WO2005122970A1 - Gerät zum setzen oder entfernen von gelenken oder gelenkpfannen - Google Patents

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WO2005122970A1
WO2005122970A1 PCT/EP2005/005802 EP2005005802W WO2005122970A1 WO 2005122970 A1 WO2005122970 A1 WO 2005122970A1 EP 2005005802 W EP2005005802 W EP 2005005802W WO 2005122970 A1 WO2005122970 A1 WO 2005122970A1
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joint
socket
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connecting element
handle
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PCT/EP2005/005802
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Lukas Zumsteg
Walter Moser
Thomas Kilchenmann
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Plus Orthopedics Ag
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    • A61F2250/0097—Visible markings, e.g. indicia

Definitions

  • the invention relates to a device for setting or removing acetabular cups according to the preamble of claim 1, for setting or removing joints according to the preamble of claim 2, and a position determining device for detecting the position of an acetabular cup of an artificial joint - 5 or the position of an artificial joint according to claim 22.
  • Joint pans which are to be cemented in or on a recipient's bone, usually consist of a metallic shell for anchoring in or on the bone and a sliding insert as a counterpart to a complementary, for many 10 spherical joint shaft.
  • a known method of anchoring uncemented implanted acetabular cups is to clamp them in a bone bearing that is specifically prepared with undersize compared to the implant.
  • This method is the most widely used type of untied anchoring of acetabular implants. With regard to the frequency of arrival. Only then does the metallic cup shell be fixed by bone screws that have to be set separately.
  • Another type of uncemented anchoring are 20 - screw cups, in which the fixation is carried out by a large thread on the outside of the shell, which is screwed into the bone.
  • fixation by means of separate bone screws requires corresponding holes in the implant wall, through which the screws can be placed in suitable regions of the pelvis, for example in a pan roof.
  • the placement of the screws requires accessibility at different angles and a good view of the operating field.
  • the well-known screw pans usually have a coarse, sharp-edged, self-tapping external thread.
  • the insertion of the implant accordingly requires a body opening which must be significantly larger than the implant in order to avoid injuries to the surrounding soft tissue structures due to the sharp-edged, self-tapping thread.
  • the method of jamming an acetabular cup or a joint is referred to as a press-fit anchoring and is particularly suitable for implantation through small body openings, since the corresponding implants have no protruding, sharp-anchored anchoring elements, as is the case, for example, with the screw cups explained above , Furthermore, when using this method, no additional work space is required for the insertion of (separate) bone screws.
  • joint replacement operations are carried out through body openings which, after the representation and preparation of the parts of the joint to be operated, provide a safe opening
  • Minimally invasive joint implantations are highly desirable because they offer several advantages over conventional operations.
  • the lower soft tissue traumatization means shorter wound healing times and thus faster, less painful rehabilitation of the patient.
  • a smaller number of functionally important structures is influenced by the operation, which has a positive effect on the functionality of the joint supplied with implants.
  • Such operations also offer the patient a cosmetic advantage, since a significantly smaller scar is created.
  • the pressfit cups are implanted in conventional non-minimally invasive operations using specific impaction instruments or devices, which enable safe implantation while checking the orientation of the cup.
  • Body opening can be implanted.
  • implantations are also carried out through two different body openings, which, however, entails an increased risk in the positioning of the individual components, since both components of a joint, that is to say the joint socket and the joint itself, must be positioned exactly independently of one another.
  • an instrument that allows manipulations around soft tissue structures, that is to say bypassing certain soft tissue structures is particularly desirable for an operation of both joint parts through a body opening that is reduced in size.
  • the implantation devices for the socket and the joint are of particular importance, although it should be noted that no instruments suitable for carrying out corresponding operations in a minimally invasive manner are known.
  • a device in particular, however, a system in the form of a position-determining and navigation device for setting or removing joint pans, in particular pans, which are held in or on the recipient's bone by means of a press fit (so-called press fit - pans), and also a device or system for setting or removing artificial ones Specify joints, in particular hip stems, which ensure that the surgeon can see the surgical field as well as possible
  • a connecting element which is arranged between a handle and a joint socket receiving or mounting, comprises an arcuate section in the direction of its longitudinal extension.
  • the connecting element comprises a T, double T, I or a rectangular profile.
  • the dimensions of the cross section of the profile of the connecting element preferably vary in the direction of its longitudinal extent, with which the rigidity of the device can be further improved.
  • the device is extremely stable at places of high load, i.e. it has a large cross-section, while material can be saved in places with low loads and / or places that would restrict the surgeon's field of vision too much, which, as already mentioned above, additionally leads to a low (inert) mass of the device ,
  • the connecting element has points of reduced material accumulation and / or points made of a material that is not the same Corresponds to material from which the essential part of the connecting piece is made.
  • the connecting element can have recesses, for example, in which struts can also be attached, or it can also have regions that are made of another material, for example plastic.
  • the joint socket holder preferably has a stop corresponding to the peripheral edge of the socket implant.
  • the stop is either integrally connected to the connecting element, or detachably attached to the end of the joint socket to be implanted, in particular screw-connected. This ensures an optimal transfer of force to the cup implant.
  • a one-piece connection ensures a structurally simple embodiment, while a screw connection enables the device to be taken apart, for example for the purpose of sterilization.
  • the socket holder preferably has one or more spreading element (s) engaging on the inside of the socket, which, by means of a spreading mechanism comprising a cone or a wedge-in-wedge device, extends radially outwards against the inside the pan is or are movable.
  • the expansion elements ensure a secure hold of the joint socket in the device for setting or removing the socket, whereby the expansion elements also ensure that the socket implant cannot twist, in particular not in the equatorial direction. After an implantation has taken place, it is further ensured that the device can be safely removed from the implanted acetabular cup due to the expansion mechanism described in more detail above, without the need to apply forces which loosen the seat of the cup.
  • An analog spreading mechanism is implemented in a preferred embodiment of a device for setting and removing joints, the spreading element or the spreading elements in a device for the treatment of joints naturally acting on the outside of the corresponding joint.
  • the spreading mechanism is preferably connected to an actuating device which comprises a cable.
  • a cable can be easily adapted to the curved section of the device, in particular being flexible with respect to one another
  • the spreading mechanism is also preferably connected to an actuating device, such as a lever, which includes an over-center and alternatively or additionally an eccentric mechanism. This ensures safe actuation of the spreading mechanism, in which it is almost impossible for the spreading mechanism to spread or contract undesirably.
  • the expansion element (s) can be moved into the expansion position against the action of an elastic element, in particular against the action of a spring. This ensures a structurally simple structure.
  • the elastic element or the spring exert a force preferably in the radial direction, the spreading elements springing back automatically when the cable is released.
  • the expansion element (s) have projections projecting radially outwards or inwards, in particular web-like or strip-like projections, which in the expansion position have corresponding or complementary radial recesses, in particular with them Equatorially extending grooves on the inside of the socket or on the outside of the joint correspond.
  • This is also a structurally simple and therefore preferred embodiment.
  • the radially outwardly projecting projections are preferably part of an expansion ring separated by a slot.
  • the expansion ring can be expanded radially outwards by a cone which engages an inner circumference and is connected to an actuating device.
  • the expansion ring is preferably arranged on an underside facing the inside of the socket of the stop of the joint socket holder, which is in particular plate-shaped and cooperates with the peripheral edge of the joint socket, and is in particular radially movably mounted relative to the stop.
  • the actuating device preferably has an actuating lever which is rotatably mounted in the vicinity of the handle, the mounting of which is eccentric relative to the connection of the cable to the actuating lever, so that the connection of the cable is relative to the mounting of the actuating lever in two stable over-center positions, i.e. in a release position and in one Spread position, can be brought.
  • the actuating lever can preferably be brought into a position parallel to the connecting element in the spread position of the joint socket or joint holder and can be fixed in this position by means of a latching mechanism.
  • the latching mechanism assigned to the actuating lever comprises a notch formed in the actuating lever.
  • the invention also encompasses the basic idea of using a device according to the invention as part of a positioning or navigation device. This ensures that the acetabular cup, in particular the acetabular cup and the joint, in particular the hip shaft, is inserted securely and precisely into the recipient bone. Furthermore, navigating in the patient is of course significantly better when removing a joint / an acetabular cup and in particular in minimally invasive operations in comparison to conventional surgical techniques.
  • At least one transmitter is assigned to a device according to the invention in a preferred embodiment, which can be detected, in particular contactlessly, by an associated measured value recording system.
  • the position of the device can be easily detected, which makes navigation easier when inserting or removing a socket implant or an artificial joint.
  • At least some of the sensors have optical elements, in particular retro-reflective spheres.
  • Optical elements, and in particular retro-reflecting spheres are easily detectable and ensure that little equipment is required.
  • at least one sensor comprises magnetic and / or electromagnetic elements which have the advantage that there is no need for direct visual contact between an associated measured value recording system and the sensors themselves.
  • At least one transmitter is or are arranged on the handle, thereby ensuring easy detection of the transmitters.
  • the central longitudinal axis of the socket or joint holder is aligned with the central longitudinal axis of the handle. This ensures that when the joint socket or joint or Joint shaft no torque is exerted on this.
  • the basic idea of the invention is the use of such a device for setting or removing, in particular also for turning in an acetabular cup or a hip shaft.
  • the basic idea of the invention includes that the expansion mechanism for holding an articular socket or a joint is actuated by the exertion of a force which changes its direction at least partially in the course of its transfer.
  • the power transmission takes place, for example, in a cable pull which is bent, with which the force changes its direction at least over certain areas of its transmission or its transmission path and nevertheless acts on the expansion element.
  • the basic idea of the invention is that the force exerted on the expansion element and, of course, also on the socket or the joint does not take place in a straight axial direction, but, for example, in an arc shape or the like.
  • the basic idea of the invention includes the use of a device according to the invention for setting or removing a joint socket or a joint as part of a position-determining or navigation device, and of course a corresponding position-determining or navigation device as a system for setting and removing acetabular cups is included in the spirit of the present invention.
  • a position determination device for detecting the position of an acetabular socket of an artificial joint and / or the artificial joint has, according to the invention, a device according to the invention for setting or removing socket joints or joints, as described in more detail above, and means for detecting the position and Alignment of the device and means for evaluating the recorded data. This ensures that a corresponding position-determining device or a navigation device is constructed relatively inexpensively in terms of apparatus. It should be noted that in the context of a position determination or navigation device, a device according to the invention can of course also be detected without an encoder attached to it.
  • the detection of the position of the handle or the connecting element by suitable measures which can be based on ultrasonic waves, for example, and also the detection of the socket holder or parts thereof, for example with the aid of their absorption or emission properties or spectra.
  • the position determining device additionally has a memory for storing the acquired and / or evaluated data and / or for storing reference values and / or specific data with regard to the spatial position of the bone structure of the recipient.
  • a comparison device which compares an actual position of the joint socket or of the joint or joint shaft and a position of a recess or desired position in the recipient's bone provided for this and provides corresponding navigation instructions. The possibility of storing the spatial position of the bone structure of the receiver and additionally or alternatively the comparison device mentioned above ensure safe navigation for the socket.
  • the means for detecting the device comprise means for detecting optical and / or magnetic and / or electromagnetic sensors.
  • optical, magnetic or electromagnetic detection ensures reliable detection of the spatial position with low expenditure on equipment.
  • the means for detecting the device preferably comprise a stereo camera, this ensuring a simply constructed device in the case of optical sensors.
  • FIG. 1 shows a first preferred embodiment of a device according to the invention for setting and removing joint sockets, as well as a joint socket, partly in an exploded view;
  • FIG. 2 shows the preferred embodiment from FIG. 1 in a sectional view
  • FIG. 3 shows an enlarged detail from FIG. 2, which represents an articulated socket holder of the device according to FIGS. 1 and 2, including the held articulated socket;
  • Fig. 6 shows a preferred embodiment of a position determining device according to the invention, the second preferred embodiment of a device according to the invention for setting and removing joint pans.
  • the first preferred embodiment of a device 1 for setting or removing joint sockets comprises a handle 2, a joint socket holder 3 (this is shown holding a joint socket 4 in FIGS. 2 and 3) and a connecting element 5 which is located between the handle 2 and joint sockets Bracket 3 is arranged.
  • the connecting element 5 comprises an arcuate section 6 in the direction of its longitudinal extent.
  • the connecting element 5 has a rectangular profile in the present preferred embodiment, but a T-, double-T- or I-shaped profile would also be conceivable ,
  • the dimensions of the cross section of the profile of the connecting element 5 vary in the direction of its longitudinal extent.
  • the profile of the connecting element 5 is matched to the forces acting on the connecting element 5, so that the cross-section is larger at places of high stress (for example at the point indicated by arrow 8) than at points of lower stress (for example at the point indicated by the arrow) 7 marked place).
  • the connecting element 5 places reduced material accumulation in the form of recesses 9.
  • a connecting element has 5 locations made of a material that does not correspond to the material from which the essential part of the connecting piece 5 is made.
  • a simple implementation of this would be, for example, to fill the recesses 9 with another material, in particular plastic. This results in an even higher stability with a very good sterilizability of the device 1.
  • the socket holder 3 has a stop 11 corresponding to a peripheral edge 10 of the socket 4.
  • the stop 11 is. with the connecting element 5 at the end of the socket facing the socket, releasably fastened by means of a thread 12 with which the stop is provided and by means of a corresponding thread 13 with which the connecting element 5 is provided.
  • the joint socket holder 3 also has, as best seen in FIGS. 4 and 5, spreading elements 14 which engage on the inside of the socket 4 and which, by means of a spreading mechanism comprising an inner cone 15, extend radially outwards against the inside of the joint pan 4 are movable. It should be noted at this point that, as an alternative to a construction with a cone or inner cone 15, a wedge-in-wedge device for moving the expansion elements 14 would also be conceivable.
  • the spreading mechanism is connected to an actuating device which comprises a cable pull 16 (cf. in particular FIGS. 1 to 3).
  • the actuating device further comprises an actuating lever 17 which comprises an over-center mechanism and an eccentric mechanism.
  • the eccentric mechanism is implemented by an eccentric bearing 18 for the connection of the cable 16 (cf. FIG. 1).
  • the lever 17 with a (centrally mounted) bearing ring 19, which is in a complementary bearing eye 20, for the
  • Bearing ring 1 engages, provided.
  • the lever 17 further comprises a central bearing pin 21, which engages with a corresponding (not shown or not shown in the figures) further bearing eye in the (rear) side wall of the connecting element 5.
  • the spreading elements 14 can be moved into their spreading position against the action of an elastic element in the form of a radially acting spring.
  • the spreading elements 14 have radially outwardly projecting projections 23, which are designed like webs or strips and correspond in the spreading position with complementary radial recesses in the form of equatorially extending grooves 24 on the inside of the socket 4.
  • the radially outwardly extending projections 23 are part of an expansion ring 26 which is separated by a slot 25.
  • the expansion ring 26 can be expanded radially outwards by the inner cone 15 which engages the inner circumference thereof and which is connected to the actuating device.
  • the expansion ring 26 is arranged on the underside of the plate-shaped stop 11 of the joint socket holder 3, which is assigned to the inside of the socket and cooperates with the peripheral edge 10 of the socket 4. In the present preferred embodiment, the expansion ring 26 is suspended so that it can move radially relative to the stop 11.
  • the actuating device comprises the actuating lever 17 which is arranged in the vicinity of the handle 2 so as to be rotatably mounted, the bearing of which is eccentric relative to the connection of the cable 16 to the actuating lever 17, so that the connection of the cable 16 relative to the mounting of the actuating lever 17 in two stable over-center positions, ie a release position and a spread position, can be brought.
  • the actuating lever 17 can be brought into a position parallel to the connecting element 5 in the spread position of the joint socket holder 3 and can be fixed in this position by means of a latching mechanism 27 (cf. FIG. 2).
  • the locking mechanism 27 comprises a locking pin 28 which in a notch 29 formed on the actuating lever 17 can be snapped into place.
  • the locking pin 28 is biased in the locking position by an elastic element in the form of a compression spring 30.
  • the scope of the invention naturally also includes a device for setting and removing artificial joints, for example, hip stems.
  • a device for setting and removing artificial joints for example, hip stems.
  • Such a device is constructed analogously to the device for setting or removing joint sockets and only differs in the shape of the holder. While the holder for joint pans has the shape of a joint, the holder for a joint naturally has the shape of a corresponding joint socket. This means that a holder for a joint socket is generally curved outwards, while a holder for a joint encloses the same and is therefore curved inwards.
  • the structure of one of the preferred embodiments or the preferred embodiments of the device for setting joints is analogous to the structure of that device for setting joint sockets.
  • the basic idea of the invention includes the use of a device according to the invention as part of a position determination or navigation device 32. Furthermore, the basic idea of the invention also includes the provision of the device 32 itself, which is shown in FIG. 6.
  • the device 1, which is a component of the device 32 according to the invention, has all the features of the first embodiment described above, with additional devices 31 being attached to the device 1, which are provided by an associated measured value recording system which is part of the position determination or Navigation device 32 is detectable.
  • the sensors 31 are detected without contact. These are in the form of optical elements, namely in the form of retro-reflecting spheres. It should be noted that, alternatively or additionally, magnetic and / or electromagnetic sensors or sensors which have magnetic and / or electromagnetic elements are conceivable. These can be particularly advantageous if the view between a measured value recording system and an encoder is blocked. If there is a clear view, optical elements, in particular in the form of retro-reflecting spheres, represent a simple and inexpensive method for recording measured values. Furthermore, in the present exemplary embodiment, all sensors are arranged on the handle 2 of the device. This ensures easy detectability. It should also be mentioned at this point that a section in the form of a striking plate is formed on the end of the handle facing away from the connecting element Surgeon can hit with a hammer in a targeted manner so that the socket 4 can be brought into its desired position.
  • the central longitudinal axis of the socket holder 3 is aligned with the central longitudinal axis of the handle 2. This ensures that there is no torque on the socket 4 when struck is applied.
  • the device 32 further comprises means for detecting the position and orientation of the device in the form of a stereo camera, which is composed of two IR cameras 33A and 33B, and means for evaluating the recorded data in the form of a computing unit 34.
  • a stereo camera which is composed of two IR cameras 33A and 33B
  • means for evaluating the recorded data in the form of a computing unit 34 For appropriate lighting of the sensors 31 provide two IR illumination sources 35A and 35B.
  • a special evaluation program is implemented in the evaluation means in the form of the computing unit 34, which allows a summary evaluation of the light signals coming from the transmitters 31 in order to create a position data record.
  • the device has a memory for storing the acquired and / or evaluated data and / or for storing reference values and / or specific data with regard to the bone structure of the recipient and the spatial position of the bone structure of the recipient.
  • the socket 4 is brought into its intended position.

Abstract

Gerät zum Setzen oder Entfernen von Gelenkpfannen (4) eines künstlichen Gelenks, insbesondere Hüftgelenks, sowie Gerät zum Setzen oder Entfernen eines künstlichen Gelenks, mit einer Handhabe (2), einer Gelenkpfannen- bzw. Gelenk-Aufnahme oder -Halterung (3) und einem zwischen Handhabe und Gelenkpfannen- bzw. Gelenk-Halterung angeordneten Verbindungselement (5), wobei das Verbindungselement in Richtung seiner Längserstreckung einen bogenförmigen Abschnitt (6) umfaßt, sowie System zum Setzen und Entfernen von Gelenkpfannen bzw. Gelenken in Form einer Positionsbestimmungs- und Navigationseinrichtung.

Description

"Gerät zum Setzen oder Entfernen von Gelenken oder Gelenkpfannen"
B e s c h r e i b u n g
Die Erfindung betrifft ein Gerät zum Setzen oder Entfernen von Gelenkpfannen gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1, zum Setzen oder Entfernen von Gelenken gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 2, sowie eine Positionsbestimmungs- Einrichtung zu Erfassen der Position einer Gelenkpfanne eines künstlichen Gelenks - 5 oder der Position eines künstlichen Gelenks gemäß Patentanspruch 22.
Gelenkpfannen, die unzementiert in oder an einem Knochen eines Empfängers befestigt werden sollen, bestehen meist aus einer metallischen Schale zur Verankerung im oder am Knochen und einem Gleiteinsatz als Gegenstück zu einem komplementären, für viele 10 Gelenke kugelförmigen Gelenkschaft.
Eine bekannte Methode der Verankerung von unzementiert implantierten Gelenkpfannen ist die Verklemmung derselben in einem gegenüber de Implantat gezielt mit Untermaß vorbereiteten Knochenlager. Am Beispiel von Hüftpfannen-Impla taten läßt sich leicht 15 die Wichtigkeit dieser auf einem Untermaß des vorbereiteten Knochenlagers basierenden Methode aufzeigen. Diese Methode ist nämlich die meistverwendete Art der unzemen- tierten Verankerung von Hüftpfannen-Implantaten. Hinsichtlich der Häufigkeit der An- . Wendung folgt erst danach die Fixation der metallischen Pfannenschale durch separat zu setzende Knochenschrauben. Eine weitere Art der unzementierten Verankerung sind 20 - Schraubpfannen, bei welchen die Fixation durch ein großflächiges Gewinde auf der Außenseite der Schale, welches in den Knochen eingedreht wird, erfolgt.
Die Fixation mittels separater Knochenschrauben bedingt entsprechende Bohrungen in der Implantatwandung, durch welche die Schrauben in geeignete Regionen des Beckens, etwa in ein Pfannendach, eingebracht werden. Das Setzen der Schrauben bedingt eine Zugänglichkeit unter verschiedenen Winkeln und eine gute Einsicht in das Operationsfeld.
Die bekannten Schraubpfannen verfügen über ein meist grobes, scharfkantiges, selbstschneidendes Außengewinde. Das Einbringen des Implantates bedingt demnach eine Körperöffnung, welche deutlich größer als das Implantat sein muß, um Verletzungen der umgebenden Weichteilstrukturen durch das scharfkantige, selbstschneidende Gewinde zu vermeiden.
Die Methode der Verklemmung einer Gelenkpfanne bzw. eines Gelenks, wird als Preßfit- Verankerung bezeichnet und eignet sich besonders für die Implantation durch kleine Körperöffnungen, da die entsprechenden Implantate keine abstehenden, scharfkantigen Verankerungselemente aufweisen, wie dies beispielsweise bei den vorstehend erläuterten Schraubpfannen der Fall ist. Ferner wird bei einer Verwendung dieser Methode auch kein zusätzlicher Arbeitsraum für die Insertion von (separaten) Knochenschrauben benötigt.
Gelenkersatzoperationen werden je nach Ausbildung des Arztes und gestellter Indikation nach dem momentanen Stand der Technik durch Körper Öffnungen durchgeführt, welche nach Darstellung und Präparation der zu operierenden Gelenksanteile eine sichere
Implantation der Kunstgelenkkomponenten ermöglichen. Bei den gebräuchlichen Opera- , tionstechniken werden dazu Körper Öffnungen erzeugt, welche deutlich größer als die Kunstgelenkskomponente sind. Durch diese Körperöffnungen werden unter guter visueller Kontrolle die Knochenstrukturen für die Verankerung der Kunstgelenkskomponen- ten bearbeitet und diese schließlich implantiert.
Die Forderung nach möglichst geringen Operationstraumata, was zu einer möglichst raschen, schmerzreduzierten Rehabilitation des Patienten führen soll, hat zur Entwicklung sogenannter minimalinvasiver Operationstechniken geführt. Minimalinvasive Gelenkimplantationen sind in höchstem Maße erstrebenswert, da sie gegenüber konventionellen Operationen mehrere Vorteile bieten. Die geringere Weichteiltraumatisierung bedeutet verkürzte Wundheilungs Zeiten und damit eine schnellere, mit weniger Schmerzen behaftete Rehabilitation des Patienten. Zusätzlich wird eine geringere Anzahl funktioneil wichtiger Strukturen durch die Operation beeinflußt, was sich positiv auf die Funktionalität des mit Implantaten versorgten Gelenks auswirkt. Letztendlich bieten derartige Operationen dem Patienten auch einen kosmetischen Vorteil, da eine deutlich kleinere Narbe entsteht. Die Implantation von Preßfit-Pfannen bei konventionellen nicht-minimalinvasiven Operationen erfolgt mittels spezifischer Impaktionsinstrumente bzw. -gerate, welche eine sichere Implantation unter Kontrolle der Orientierung der Pfanne ermöglichen. Ein Beispiel für ein derartiges Instrument ist aus der US 5,683,399 bekannt. Dieses besteht aus einem Kupplungs stück zur Pfannenschale, einem geradlinigen stangenförmigen Zwischenstück zur Kraftübertragung und einem Griff mit Schlagplatte, über welche die Impaktionskraft mittels einem Hammer aufgebracht wird. Wichtig bei diesen Instrumenten ist, daß eine Impaktion unter sicherer Kontrolle der Implantatorientierung gewährlei- stet ist. Beim Instrument gemäß der US 5,683,399 wird das Kupplungs stück mittels einer Konusverbindung in der Schale verklemmt, wobei die Betätigung der Konus verbin düng mittels einer geradlinigen Spindel erfolgt, welche im Innern des Griffes und des kraftübertragenden Teils verläuft.
Käme ein derartiges Implikationsgerät bei minimalinvasiven Operationsverfahren zum
Einsatz, so hätte dies eine geringe Einsicht des Operationsfeldes durch den Chirurgen zur Folge, da das Operationsfeld durch das Gerät verdeckt ist. Die Bearbeitung des Operationsfeldes bedingt zudem Instrumente, welche die Durchführung der einzelnen chirurgischen Schritte durch eine kleine Körperöffnung erlauben. Der chirurgische Zugang muß zudem so gewählt werden, daß beide Gelenkanteile durch die in ihrer Größe reduzierte
Körperöffnung implantiert werden können. Alternativ werden Implantationen auch durch zwei unterschiedliche Körper Öffnungen durchgeführt, womit allerdings ein erhöhtes Risiko bei der Positionierung der Einzelkomponenten verbunden ist, da beide Komponenten eines Gelenks, also die Gelenkpfanne sowie das Gelenk selbst, unabhängig von- einander exakt zu positionieren sind. Wie den obenstehenden Ausführungen entnommen werden kann, ist insbesondere für eine Operation beider Gelenkanteile durch eine in der Größe reduzierte Körperöffnung ein Instrumentarium erstrebenswert, welches Manipulationen um Weichteilstrukturen herum, also unter Umgehung von bestimmten Weichteilstrukturen, zuläßt. Eine besondere Bedeutung kommt dabei den Implantationsgeräten für die Pfanne und das Gelenk zu, wobei anzumerken ist, daß keine für eine minimalinvasive Durchführung entsprechender Operationen geeigneten Instrumente bekannt sind.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es demnach, ein Gerät, insbesondere jedoch ein System in Form einer Positionsbestimmungs- und Navigations-Einrichtung zum Setzen oder Entfernen von Gelenkpfannen, insbesondere von Pfannen, die mittels einer Preßpassung im oder am Knochen des Empfängers gehalten werden (sogenannte Preßfit- Pfannen), und auch ein Gerät bzw. System zum Setzen oder Entfernen von künstlichen Gelenken, insbesondere Hüftschäften, anzugeben, das eine möglichst gute Einsicht des Operationsfeldes durch den Chirurgen gewährleistet, die Positionsbestimmung bzw. Navigation im Operationsfeld möglichst einfach gestaltet, und damit auch insbesondere für minimalinvasive Operationen geeignet ist.
Diese Aufgabe wird hinsichtlich eines Gerätes zum Setzen und Entfernen von Gelenkpfannen erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 und hinsichtlich des Gerätes zum Setzen und Entfernen von Gelenken durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 2 gelöst, wobei vorteilhafte Weiterentwicklungen und konstruktive Details der Erfindung in den Unteransprüchen beschrieben sind. Bezüglich eines Systems sei auf den Patentanspruch 22 und die von diesem abhängigen Ansprüche verwiesen.
Ein wesentlicher Punkt der Erfindung liegt darin, daß bei einem Gerät zum Setzen oder Entfernen von Gelenkpfannen bzw. von Gelenken ein Verbindungselement, das zwischen einer Handhabe und einer Gelenkpfannen- Auf nähme oder —Halterung angeordnet ist, in Richtung seiner Längserstreckung einen bogenförmigen Abschnitt umfaßt. Durch diese konstruktive Maßnahme erhält der Chirurg eine gute Einsicht des Operationsfeldes, wodurch auch bei einem minimalinvasiven Operationsverfahren Gelenkpfannen sicher entfernt und paßgenau gesetzt werden können.
In einer bevorzugten Ausführungsform umfaßt das Verbindungs element ein T-, Doppel- T, I- oder ein Rechteck-Profil. Dies verleiht dem Gerät einerseits die nötige Steifheit, während es auf der anderen Seite ein relativ geringes Gewicht aufweist und somit nur ein geringer Anteil der Beschleunigungskräfte eines Hammers, mit dem die zu implantierende Gelenkpfanne eingeschlagen wird, von der trägen Masse des Instruments absorbiert wird.
Vorzugsweise variieren die Abmessungen des Querschnitts des Profils des Verbindungselements in Richtung seiner Längserstreckung, womit die Steifheit des Gerätes nochmals verbessert werden kann. An Stellen großer Belastung ist das Gerät extrem stabil, d.h. es weist einen großen Querschnitt auf, während an Stellen geringer Belastung und/ oder Stellen, die das Sichtfeld des Chirurgen zu sehr einengen würden, Material eingespart werden kann, was, wie bereits vorstehend erwähnt, zusätzlich zu einer geringen (trägen) Masse des Gerätes führt.
In einer weiteren bevorzugten Aus führungs form weist das Verbindungs element Stellen reduzierter Materialansammlung und/oder Stellen aus einem Material auf, das nicht dem Material entspricht, aus dem der wesentliche Teil des Verbindungsstücks gefertigt ist. Dies heißt also, daß das Verbindungselement beispielsweise Aussparungen, in denen auch Verstrebungen angebracht sein können, aufweisen kann, oder aber auch Bereiche aufweisen kann, die aus einem anderen Material, beispielsweise Kunststoff, gefertigt sind. Die vorstehend genannten Vorteile einer geringen (trägen) Masse bei einer möglichst hohen Steifigkeit des Gerätes treffen auch für diese Ausführungsform zu.
Die Gelenkpfannen-Halterung weist vorzugsweise einen mit dem Umfangsrand des Pfannenimplantats korrespondierenden Anschlag auf. Der Anschlag ist entweder einstückig mit dem Verbindungs element verbunden, oder an einem der zu implantierenden Gelenkpfanne zugewandten Ende desselben lösbar befestigt, insbesondere schraubverbunden. Dies stellt einen optimalen Kraftübertrag auf das Pfannenimplantat sicher. Eine einstückige Verbindung stellt eine konstruktiv einfache Ausführungsform sicher, während eine Schraubverbindung ein Auseinandernehmen des Geräts, beispielsweise zum Zwecke der Sterilisation, ermöglicht.
Die Gelenkpfannen-Halterung weist bevorzugt ein oder mehrere an der Innenseite der Gelenkpfanne angreifende (s) Spreiz element(e) auf, das bzw. die mittels eines einen Konus oder eine Keil-im-Keil-Vorrichtung umfassenden Spreizmechanismus radial nach außen gegen die Innenseite der Pfanne bewegbar ist bzw. sind. Die Spreizelemente sorgen für einen sicheren Halt der Gelenkpfanne im Gerät zum Setzen bzw. zum Entfernen der Pfanne, wobei durch die Spreizelemente auch sichergestellt ist, daß sich das Pfannenimplantat nicht, insbesondere nicht in äquatorialer Richtung, verdrehen kann. Nach einer erfolgten Implantation ist ferner sichergestellt, daß das Gerät aufgrund des vorstehend näher beschriebenen Spreizmechanismus sicher aus der implantierten Gelenkpfanne entfernt werden kann, ohne daß dabei Kräfte, welche zur Auflockerung des Sitzes der Pfanne führen, aufgewendet werden müssen. Ein analoger Spreizmechanismus ist in einer bevorzugten Aus führungs form einer Vorrichtung zum Setzen und Entfernen von Gelenken implementiert, wobei das Spreizelement bzw. die Spreizelemente bei einer Vor- richtung für die Behandlung von Gelenken selbstverständlich an der Außenseite des entsprechenden Gelenkes angreift.
Der Spreizmechanismus ist vorzugsweise mit einer Betätigungsvorrichtung verbunden, die einen Seilzug umfaßt. Ein Seilzug ist auf einfache Art und Weise an den bogenför- migen Abschnitt des Geräts anpaßbar, wobei sich insbesondere gegenüber biegsamen
Wellen oder Gelenkwellen, welche spaltbehaftet und schwierig zu reinigen sind, Vorteile hinsichtlich der einfachen Sterilisierbarkeit eines erfindungsgemäßen Gerätes ergeben. Der Spreizmechanismus ist ferner bevorzugt mit einer Betätigungs Vorrichtung, wie beispielsweise einem Hebel, verbunden, die einen Übertotpunkt- und alternativ oder zusätzlich einen Exzenter-Mechanismus umfaßt. Damit ist eine sichere Betätigung des Spreizmechanismus gewährleistet, bei der es nahezu ausgeschlossen ist, daß es zu einem ungewünschten Aufspreizen oder Zusammenziehen des Spreizmechanismus kommt.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist das bzw. sind die Spreizelement(e) gegen die Wirkung eines elastischen Elements, insbesondere gegen die Wirkung einer Feder, in Spreizstellung bewegbar. Dies stellt einen konstruktiv einfachen Aufbau sicher. Das elastische Element bzw. die Feder üben eine Kraft bevorzugt in radialer Richtung aus, wobei die Spreiz elemente beim Lösen des Seilzugs selbsttätig zurückfedern.
In einer weiteren bevorzugten Aus führungs form weist das bzw. weisen die Spreizele- ment(e) radial nach außen bzw. innen ragende Vorsprünge, insbesondere steg- oder leistenartige Vorsprünge, auf, die in Spreizstellung mit korrespondierenden bzw. komplementären Radialausnehmungen, insbesondere mit sich äquatorial erstreckenden Nuten an der Innenseite der Gelenkpfanne bzw. der Außenseite des Gelenks korrespondieren. Auch hierbei handelt es sich um eine konstruktiv einfache und daher zu bevorzugende Ausführungsform.
Vorzugsweise sind die radial nach außen ragenden Vorsprünge Teil eines durch einen Schlitz getrennten Spreizringes. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist der Spreizring durch einen a inneren Umfang angreifenden, mit einer Betätigungsvorrich- tung verbundenen Konus radial nach außen spreizbar. Der Spreizring ist bevorzugt an einer dem Pfanneninneren zugewandten Unterseite des insbesondere tellerartig ausgebildeten und mit dem Umfangsrand der Gelenkpfanne zusammenwirkenden Anschlags der Gelenkpfannenhalterung angeordnet, insbesondere relativ zum Anschlag radial beweglich eingehängt. Vorzugsweise weist die Betätigungs Vorrichtung einen in Nähe der Handhabe drehgelagerten Betätigungshebel auf, dessen Lagerung relativ zum Anschluß des Seilzuges am Betätigungshebel exzentrisch ist, so daß der Anschluß des Seilzuges relativ zur Lagerung des Betätigungshebels in zwei stabile Übertotpunktlagen, d.h. also in eine Freigabestellung und in eine Spreizstellung, bringbar ist. Bevorzugt ist der Betätigungshebel in Spreizstellung der Gelenkpfannen- bzw. Gelenk-Halterung in eine Lage parallel zum Verbindungs element bringbar und in dieser Lage mittels eines Rastmechanismus fixierbar. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform umfaßt der dem Betätigungshebel zugeordnete Rastmechanismus einen in eine am Betätigungshebel ausgebildete Kerbe einrast- baren Bolzen, der durch ein elastisches Element, insbesondere eine Druckfeder, in Raststellung vorgespannt ist. Die vorstehend erläuterten bevorzugten Ausführungsbeispiele stellen konstruktiv einfache Ausführungsformen eines erfindungsgemäßen Gerätes dar, die eine sichere Betätigung des Spreizmechanismus sicherstellen und somit eine uner- wünschte Freigabe der Gelenkpfanne ebenso verhindern wie ein unerwünschtes Aufspreizen des Spreizmechanismus.
Die Erfindung umfaßt auch den grundsätzHchen Gedanken, ein erfindungsgemäßes Gerät als Teil einer Positionsbestimmungs- oder Navigations-Einrichtung zu verwenden. Dies stellt ein sicheres und paßgenaues Einbringen der Gelenkpfanne, insbesondere Hüftpfanne und des Gelenks, insbesondere Hüftschaftes in den Empfängerknochen sicher. Ferner ist das Navigieren im Patienten selbstverständlich auch bei Entfernung eines Gelenks/einer Gelenkpfanne und insbesondere bei minimalinvasiven Operationen im Vergleich zu herkömmlichen Operationstechniken deutlich besser.
Insbesondere unter dem Gesichtspunkt der vorstehend erläuterten Verwendung ist einem erfindungsgemäßen Gerät in einer bevorzugten Ausführungsform mindestens ein Geber zugeordnet, welcher durch ein zugeordnetes Meßwerterfassungssystem detektierbar, insbesondere berührungslos detektierbar ist. Dadurch kann die Lage des Geräts einfach erfaßt werden, was die Navigation beim Einbringen oder Entfernen eines Pfannenimplantats bzw. eines künstlichen Gelenks erleichtert.
In einer weiteren bevorzugten Aus führungs form weist mindestens ein Teil der Geber optische Elemente, insbesondere retro-reflektierende Kugeln, auf. Optische Elemente, und insbesondere retro-reflektierende Kugeln, sind leicht detektierbar und stellen einen geringen apparativen Aufwand sicher. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform umfaßt mindestens ein Geber magnetische und/oder elektromagnetische Elemente, die den Vorteil aufweisen, daß kein direkter Sichtkontakt zwischen einem zugeordneten Meßwerterfassungssystem und den Gebern selbst bestehen muß.
Vorzugsweise ist bzw. sind mindestens ein Geber, insbesondere jedoch alle vorhandenen Geber, an der Handhabe angeordnet, wodurch eine einfache Detektierbarkeit der Geber sichergestellt wird.
In einer weiteren bevorzugten Aus führungs form fluchtet die Mittenlängsachse der Gelenkpfannen- bzw. Gelenk-Halterung mit der Mittenlängsachse der Handhabe. Dadurch wird sichergestellt, daß beim Einschlagen der Gelenkpfanne bzw. des Gelenks bzw. Gelenkschaftes kein Drehmoment auf diese ausgeübt wird. Mit im Grundgedanken der Erfindung ist die Verwendung eines derartigen Gerätes zum Setzen bzw. zum Entfernen, insbesondere auch zum Einschlagen einer Hüftpfanne bzw. eines Hüftschaftes. Im Grundgedanken der Erfindung ist beinhaltet, daß die Betätigung des Spreizmechanismus zur Halterung einer Gelenkpfanne bzw. eines Gelenks durch die Ausübung einer Kraft erfolgt, welche zumindest teilweise im Verlauf ihres Übertrags ihre Richtung wechselt. Der Kraftübertrag erfolgt beispielsweise in einem Seilzug, welcher gebogen ist, womit die Kraft zumindest über gewisse Bereiche ihres Übertrags bzw. ihres Übertragsweges ihre Richtung wechselt und trotzdem auf das Spreizelement einwirkt. In anderen Worten aus- gedrückt, schheßt der Grundgedanke der Erfindung ein, daß die Kraftausübung auf das Spreizelement sowie natürlich auch auf die Gelenkpfanne bzw. das Gelenk nicht in gerader Achsrichtung, sondern beispielsweise bogenförmig oder dgl. erfolgt.
Wie bereits vorstehend erwähnt, ist im Grundgedanken der Erfindung sowohl die Ver- wendung eines erfindungsgemäßen Gerätes zum Setzen oder Entfernen einer Gelenkpfanne bzw. eines Gelenks als Teil einer Positionsbestimmungs- oder Navigations-Einrichtung enthalten, als auch selbstverständlich eine dementsprechende Positionsbestimmung- oder Navigations-Einrichtung als ein System zum Setzen und entfernen von Gelenkpfannen im Grundgedanken der vorliegenden Erfindung enthalten ist.
Eine erfindungsgemäße Positionsbestimmungs-Einrichtung zum Erfassen der Position einer Gelenkpfanne eines künstlichen Gelenks und/oder des künstlichen Gelenks weist erfindungsgemäß ein erfindungsgemäßes Gerät zum Setzen oder Entfernen von Gelenkpfannen bzw. Gelenken auf, wie es vorstehend näher beschrieben ist, sowie Mittel zum Erfassen der Lage und Ausrichtung des Geräts und Mittel zur Auswertung der erfaßten Daten. Dies stellt einen apparativ relativ wenig aufwendigen Aufbau einer entsprechenden Positionsbestimmungs-Einrichtung bzw. einer Navigations-Einrichtung sicher. Es sei angemerkt, daß im Rahmen einer Positionsbestimmungs- oder Navigations-Einrichtung selbstverständlich ein erfindungsgemäßes Gerät auch ohne daran angebrachte Geber detektiert werden kann. In Frage kommt hier beispielsweise einerseits das Detektieren der Lage der Handhabe bzw. des Verbindungs elements durch geeignete Maßnahmen, die beispielsweise auf Ultraschallwellen basieren können, als auch das Detektieren der Gelenk- pfannenhalterung bzw. von Teilen davon, beispielsweise mit Hilfe ihrer Absorptionsoder Emissionseigenschaften bzw. -Spektren.
In einer bevorzugten Ausführungsform weist die Positionsbestimmungs-Einrichtung zusätzlich einen Speicher zur Speicherung der erfaßten und/oder ausgewerteten Daten und/oder zur Speicherung von Referenzwerten und/oder spezifischer Daten hinsichtlich der Raumlage der Knochen-Struktur des Empfängers auf. In einer weiteren bevorzugten Aus führungs form ist eine Vergleichseinrichtung vorhanden, die eine Ist-Position der Gelenkpfanne bzw. des Gelenks bzw. Gelenkschaftes und eine Position einer für diese vorgesehenen Aussparung bzw. gewünschten Position im Knochen des Empfängers vergleicht und korrespondierende Navigationshinweise zur Verfügung stellt. Durch die Möglichkeit, die Raumlage der Knochenstruktur des Empfängers zu speichern und zusätzlich bzw. alternativ die vorstehend erwähnte Vergleichs einrichtung ist eine sichere Navigation für die Gelenkpfanne gewährleistet.
In einer weiteren bevorzugten Aus führungs form umfassen die Mittel zum Erfassen des Geräts Mittel zur Erfassung optischer und/oder magnetischer und/oder elektromagnetischer Geber. Eine optische, magnetische oder elektromagnetische Erfassung stellt auf der einen Seite eine sichere Detektierung der Raumlage bei andererseits niedrigem apparati- vem Aufwand sicher. Vorzugsweise umfassen die Mittel zum Erfassen des Geräts eine Stereokamera, wobei dies für den Fall optischer Geber eine einfach konstruierte Einrichtung sicherstellt.
Die Erfindung wird nachfolgend in Hinsicht auf weitere Vorteile und Merkmale beispiel- haft und unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben. Die Zeichnungen zeigen in:
Fig. 1 eine erste bevorzugte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Geräts zum Setzen und Entfernen von Gelenkpfannen, sowie eine Gelenkpfanne, teilweise in Explosionsdarstellung;
Fig. 2 die bevorzugte Aus führungs form gemäß Fig. 1 in einer Schnittansicht;
Fig. 3 einen vergrößerten Ausschnitt der Fig. 2, der eine Gelenkpfannen-Halterung des Geräts gemäß den Figuren 1 und 2 einschließlich der gehalterten Gelenkpfanne darstellt;
Fig. 4 + 5 die Gelenkpfannen-Halterung der bevorzugten Aus führungs form jeweils in perspektivischer Explosionsdarstellung; und
Fig. 6 eine bevorzugte Aus führungs form einer erfindungsgemäßen Positionsbestimmungs-Einrichtung, die eine zweite bevorzugte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Geräts zum Setzen und Entfernen von Gelenkpfannen umfaßt.
Die erste bevorzugte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Geräts 1 zum Setzen oder Entfernen von Gelenkpfannen umfaßt eine Handhabe 2, eine Gelenkpfannen- Halterung 3 (in den Figuren 2 und 3 ist diese eine Gelenkpfanne 4 haltend dargestellt) sowie ein Verbindungselement 5, das zwischen Handhabe 2 und Gelenkpfannen-Halterung 3 angeordnet ist. Das Verbindungselement 5 umfaßt in Richtung seiner Längserstreckung einen bogenförmigen Abschnitt 6. Das Verbindungs element 5 weist in der vorliegenden bevorzugten Aus führungs form ein Rechteck-Profil auf, wobei jedoch auch ein T-, Doppel-T- bzw. I-förmiges Profil denkbar wären.
Wie aus Fig. 1 bei Betrachtung des Verbindungselements 5 an den mit den Pfeilen 7 und 8 markierten Stellen leicht ersichtlich ist, variieren die Abmessungen des Querschnitts des Profils des Verbindungselements 5 in Richtung seiner Längserstreckung. Das Profil des Verbindungs elements 5 ist auf die auf das Verbindungselement 5 wirkenden Kräfte abgestimmt, so daß an Stellen hoher Beanspruchung der Querschnitt größer ist (beispielsweise an der durch den Pfeil 8 gekennzeichneten Stelle) als an Stellen geringerer Beanspruchung (beispielsweise an der durch den Pfeil 7 gekennzeichneten Stelle).
Ferner weist das Verbindungs element 5 Stellen reduzierter Materialansammlung in Form von Aussparungen 9 auf. Bei Bedarf ist auch eine Aus führungs form denkbar, in der ein Verbindungs element 5 Stellen aus einem Material aufweist, das nicht dem Material entspricht, aus dem der wesentliche Teil des Verbindungsstücks 5 gefertigt ist. Eine einfache Realisierung hiervon wäre beispielsweise, die Aussparungen 9 mit einem anderweitigen Material, insbesondere Kunststoff, zu verfüllen. Dies ergibt eine noch höhere Stabilität bei einer gleichzeitig sehr guten Sterilisierbarkeit des Geräts 1.
Wie insbesondere aus den Fig. 1 und 3 erkennbar ist, weist die Gelenkpfannen-Halterung 3 einen mit einem Umfangsrand 10 der Gelenkpfanne 4 korrespondierenden Anschlag 11 auf. Der Anschlag 11 ist. mit dem Verbindungselement 5 an dem der Gelenkpfanne zugewandten Ende desselben lösbar befestigt, und zwar mittels eines Gewindes 12, mit welchem der Anschlag versehen ist, und mittels eines korrespondierenden Gewindes 13, mit welchem das Verbindungselement 5 versehen ist. Die Gelenkpfannen-Halterung 3 weist ferner, wie am besten aus den Figuren 4 und 5 ersichtlich an der Innenseite der Gelenkpfanne 4 angreifende Spreizelemente 14 auf, welche mittels eines einen Innenkonus 15 umfassenden Spreizmechanismus radial nach außen gegen die Innenseite der Gelenk- pfanne 4 bewegbar sind. Es sei an dieser Stelle angemerkt, daß alternativ zu einer Konstruktion mit einem Konus bzw. Innenkonus 15 auch eine Keil-im-Keil-Vorrichtung zum Bewegen der Spreizelemente 14 denkbar wäre.
Der Spreizmechanismus ist mit einer Betätigungsvorrichtung verbunden, die einen Seilzug 16 umfaßt (vgl. insbesondere Figuren 1 bis 3). Die Betätigungsvorrichtung umfaßt ferner einen Betätigungshebel 17, der einen Übertotpunkt- und einen Exzenter-Mechanismus umfaßt. Der Exzenter-Mechanismus ist durch eine Exzenter-Lagerung 18 für den Anschluß des Seilzuges 16 implementiert (vgl. Fig. 1). Ferner ist der Hebel 17 mit einem (zentrisch gelagerten) Lagerring 19, der in ein komplementäres Lagerauge 20, für den
Lagerring 1 eingreift, versehen. Der Hebel 17 umfaßt weiterhin einen zentrischen Lagerbolzen 21, der mit einem entsprechenden (in den Figuren nicht dargestellten bzw. nicht sichtbaren) weiteren Lagerauge in der (rückwärtigen) Seitenwand des Verbindungs ele- ents 5 in Eingriff steht.
Die Spreizelemente 14 sind gegen die Wirkung eines elastischen Elements in Form einer radial wirkenden Feder in ihre Spreizstellung bewegbar. Die Spreiz elemente 14 weisen radial nach außen ragende Vorsprünge 23 auf, die steg- bzw. leistenartig ausgebildet sind und in Spreizstellung mit komplementären Radialausnehmungen in Form von sich äqua- torial erstreckenden Nuten 24 an der Innenseite der Gelenkpfanne 4 korrespondieren. Die sich radial nach außen erstreckenden Vorsprünge 23 sind Teil eines durch einen Schlitz 25 getrennten Spreizringes 26. Der Spreizring 26 ist durch den am inneren Umfang desselben angreifenden Innenkonus 15, der mit der Betätigungs Vorrichtung verbunden ist, radial nach außen spreizbar. Der Spreizring 26 ist an der dem Gelenkpfannen- inneren zugeordneten Unterseite des tellerartig ausgebildeten und mit dem Umfangsrand 10 der Gelenkpfanne 4 zusammenwirkenden Anschlags 11 der Gelenkpfannen-Halterung 3 angeordnet. Der Spreizring 26 ist in der vorliegenden bevorzugten Ausführungsform relativ zum Anschlag 11 radial beweglich eingehängt.
Die Betätigungs Vorrichtung umfaßt, wie bereits vorstehend erwähnt, den in der Nähe der Handhabe 2 drehgelagert angeordneten Betätigungshebel 17, dessen Lagerung relativ zum Anschluß des Seilzuges 16 am Betätigungshebel 17 exzentrisch ist, so daß der Anschluß des Seilzuges 16 relativ zur Lagerung des Betätigungshebels 17 in zwei stabile Übertot- punktlagen, d.h. eine Freigabestellung und eine Spreizstellung, bringbar ist. Der Betäti- gungshebel 17 ist in Spreizstellung der Gelenkpfannen-Halterung 3 in eine Lage parallel zum Verbindungs element 5 bringbar und in dieser Lage mittels eines Rastmechanismus 27 fixierbar (vgl. Fig. 2). Der Rastmechanismus 27 umfaßt einen Rastbolzen 28, der in eine am Betätigungshebel 17 ausgebildete Kerbe 29 einrastbar ist. Der Rastbolzen 28 ist durch ein elastisches Element in Form einer Druckfeder 30 in Raststellung vorgespannt.
Wie bereits vorstehend beschrieben, ist im Umfang der Erfindung selbstverständlich auch ein Gerät zum Setzen und Entfernen von künstlichen Gelenken, also beispielsweise Hüftschäften, enthalten. Ein derartiges Gerät ist analog zum Gerät zum Setzen oder Entfernen von Gelenkpfannen aufgebaut und unterscheidet sich lediglich in der Form der Halterung. Während die Halterung für Gelenkpfannen die Form eines Gelenks aufweist, weist selbstverständlich die Halterung für ein Gelenk die Form einer korrespondierenden Gelenkpfanne auf. Dies heißt also, daß eine Halterung für eine Gelenkpfanne im allgemeinen nach außen gewölbt ist, während eine Halterung für ein Gelenk selbiges umschließt und somit nach innen gewölbt ist. Der Aufbau einer der bevorzugten Ausführungsformen bzw. der bevorzugten Ausführungsformen des Geräts zum Setzen von Gelenken ist analog zum Aufbau desjenigen Geräts zum Setzen von Gelenkpfannen.
Wie bereits erwähnt, schließt der Grundgedanke der Erfindung die Verwendung eines erfindungsgemäßen Gerätes als Teil einer Positionsbestimmungs- oder Navigations-Einrichtung 32 ein. Ferner schließt der Grundgedanke der Erfindung auch die Bereitstellung der Einrichtung 32 selbst ein, welche in Fig. 6, dargestellt ist. Das Gerät 1, das Bestand- teil der erfindungs gemäßen Einrichtung 32 ist, weist sämtliche Merkmale der vorstehend beschriebenen ersten Aus führungs form auf, wobei am Gerät 1 zusätzlich Geber 31 angebracht sind, welche durch ein zugeordnetes Meßwerterfassungssystem, das Bestandteil der Positionsbestimmungs- bzw. Navigations-Einrichtung 32 ist, detektierbar sind.
In der vorliegenden bevorzugten zweiten Aus führungs form erfolgt die Detektierung der Geber 31 berührungslos. Diese hegen in Form optischer Elemente, nämlich in Form von retro-reflektierenden Kugeln, vor. Es sei angemerkt, daß alternativ oder auch zusätzlich magnetische und/oder elektromagnetische Geber bzw. Geber, die magnetische und/oder elektromagnetische Elemente aufweisen, denkbar sind. Diese können insbesondere dann von Vorteil sein, wenn die Sicht zwischen einem Meßwerterfassungssystem und einem Geber versperrt ist. Falls freie Sicht herrscht, stellen optische Elemente, insbesondere in Form retro-reflektierender Kugeln, eine einfache und kostengünstige Methode zur Meß- Werterfassung dar. Ferner sind im vorhegenden Ausführungsbeispiel alle Geber an der Handhabe 2 des Gerätes angeordnet. Dies sichert eine leichte Detektierbarkeit. Zu er- wähnen ist an dieser Stelle noch, daß an dem Verbindungs element abgewandten Ende der Handhabe ein Abschnitt in Form einer Schlagplatte ausgebildet ist, au weichen der Operateur mit einem Hammer gezielt schlagen kann, um so die Gelenkpfanne 4 in ihre gewünschte Position bringen zu können.
Die Mittenlängsachse der Gelenkpfannen-Halterung 3 fluchtet in der vorliegenden zwei-- ten Aus führungs form des Gerätes ebenso wie in der ersten Aus führungs form des Gerätes mit der Mittenlängsachse der Handhabe 2. Dadurch wird sichergestellt, daß beim Schlag kein Drehmoment auf die Gelenkpfanne 4 aufgebracht wird.
Die Einrichtung 32 umfaßt weiterhin Mittel zum Erfassen der Lage und Ausrichtung des Geräts in Form einer Stereokamera, die sich aus zwei IR-Kameras 33A und 33B zusammensetzt, sowie Mittel zur Auswertung der erfaßten Daten in Form einer Recheneinheit 34. Für eine entsprechende Beleuchtung der Geber 31 sorgen zwei IR-Beleuchtungs- quellen 35A und 35B. In den Mitteln zur Auswertung in Form der Recheneinheit 34 ist ein spezielles Auswertungsprogramm implementiert, welches eine zusammenfassende Auswertung der von den Gebern 31 kommenden Lichtsignale zur Erstellung eines Positionsdatensatzes erlaubt. Ferner weist die Einrichtung einen Speicher zur Speicherung der erfaßten und/oder ausgewerteten Daten und/oder zur Speicherung von Referenzwerten und/oder spezifischen Daten hinsichtlich der Knochenstruktur des Empfängers sowie der Raumlage der Knochenstruktur des Empfängers auf. Mittels einer Vergleichs einrichtung, die die ausgewertete Ist-Position des Gerätes 1 bzw. die dadurch bestimmte Position der Gelenkpfanne 4 mit der Position einer für die Gelenkpfanne 4 vorgesehenen Aussparung im Knochen des Empfängers vergleicht und auf einem Bildschirm entsprechende Navigationshinweise für den Chirurgen zur Verfügung stellt, wird die Gelenkpfanne 4 in ihre vorgesehene Position gebracht.
Obwohl die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen mit fester Merkmalskombination beschrieben wird, umfaßt sie doch auch die denkbaren weiteren vorteilhaften Kombinationen dieser Merkmale, wie sie insbesondere, aber nicht erschöpfend, durch die Unteransprüche angegeben sind. Sämtliche in den Anmeldungsunterlagen offenbarten Merkmale werden als erfindungswesentlich beansprucht, soweit sie einzeln oder in Kombination gegenüber dem Stand der Technik neu sind.
B e z u g s z e i c h e n l i s t e 1 Gerät zum Setzen oder Entfernen von Gelenkpfannen 2 Handhabe 3 Gelenkpfannen-Halterung Gelenkpfanne Verbindungs element bogenförmiger Abschnitt des Verbindungselements 5 Pfeü Pfeü Aussparung Umfangsrand der Gelenkpfanne Anschlag Gewinde Gewinde Spreizelement Innenkonus Seilzug Betätigungshebel Exz enter-Lagerung Lagerring Lagerauge Vorsprung Nut Schhtz Spreizring Rastmechanismus Rastbolzezn Kerbe Druckfeder Geber Positionsbestimmungs- bzw. Navigations-Einrichtung A,B IR-Kamera Recheneinheit A,B IR-B eleuchtungs quelle

Claims

"Gerät zum Setzen oder Entfernen von Gelenken oder Gelenkpfannen"Patentansptüche
1. Gerät (1) zum Setzen oder Entfernen von Gelenkpfannen (4) eines künsthchen Gelenks, insbesondere Hüftgelenks, insbesondere von Pfannen, die mittels Preßpassung an bzw. in einem Knochen eines Empfängers gehalten werden, mit einer Handhabe (2), einer Gelenkpfannen- Aufnahme oder -Halterung (3) und einem zwischen Handhabe (2) und Gelenkpfannen-Halterung (3) angeordneten Verbindungselement (5), dadurch gekennzeichnet, daß das Verbindungs element (5) in Richtung seiner Längserstreckung einen bogenförmigen Abschnitt (6) umfaßt.
2. Gerät (1) zum Setzen oder Entfernen von künstlichen Gelenken, insbesondere von Hüftgelenken bzw. Hüftschäften, die zementiert oder unzementiert an bzw. in einem Knochen eines Empfängers gehalten werden, mit einer Handhabe (2), einer Gelenk-Aufnahme oder -Halterung und einem zwischen Handhabe (2) und Gelenk- Halterung angeordneten Verbindungs element (5), dadurch gekennzeichnet, daß das Verbindungs element (5) in Richtung seiner Längserstreckung einen bogenförmigen Abschnitt (6) umfaßt.
3. Gerät (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Verbindungs element (5) ein T-, Doppel-T-, I- oder Rechteck-Profil umfaßt.
4. Gerät (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, insbesondere nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Abmessungen des Querschnitts des Profils des Verbindungs elements (5) in Richtung seiner Längserstreckung variieren.
5. Gerät (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Verbindungselement (5) Stellen reduzierter Materialansammlung (9) und/oder Stellen aus einem Material aufweist, das nicht dem Material entspricht, aus dem der wesentliche Teil des Verbindungsstücks (5) gefertigt ist.
6. Gerät (1) nach einem der Ansprüche 1 oder 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Gelenkpfannen-Halterung (3) einen mit einem Umfangsrand (10) der Gelenkpfanne (4) korrespondierenden Anschlag (11) aufweist, welcher entweder einstückig mit dem Verbindungselement (5) verbunden oder an dem der Gelenkpfanne (4) zugewandten Ende desselben lösbar befestigt, insbesondere schraubverbunden ist.
7. Gerät (1) nach einem der Ansprüche 1 oder 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Gelenkpfannen-Halterung (3) ein oder mehrere an der Innenseite der Gelenkpfanne (4) angreifende(s) Spreizelement(e) (14) aufweist, das bzw. die mittels eines einen Konus (15) oder eine Keil-im-Keil-Vorrichtung umfassenden Spreizmecha- nismus radial nach außen gegen die Innenseite der Gelenkpfanne (4) bewegbar ist bzw. sind.
8. Gerät (1) nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Gelenk-Halterung ein oder mehrere an der Außenseite des Gelenkes angreifende Spreiz elemente aufweist, das bzw. die mittels eines einen Konus oder eine Keil-im- Keil-Vorrichtung umfassenden Spreizmechanismus radial nach innen gegen die Außenseite des Gelenkes bewegbar ist bzw. sind.
9. Gerät (1) nach Anspruch 7 oder Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Spreizmechanismus mit einer Betätigungsvorrichtung verbunden ist, die einen Seilzug (16) umfaßt.
10. Gerät (1) nach Anspruch 7, 8 oder 9,, dadurch gekennzeichnet, daß der Spreizmechanismus mit einer Betätigungsvorrichtung, beispielsweise in Form eines Hebels (17), verbunden ist, die einen Übertotpunkt- und/oder Exzenter- Mechanismus umfaßt.
11. Gerät (1) nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das bzw. die Spreizelement(e) (14) gegen die Wirkung eines elastischen Elements, insbesondere einer Feder (22), welches /welche insbesondere eine Wirkung in radialer Richtung ausübt, in Spreizstellung bewegbar ist bzw. sind.
12. Gerät (1) nach einem der Ansprüche 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß das bzw. die Spreizelemente (14) radial nach außen bzw. radial nach innen ragende Vorsprünge (23), insbesondere steg- oder leistenartige Vorsprünge aufweisen, die in Spreizstellung mit komplementären Radialausnehmungen, insbesondere sich äquatorial erstreckenden Nuten an der Innenseite der Gelenkpfanne (4) bzw. der Außenseite des Gelenks korrespondieren.
13. Gerät (1) nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die radial nach außen ragenden Vorsprünge (23) Teil eines durch einen Schlitz (25) getrennten Spreizringes ist.
14. Gerät (1) nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Spreizring (26) durch einen am inneren Umfang angreifenden, mit der Betätigungsvorrichtung verbundenen Konus (15) radial nach außen spreizbar ist.
15. Gerät (1) nach einem der Ansprüche 6, 7 oder 9 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Spreizring (26) an der dem Pfanneninneren zugewandten Unterseite des insbesondere tellerartig ausgebildeten und mit dem Umfangsrand der Gelenkpfanne (4) zusammenwirkenden Anschlags (11) der Gelenkpfannen-Halterung (3) angeordnet, insbesondere relativ zum Anschlag (11) radial beweglich eingehängt ist.
16. Gerät (1) nach einem der Ansprüche 9 bis 15, 5. dadurch gekennzeichnet, daß die Betätigungsvorrichtung einen in Nähe der Handhabe (2) drehgelagerten Betätigungshebel (17) aufweist, dessen Lagerung relativ zum Anschluß des Seilzuges (16) am Betätigungshebel (17) exzentrisch ist, so daß der Anschluß des Seilzuges (16) relativ zur Lagerung des Betätigungshebels (17) in zwei stabile Übertotpunktlagen0 (Freigabestellung/Spreizstellung) bringbar ist.
17. Gerät (1) nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß der Betätigungshebel (17) in Spreizstellung der Gelenkpfannen-Halterung (3) bzw.5 der Gelenk-Halterung in eine Lage parallel zum Verbindungs element (5) bringbar und in dieser Lage mittels eines Rastmechanismus (27) fixierbar ist.
18. Gerät (1) nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß0 der dem Betätigungshebel (17) zugeordnete Rastmechanismus (27) einen in eine am Betätigungshebel (17) ausgebildete Kerbe (29) einrastbaren Bolzen (28) umfaßt, der durch ein elastisches Element, insbesondere eine Druckfeder (30), in Raststellung vorgespannt ist. 5
19. Gerät (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß dem Gerät mindestens ein Geber (31) zugeordnet ist, welcher durch ein zugeordnetes Meßwerterfassungssystem detektierbar, insbesondere berührungslos detektierbar ist.0
20. Gerät (1) nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Geber (31) optische Elemente, insbesondere retro-reflektierende Kugeln aufweist.5
21. Gerät (1) nach Anspruch 19 oder Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Geber (31) magnetische und/oder elektromagnetische Elemente umfaßt.
22. Gerät (1) nach einem der Ansprüche 19 bis 21, 5. dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Geber (31), insbesondere alle vorhandenen Geber (31), an der Handhabe (2) angeordnet ist bzw. sind.
23. Verwendung eines Gerätes (1) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 22, insbesondere0 gemäß einem der Ansprüche 20 bis 23 als Teil einer Positionsbestimmungs- oder Navigations-Einrichtung (32).
24. Positionsbestimmungs-Einrichtung (32) zum Erfassen der Position einer Gelenkpfanne (4) eines künstlichen Gelenks oder der Position eines künstlichen Gelenks,5 gekennzeichnet durch ein Gerät (1) zum Setzen oder Entfernen von Gelenkpfannen (4) oder Gelenken nach einem der Ansprüche 1 bis 22, Mittel zum Erfassen der Lage und Ausrichtung des Geräts, und Mittel zur Auswertung der erfaßten Daten.0
25. Einrichtung (32) nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, daß sie ferner einen Speicher zur Speicherung der erfaßten und/oder ausgewerteten Daten und/oder zur Speicherung von Referenzwerten und/oder spezifischer Daten5 hinsichtlich der Raumlage einer Knochen-Struktur des Empfängers aufweist.
26. Einrichtung (32) nach Anspruch 24 oder Anspruch 25, insbesondere Anspruch 25, gekennzeichnet durch eine Vergleichs einrichtung, die eine Ist-Position der Gelenkpfanne (4) eines künst-0 liehen Gelenks und eine Position einer für diese vorgesehenen Aussparung im Knochen des Empfängers vergleicht und korrespondierende Navigationshinweise zur Verfügung steht.
27. Einrichtung (32) nach einem der Ansprüche 24 bis 26,5 dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zum Erfassen des Geräts Mittel zur Erfassung optischer und/oder magnetischer und/oder elektromagnetischer Geber umfassen.
28. Einrichtung (32) nach einem der Ansprüche 24 bis 27, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zum Erfassen des Geräts eine Stereokamera (33) umfassen.
29. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 22 und Verwendung eines derartigen Gerätes, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittenlängsachse der Gelenkpfannen-Halterung (3) bzw. der Gelenk-Halterung mit der Mittenlängsachse der Handhabe (2) fluchtet.
30. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 22 oder 29 und Verwendung eines derartigen Gerätes, dadurch gekennzeichnet, daß die Betätigung des Spreizmechanismus durch die Ausübung einer Kraft erfolgt, welche zumindest teilweise im Verlauf ihres Übertrags ihre Richtung wechselt.
31. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 22, 29 oder 30 und Verwendung eines derartigen Gerätes, dadurch gekennzeichnet, daß alle Bestandteile der Gelenkpfannen-Halterung (3), insbesondere auch der Spreizring (26), abmontierbar oder derart beweglich sind, daß sie bei der Reinigung vollständig zugänglich sind.
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