特生物机器人公司 Fluid jet tissue ablation and coagulation device
US11648015B2 (en) 2017-09-21 2023-05-16 Zimmer, Inc. Waterjet cutting system
US11457932B2 (en) 2018-03-15 2022-10-04 Mako Surgical Corp. Robotically controlled water jet cutting

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2759266A (en) * 1953-05-11 1956-08-21 Renato E Cassani Dental and surgical abrasive jet apparatus
US4663893A (en) * 1985-12-16 1987-05-12 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Interior End deflector for abrasive water jet slot cutter
KR930008692B1 (en) * 1986-02-20 1993-09-13 가와사끼 쥬고교 가부시기가이샤 Abrasive water jet cutting apparatus
DE8814873U1 (en) * 1988-11-26 1989-12-28 Effner GmbH, 1000 Berlin Surgical hand instrument
DE4200976C2 (en) * 1992-01-16 1995-08-24 Andreas Pein Device for separating a biological structure, in particular human tissue
US5320289A (en) * 1992-08-14 1994-06-14 National Center For Manufacturing Sciences Abrasive-waterjet nozzle for intelligent control
FR2699408B1 (en) * 1992-12-21 1995-03-24 Bioland Method for treating bone tissue and corresponding implantable biomaterials.
DE19804065A1 (en) * 1998-02-04 1999-12-23 Matthias Honl Jet cutting method useful for cutting biological tissue, e.g. human connective and skeletal tissue
DE19904640A1 (en) * 1999-02-05 2000-08-10 Wittenstein Gmbh & Co Kg Process for separating or removing a biological structure, especially bone
US6375635B1 (en) * 1999-05-18 2002-04-23 Hydrocision, Inc. Fluid jet surgical instruments
US6511493B1 (en) * 2000-01-10 2003-01-28 Hydrocision, Inc. Liquid jet-powered surgical instruments

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See references of WO02085223A1 *

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Publication number Publication date
DE10119328A1 (en) 2002-11-21
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US20040143269A1 (en) 2004-07-22

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