WO2013029582A1 - Drilling machine, in particular medical drilling machine, and drilling method - Google Patents

Drilling machine, in particular medical drilling machine, and drilling method Download PDF

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WO2013029582A1
WO2013029582A1 PCT/DE2012/000787 DE2012000787W WO2013029582A1 WO 2013029582 A1 WO2013029582 A1 WO 2013029582A1 DE 2012000787 W DE2012000787 W DE 2012000787W WO 2013029582 A1 WO2013029582 A1 WO 2013029582A1
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drill
drilling
drilled
drilling machine
length
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Application number
PCT/DE2012/000787
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German (de)
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Inventor
Axel von FREYBERG
Dirk STÖBENER
Gert Goch
Michael Sorg
Rüdiger SPICHER
Original Assignee
Universität Bremen
Roland-Klinik gGmbH
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Publication date
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    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23BTURNING; BORING
    • B23B49/00Measuring or gauging equipment on boring machines for positioning or guiding the drill; Devices for indicating failure of drills during boring; Centering devices for holes to be bored
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    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B17/00Surgical instruments, devices or methods, e.g. tourniquets
    • A61B17/16Bone cutting, breaking or removal means other than saws, e.g. Osteoclasts; Drills or chisels for bones; Trepans
    • A61B17/1613Component parts
    • A61B17/1622Drill handpieces
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
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    • A61B17/16Bone cutting, breaking or removal means other than saws, e.g. Osteoclasts; Drills or chisels for bones; Trepans
    • A61B17/1613Component parts
    • A61B17/1626Control means; Display units
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    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B90/00Instruments, implements or accessories specially adapted for surgery or diagnosis and not covered by any of the groups A61B1/00 - A61B50/00, e.g. for luxation treatment or for protecting wound edges
    • A61B90/06Measuring instruments not otherwise provided for
    • A61B2090/062Measuring instruments not otherwise provided for penetration depth
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    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
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    • A61B90/06Measuring instruments not otherwise provided for
    • A61B2090/064Measuring instruments not otherwise provided for for measuring force, pressure or mechanical tension
    • A61B2090/065Measuring instruments not otherwise provided for for measuring force, pressure or mechanical tension for measuring contact or contact pressure

Definitions

  • the present invention relates to a drilling machine, in particular a medical drill, and a drilling method, in particular a medical drilling method.
  • metal implants are used for the stabilization of or in the bones (so-called osteosynthesis) as part of the treatment of fractures, but also in the correction of congenital or acquired malpositions of the skeletal system.
  • osteosynthesis is used hundreds of thousands of times a year in Germany alone, but millions of them are used worldwide.
  • the implanted screw with the posterior bone wall close exactly, as a screw projection leads to chronic irritation and damage to the surrounding soft tissues.
  • a too short selected screw can in turn lead by loosening into an implant failure with the result of bony instability.
  • the determination of the correct screw length is routinely routinely done in the art by measuring the depth or length of the applied drilling channel.
  • the measuring instrument is a mechanical measuring gauge.
  • the measurement process proves to be problematic again and again in everyday life, since metrologically caused erroneous and sometimes non-reproducible length determinations of the drilling channels. The error-prone measurement then inevitably leads to the risk of implanting a wrong screw length with the above-mentioned adverse consequences.
  • a control of the screw length is usually only possible by intraoperative X-ray examination, since the opposite end of the screw from the surgical incision (access) is not visible and is covered by the opposite bone wall. During a running operation, only a part of the faulty determinations is usually recognized, so that a correction is still possible here. However, another portion of the incorrectly determined screw lengths remains undetected and therefore uncorrected. These measurement errors have adverse consequences especially for the patient, but also for the involved surgical and anesthesia team. In addition to the health disadvantages for the patient and the economic consequences of the necessary follow-up interventions, possible demands for recourse to the hospital operator or the operating surgeon can be expected.
  • the problem described above by way of example for the medical field is quite generally in cases when one can not look into the body to be drilled and or when the side of the body to be drilled away from the entry point of the drilling channel is not optically accessible.
  • the body to be drilled can not only consist of a uniform material but, for example, of several material layers or be a hollow body.
  • the drilling channel does not always have to extend through the entire body, but could, for example, only be necessary through one or more layers of material.
  • the invention is therefore based on the object, an accurate measurement of lengths of drilling channels, especially if you can not look into the body to be drilled and / or the side of the drill body facing away from the entry point of the drilling channel is not optically accessible.
  • a drill in particular a medical drill, with a housing in which a motor, preferably an electric motor, and a drilling mechanism driven by it are arranged with a drill, characterized in that it further comprises a drill penetration depth measuring device for measuring the penetration depth during drilling of a drilling channel into a body to be drilled, an axial force measuring device for measuring the axial force with which the drill is pressed onto the body to be drilled, during drilling, a structure-borne sound measuring device for measuring the sound in the body to be drilled during drilling and a signal evaluation device for evaluating the measured values supplied by the drill penetration depth, the axial force measuring device and the structure-borne sound measuring device for determining the length of the drilling channel through the entire body to be drilled or up to one, in particular jump ften, has material transition in the body to be drilled.
  • the body to be drilled may be, for example, a human or animal bone.
  • a drilling machine in particular a medical drill, with a housing in which a motor, preferably an electric motor, and a drilling mechanism driven by the latter are arranged with a drill, characterized in that it further comprises a drill penetration depth measuring device Measurement of the penetration depth of the drill while drilling a Bohrkanals in a body to be drilled, an axial force measuring device for measuring the axial force with which the drill is pressed onto the body to be drilled, while drilling, a reflection measuring device for measuring the reflection of light to the Drilling body in front of the drill bit during drilling and a signal evaluation device for evaluating the delivered by the Bohringeindringianaen-, the Axialkraftmess- and the reflectance measurement values for determination the length of the Bohrkanals.
  • a drill penetration depth measuring device Measurement of the penetration depth of the drill while drilling a Bohrkanals in a body to be drilled
  • an axial force measuring device for measuring the axial force with which the drill is pressed onto the body to be drilled
  • a drilling method in particular medical drilling method, characterized in that during the drilling of a Bohrkanals in a body to be drilled, the penetration depth of a drill, the axial force with which the drill is pressed onto the body to be drilled, and the structure-borne sound measured simultaneously in the body to be drilled and the measured values for determining the length of the drilling channel through the entire body to be drilled through or to a, in particular jump, material transition in the body to be drilled are evaluated and output the length, in particular is displayed.
  • a motor for example, a compressed air or hydraulic motor can be used.
  • this object is achieved by a drilling method, in particular a medical drilling method, characterized in that, during the drilling of a drilling channel into a body to be drilled, the penetration depth of a drill, the axial force, with the drill is pressed onto the body to be drilled, and simultaneously measuring the reflection of light on the body to be drilled in front of the drill bit and evaluating the measured values for determining the length of the drill channel through the entire body to be drilled or until a, in particular erratic, material transition in the body to be drilled and the length is output, in particular is displayed.
  • the drilling machine has a Kösmerschallmessinraum for measuring the sound in the body to be drilled during drilling.
  • the drill is a hand drill (also called hand-operated drill).
  • the drill penetration depth measuring device comprises a sleeve concentrically surrounding the drill, which is elastically biased over a displacement region in the longitudinal direction of the drill and in a forwardmost to the tip of the drill position of the displacement region, and a displacement sensor for detecting during the drilling of the sleeve from putting on the body to be drilled from the sleeve to the rear traveled displacement distance.
  • the sleeve may also be used as a drill sleeve for soft tissue protection during a drilling operation.
  • the drill penetration depth gauge includes a rod extending parallel to the drill and slidably biased across a translation region in its longitudinal direction and resiliently biased in a forward most forward position of the displacement region, and a displacement sensor for sensing during drilling of the rod Placing on the body to be drilled from the rod to the rear traveled displacement distance.
  • the drill penetration depth measuring device comprises an optical distance meter, in particular a laser distance meter, for determining the distance of the drilling machine to a body to be drilled during the drilling of a drilling channel in the same.
  • the drill penetration depth measuring device has an acoustic distance meter, in particular ultrasonic distance meter, for determining the distance of the drill to a body to be drilled during the drilling of a drilling channel in the same.
  • the axial force measuring device has a pressure sensor, in particular a load cell.
  • the pressure sensor is arranged between the rear end of the drill and a tool shaft associated with the drilling mechanism or on or in the tool shaft.
  • the structure-borne sound measuring device has a vibration sensor between the rear end of the drill and the tool shaft or on or in the tool shaft.
  • a vibration exciter for the active excitation of mechanical vibrations in the drill is provided.
  • a preferably mechanical coupling can be provided, which is designed such that it couples oscillations generated by the vibration exciter only when the drill experiences a counterpressure after being placed on a body to be drilled.
  • This variant with active vibration excitation instead of a passive method, preferably in the kHz range, has the advantage that the frequency of the introduced oscillation is known and thus the signal evaluation is simplified.
  • the mechanical coupling it is also possible, for example, to use an axial force sensor or pressure sensor for switching the active oscillation excitation on and off as a function of force or pressure.
  • a rotation angle sensor for detecting the rotational speed and / or the rotational angle of the drill during drilling is provided.
  • the detected rotational speed and / or the detected rotational angle is / are also fed to the signal evaluation device for evaluation and for determining the length of the drilling channel.
  • a torque sensor for detecting the torque of the drill during drilling may be provided.
  • the detected torque is also supplied to the signal evaluation device for evaluation and for determining the length of the drilling channel.
  • an automatic shutdown device for automatic shutdown is provided after detecting a complete piercing.
  • the drilling method in the drilling method according to the second aspect, it can be provided that, while drilling a drilling channel into a body to be drilled, the penetration depth of a drill, the axial force with which the drill is pressed onto the body to be drilled, and the reflection of light on the body drilling body before the drill tip measured simultaneously and the measured values for determining the length of the drilling channel through the entire body to be drilled through or to a, in particular erratic, material transition in the body to be drilled are evaluated and the length spent, in particular is displayed.
  • the invention is based on the surprising finding that the simultaneous measurement of the penetration depth of the drill, the axial force and the structure-borne noise and / or the reflection of light in a simple and fast way, the complete penetration of a body or the penetration of one or more material layer (s ) of a body and thereby determines the length of a Bohrkanals through the entire body or by one or more material layer (s) and / or material transitions and / or material thicknesses can be determined.
  • the present invention provides a work easier, namely, instead of the previously required three steps to Insertion of screws (drilling, measuring the length of a Bohrkalnals and insertion of the screw) only two steps (drilling and simultaneous measurement of the length of a drilling channel and insertion of the screw) are required.
  • the length of the 'drill channel can measure more accurately than before. This is due to the additional measurement of structure-borne noise that occurs when drilling a bone. Since bones are made up of different layers, drilling produces different vibrations in frequency spectrum and amplitude.
  • the vibrations change compared to drilling in the trabeculae or in the bone marrow cavity.
  • the vibrations caused by the drilling process decrease sharply.
  • the vibrations recorded by a structure-borne sound measuring device can be analyzed by a signal evaluation device.
  • the vibration profile can be used to identify the time of entry and exit of the drill into and out of the bone.
  • the measurement of structure-borne noise is used to determine the time of the entry of the drill into a bone and the time of its exit from the bone and the length of the drill channel on the basis of the drill penetration depths measured at the respective times and the formation of the path difference determine.
  • the Axialkxaftunk may - especially in this context - have the task of avoiding misdetection of the exit of a drill from a bone, for example, when interrupting the drilling process by a surgeon.
  • Figure 1 is a side view partly in section of a drill according to a particular embodiment of the invention in use; a side view partially in section of a drill according to another particular embodiment of the invention in use;
  • Figure 5 is a side view, partly in section, of a drilling machine according to another particular embodiment of the invention.
  • Figure 6 is a side view of a drilling machine according to another particular
  • Figure 7 is a side elevational view partly in section of a drilling machine according to another particular embodiment of the invention.
  • FIG. 9 is a side view partly in section of a drill according to another particular embodiment of the invention.
  • FIG. 1 shows the front part of a drilling machine 10 with a housing 12 in which an electric motor (not shown) and a drilling mechanism driven by it are arranged with a drill 14.
  • the drilling machine 10 has a drill penetration depth measuring device. This comprises a sleeve 16 concentrically surrounding the drill sleeve 16, which is resiliently biased over a displacement region in the longitudinal direction of the drill 14 and in a frontmost to the tip 18 of the drill 14 position of the displacement region, and a displacement sensor 20 for detecting during drilling a drilling channel 21 from the sleeve 16 from placing on a body to be drilled 22 of the sleeve 16 to the rear traveled displacement distance.
  • the body 22 is a cylindrical hollow body.
  • FIG. 2 differs from that of Figure 1 in that instead of the sleeve. 16 a parallel to the drill 14 extending rod 24 is provided which is resiliently biased over a displacement region in its longitudinal direction and in a forwardmost to the tip 18 of the drill 14 towards the position of the displacement region.
  • the body 22 to be drilled is exactly as in FIG. 1 a cylindrical hollow body.
  • the embodiment shown in FIG. 3 differs from the embodiment shown in FIG. 1 in that, instead of the sleeve 16 and the displacement sensor 20, an optical distance meter 26 is provided for determining the distance of the drilling machine 10 to a body 22 to be drilled during the drilling of a drilling channel 21 is provided.
  • the optical distance meter includes a laser as a transmitter of light and a receiver of light reflected on the surface of the body 22.
  • the body 22 is a workpiece consisting of several different material layers 28, 30, 32, and 34.
  • the embodiment illustrated in FIG. 4 differs from the exemplary embodiment shown in FIG. 3 in that instead of an optical distance meter 26, an acoustic distance meter 36 is provided. This has an ultrasonic transmitter and an ultrasonic receiver.
  • the drilling machines 10 shown therein additionally have an axial force measuring device for measuring the axial force with which the drill 14 is pressed onto the body 22 to be drilled, during drilling, and a for measuring the sound in the body to be drilled 22 during drilling and a signal evaluation device for the evaluation of the Bohrereindringiana-, the Axialkraftmess- and the g8li8fisrt8n measured values for determining the length of the drilling channel 21 through the entire body to be drilled 22 through or until a, in particular abrupt, material transition in the zu ⁇ to be drilled, for example, when passing from the wall of ⁇ 1 ⁇ ⁇ 0 ⁇ 5 in the cavity or at the transition from one layer of material to another.
  • FIG. 5 likewise shows a part of a drilling machine 10 according to a particular embodiment of the invention.
  • This can be used as a hand drill just like the drills shown and described above.
  • it can also be used in particular for drilling human or animal bones.
  • It has a housing 12 in which an electric motor (not shown) and a drill mechanism driven by it are arranged with a drill 14.
  • the drilling mechanism includes a tool shaft 38 (drill pipe).
  • a pressure sensor 42 for measuring the axial force with which the drill is pressed on the zu ⁇ to be drilled while drilling
  • a rotation angle sensor 44 for detecting the speed and / or the rotation angle of Drill 14 during drilling
  • a vibration sensor 46 for measuring the sound in the to be drilled ⁇ 22 ( ⁇ 0 ⁇ 5 ⁇ 1 11) during drilling
  • ⁇ 8kktromagn8tisch8r vibration exciter 48 for the active excitation of mechanical vibrations in the drill 14
  • a Torque sensor 50 for detecting the torque of the drill 14 during drilling provided.
  • the tool shaft 38 is supported so that the drill 14 can make small axial movements to enable the active vibration excitation by means of the electromagnetic vibration exciter 48.
  • a signal evaluation device (not shown) in the drilling machine 10 evaluates the depth of penetration of the drill 14 during drilling of a drilling channel into the body as measured by a drill penetration depth gauge (not shown) of the drilling machine 10 and that of the pressure sensor 42, the rotation angle sensor 44, the drill Vibration sensor 46 and the torque sensor 50 provided measurements for determining the length of the drilling channel 21 from.
  • an active excitation of mechanical oscillations takes place by means of an inductive system with an electromagnetic excitation system (electromagnetic vibration exciter 48).
  • the electromagnetic vibration exciter 48 has for this purpose a coil or comprises these.
  • the spool shown at 48 in Figure 5 can also be used to measure the axial movement of the tool shaft 38 and thus also the drill 14 by causing the axially moving tool shaft 38 in the spool to change magnetic field inducing a voltage.
  • the magnitude of the induced voltage depends on the amplitude and the acceleration of the axial movement.
  • the electromagnetic vibrational excitation system could be used as a sensor for the axial movement of the drill 14 and thus for a material transition.
  • vibration excitation with constant energy which can also be called soft vibration excitation
  • a hard vibration excitation could also be a "hard” Vibrational excitation occur, namely with constant frequency and amplitude, for example by means of a piezo actuator.
  • FIG. 6 shows an embodiment of a drill 10 in use when drilling a femur (femur) 52.
  • Said drill has a housing 12, whose rear end is angled and forms a handle 54.
  • an electric motor 56 and driven by this drilling mechanism with a gear 58, a tool shaft 38 and a drill 14 are arranged.
  • a sleeve 16 and a displacement sensor 20 are provided for measuring the depth of penetration of the drill while drilling a bore into the femur 52.
  • the drill along the tool shaft 38, starting from the drill shank 40 to the rear to a vibration sensor 46 and a pressure sensor 42.
  • a piezo vibration exciter 60 (piezo shaker) is arranged next to the tool shaft 38 and thus coupled to the coupling of actively generated mechanical vibrations.
  • the drilling machine 10 also contains a signal evaluation device 62 together with a display device for evaluating and displaying the measured values supplied by the displacement sensor 20, the vibration sensor 46 and the pressure sensor 42 for determining the length of the drilling channel through the entire body 22 to be drilled or up to one, in particular erratic, material transition in the body to be drilled 22nd
  • the penetration depth of the drill 14 is measured by means of the displaceable sleeve 16, which is coupled to the displacement sensor 20 in the drilling machine.
  • the sleeve 16 is placed on the femur 52 and the rotating drill 14 is pressed against the femur 52. Once a contact is made, the axial force can be measured via the pressure sensor 42. From this point, the displacement of the sleeve 16 by means of the displacement sensor 20 is measured until the axial force at the exit of the Drill 14 from the femur 52 abruptly decreases.
  • Bones usually consist of different layers. The bone wall (cortical bone) is usually harder than the inside of a bone (cancellous bone). This has the consequence that the axial force varies during the drilling process.
  • the path difference between the placement of the drill 14 and the detected exit of the drill 14 on the opposite side of the femur 52 corresponds to the length of the drilling channel.
  • the measured values of the displacement sensor 20 and of the pressure sensor 42 are combined with one another and evaluated for the determination of the length of the drilling channel.
  • the signal evaluation should be designed so that it provides reliable measured values for different bone types and drilling scenarios.
  • the measured values of the vibration sensor 46 which detects the vibrations that occur when drilling the bone, are used. Based on the thus determined length of the drilling channel screws can then be selected in the appropriate length.
  • FIG. 8 shows exemplary results of structure-borne sound measurements during drilling in a bone (bovine upper leg, hind leg).
  • the structure-borne noise was measured by means of a piezo-vibration sensor, which was located on an aluminum rod, which was mechanically coupled to the bone surface.
  • the rapid drop of the curve at point b marks the time at which the two preceding cutting edges of the drill can no longer detect any material, i. H.
  • the drill has already broken through the first bone cortex.
  • the end of this time range is the peak at the end of the interval, which is due to the impact of the drill bit on the inner wall of the bony cortex.
  • Figure 9 shows the front part of a drill 10 according to another particular embodiment of the invention with a housing 12 in which an electric motor (not shown) and a driven by this drilling mechanism with a drill 14 are arranged.
  • the drill 10 has a drill penetration depth gauge, which is not shown for clarity. For example, it may be a drill penetration depth gauge shown in any of FIGS. 1-3.
  • a structure-borne sound measuring device (not shown) for measuring the sound in a body to be drilled during drilling, it has a reflection measuring device 65 for measuring the reflection of light on the body to be drilled in front of the drill bit during drilling.
  • the drill 14 has in the middle of its longitudinal extent a channel 66 (optical tunnel / optical measuring channel).
  • the reflection measuring device 65 has a light source 68, a light coupling element 76 and a light guide 70 for coupling and directing light onto the body to be drilled in front of the drill bit.
  • the coupled-in light is partially reflected back and fed via the light guide 70 and a light output element 74 to a light sensor 72.
  • the light supplied to the light sensor 72 is evaluated. The evaluation is based on the assumption that the reflected light will be different due to the different optical properties of the different material layers 28, 30, 32 and 34. For example, the light intensity and with a color-sensitive light sensor can evaluate the spectral light distribution.
  • the embodiment shown in FIG. 9 additionally has an axial force measuring device (not shown) for measuring the axial force with which the drill 14 is pressed onto the body 22 to be drilled, during drilling, and a signal evaluation device for evaluating the depths of the drill penetration, the axial force.
  • the reflection and optionally also the structure-borne sound measuring device supplied measured values for determining the length of the drilling channel 21 through the entire body 22 to be drilled through or up to a, in particular abrupt, material transition in the body to be drilled, for example, in the transition from one material layer to another , If the reflection measuring device 65 in addition. is provided to the structure-borne sound measuring device, so the significance of the overall system should be increased and the overall system can be made more robust.

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Abstract

A drilling machine (10), in particular a medical drilling machine, with a housing (12) which accommodates an electric motor (56) and a drill mechanism driven by the latter and having a drill (14), characterized in that it also has a device for measuring the depth of penetration of the drill, a device for measuring axial force, a device for measuring solid-borne noise, and a signal-evaluating device (62) for determining the length of the drilled channel (21) through the whole of the body (22) that is to be drilled, or as far as a material transition, in particular an abrupt material transition, in the body that is to be drilled, and a drilling method, in particular a medical drilling method, characterized in that, during the drilling of a drilled channel (21) in a body (22) that is to be drilled, the depth of penetration of a drill (14), the axial force with which the drill is pressed onto the body that is to be drilled, and the solid-borne noise in the body that is to be drilled are measured simultaneously, and the measured values are evaluated in order to determine the length of the drilled channel through the whole of the body that is to be drilled, or as far as a material transition, in particular an abrupt material transition, in the body that is to be drilled, and the length is output, in particular displayed.

Description

BOHRMASCHINE, INSBESONDERE MEDIZINISCHE BOHRMASCHINE, UND BOHRVERFAHREN  DRILL, ESPECIALLY MEDICAL DRILL, AND DRILLING
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Bohrmaschine, insbesondere eine medizinische Bohrmaschine, und ein Bohrverfahren, insbesondere ein medizinisches Bohrverfahren. The present invention relates to a drilling machine, in particular a medical drill, and a drilling method, in particular a medical drilling method.
In der Chirurgie und Orthopädie werden im Rahmen der Versorgung von Knochenbrüchen, aber auch bei der Korrektur von angeborenen oder erworbenen Fehlstellungen des Skelettsystems, Metallimplantate zur Stabilisation an oder in den Knochen eingesetzt (sogenannte Osteosynthesen). Diese operativen Techniken der Knochenstabilisation kommen allein in Deutschland pro Jahr hunderttausendfach, weltweit aber millionenfach zur Anwendung. In surgery and orthopedics, metal implants are used for the stabilization of or in the bones (so-called osteosynthesis) as part of the treatment of fractures, but also in the correction of congenital or acquired malpositions of the skeletal system. These surgical techniques of bone stabilization are used hundreds of thousands of times a year in Germany alone, but millions of them are used worldwide.
Als Osteosynthesematerialien werden seit Jahrzehnten zumeist Schrauben oder Kombinationen aus Metallplatten und Schrauben verwendet. Diese Implantate bestehen in der Regel aus Edelstahl, zunehmend häufiger aus einer Titanlegierung. As osteosynthesis materials mostly screws or combinations of metal plates and screws have been used for decades. These implants are usually made of stainless steel, increasingly more of a titanium alloy.
Zur stabilen Verankerung der Schrauben ist es erforderlich, im Knochen gezielt Bohrkanäle anzulegen. Dabei sollte die implantierte Schraube mit der hinteren Knochenwand genau abschließen, da ein Schraubenüberstand zu einer chronischen Irritation und Schädigung der umgebenden Weichteile führt. Eine zu kurz gewählte Schraube kann wiederum durch Auslockerung in ein Implantatversagen münden mit dem Resultat der knöchernen Instabilität. Die Bestimmung der korrekten Schraubenlänge erfolgt im Stand der Technik routinemäßig indirekt über eine Messung der Tiefe bzw. Länge des angelegten Bohrkanals. Als Messinstrument dient eine mechanische Messlehre. Jedoch erweist sich der Messvorgang im Alltag immer wieder als problematisch, da messtechnisch bedingt fehlerhafte und teilweise nicht reproduzierbare Längenbestimmungen der Bohrkanäle resultieren. Die fehlerbehaftete Messtechnik führt dann unweigerlich zur Gefahr der Implantation einer falschen Schraubenlänge mit den oben aufgezeigten nachteiligen Konsequenzen. Eine Kontrolle der Schraubenlänge ist zumeist nur durch intraoperative Röntgenuntersuchung möglich, da das gegenüberliegende Schraubenende vom Operationsschnitt (Zugang) nicht einsehbar ist und durch die abgewandte Knochenwand verdeckt wird. Während einer laufenden Operation wird in der Regel nur ein Teil der fehlerhaften Bestimmungen erkannt, so dass eine Korrektur hier noch möglich wird. Ein weiterer Anteil der fehlerhaft bestimmten Schraubenlängen bleibt jedoch unerkannt und somit auch unkorrigiert. Diese Messfehler haben insbesondere für den Patienten, aber auch für das beteiligte Operations- und Narkoseteam nachteilige Folgen. Neben den gesundheitlichen Nachteilen für den Patienten und den ökonomischen Folgen durch erforderliche Folgeeingriffe ist auch mit möglichen Regressforderungen an den Klinikträger bzw. den ausführenden Operateur zu rechnen. For stable anchoring of the screws, it is necessary to create targeted drilling channels in the bone. In this case, the implanted screw with the posterior bone wall close exactly, as a screw projection leads to chronic irritation and damage to the surrounding soft tissues. A too short selected screw can in turn lead by loosening into an implant failure with the result of bony instability. The determination of the correct screw length is routinely routinely done in the art by measuring the depth or length of the applied drilling channel. The measuring instrument is a mechanical measuring gauge. However, the measurement process proves to be problematic again and again in everyday life, since metrologically caused erroneous and sometimes non-reproducible length determinations of the drilling channels. The error-prone measurement then inevitably leads to the risk of implanting a wrong screw length with the above-mentioned adverse consequences. A control of the screw length is usually only possible by intraoperative X-ray examination, since the opposite end of the screw from the surgical incision (access) is not visible and is covered by the opposite bone wall. During a running operation, only a part of the faulty determinations is usually recognized, so that a correction is still possible here. However, another portion of the incorrectly determined screw lengths remains undetected and therefore uncorrected. These measurement errors have adverse consequences especially for the patient, but also for the involved surgical and anesthesia team. In addition to the health disadvantages for the patient and the economic consequences of the necessary follow-up interventions, possible demands for recourse to the hospital operator or the operating surgeon can be expected.
Das oben beispielhaft für den medizinischen Bereich geschilderte Problem besteht ganz allgemein in Fällen, wenn man nicht in den zu bohrenden Körper hineinsehen kann und oder wenn die von dem Eintrittspunkt des Bohrkanals abgewandte Seite des zu bohrenden Körpers nicht optisch zugänglich ist. Zudem kann der zu bohrende Körper nicht nur aus einem einheitlichen Material, sondern beispielsweise aus mehreren Materialschichten bestehen oder ein Hohlkörper sein. Der Bohrkanal muss sich auch nicht in jedem Fall durch den gesamten Körper erstrecken, sondern könnte beispielsweise auch nur durch eine oder mehrere Materialschichten notwendig sein. The problem described above by way of example for the medical field is quite generally in cases when one can not look into the body to be drilled and or when the side of the body to be drilled away from the entry point of the drilling channel is not optically accessible. In addition, the body to be drilled can not only consist of a uniform material but, for example, of several material layers or be a hollow body. The drilling channel does not always have to extend through the entire body, but could, for example, only be necessary through one or more layers of material.
Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, eine genaue Messung von Längen von Bohrkanälen, insbesondere wenn man nicht in den zu bohrenden Körper hineinsehen kann und/oder die von dem Eintrittspunkt des Bohrkanals abgewandte Seite des Bohrkörpers nicht optisch zugänglich ist, zu ermöglichen. The invention is therefore based on the object, an accurate measurement of lengths of drilling channels, especially if you can not look into the body to be drilled and / or the side of the drill body facing away from the entry point of the drilling channel is not optically accessible.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst durch eine Bohrmaschine, insbesondere medizinische Bohrmaschine, mit einem Gehäuse, in dem ein Motor, vorzugsweise ein Elektromotor, und ein von diesem angetriebener Bohrmechanismus mit einem Bohrer angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass sie ferner eine Bohrereindringtiefenmesseinrichtung zur Messung der Eindringtiefe des Bohrers während des Bohrens eines Bohrkanals in einen zu bohrenden Körper, eine Axialkraftmesseinrichtung zur Messung der Axialkraft, mit der der Bohrer auf den zu bohrenden Körper gedrückt wird, während des Bohrens, eine Körperschallmesseinrichtung zur Messung des Schalls in dem zu bohrenden Körper während des Bohrens und eine Signalauswerteeinrichtung zur Auswertung der von der Bohrereindringtiefen-, der Axialkraftmess- und der Körperschallmesseinrichtung gelieferten Messwerte zur Bestimmung der Länge des Bohrkanals durch den gesamten zu bohrenden Körper hindurch oder bis zu einem, insbesondere sprunghaften, Materialübergang in dem zu bohrenden Körper aufweist. Bei dem zu bohrenden Körper kann es sich beispielsweise um einen menschlichen oder tierischen Knochen handeln. According to the invention, this object is achieved by a drill, in particular a medical drill, with a housing in which a motor, preferably an electric motor, and a drilling mechanism driven by it are arranged with a drill, characterized in that it further comprises a drill penetration depth measuring device for measuring the penetration depth during drilling of a drilling channel into a body to be drilled, an axial force measuring device for measuring the axial force with which the drill is pressed onto the body to be drilled, during drilling, a structure-borne sound measuring device for measuring the sound in the body to be drilled during drilling and a signal evaluation device for evaluating the measured values supplied by the drill penetration depth, the axial force measuring device and the structure-borne sound measuring device for determining the length of the drilling channel through the entire body to be drilled or up to one, in particular jump ften, has material transition in the body to be drilled. The body to be drilled may be, for example, a human or animal bone.
Gemäß einem zweiten Aspekt wird diese Aufgabe gelöst durch eine Bohrmaschine, insbesondere medizinische Bohrmaschine, mit einem Gehäuse, in dem ein Motor, vorzugsweise ein Elektromotor, und ein von diesem angetriebener Bohrmechanismus mit einem Bohrer angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass sie ferner eine Bohrereindringtiefenmesseinrichtung zur Messung der Eindringtiefe des Bohrers während des Bohrens eines Bohrkanals in einen zu bohrenden Körper, eine Axialkraftmesseinrichtung zur Messung der Axialkraft, mit der der Bohrer auf den zu bohrenden Körper gedrückt wird, während des Bohrens, eine Reflexionsmesseinrichtung zur Messung der Reflexion von Licht an den zu bohrenden Körper vor der Bohrerspitze während des Bohrens und eine Signalauswerteeinrichtung zur Auswertung der von der Bohrereindringtiefen-, der Axialkraftmess- und der Reflexionsmesseinrichtung gelieferten Messwerte zur Bestimmung der Länge des Bohrkanals .durch den gesamten zu bohrenden Körper hindurch oder bis zu einem, insbesondere sprunghaften, Materialübergang in dem zu bohrenden Körper aufweist. According to a second aspect, this object is achieved by a drilling machine, in particular a medical drill, with a housing in which a motor, preferably an electric motor, and a drilling mechanism driven by the latter are arranged with a drill, characterized in that it further comprises a drill penetration depth measuring device Measurement of the penetration depth of the drill while drilling a Bohrkanals in a body to be drilled, an axial force measuring device for measuring the axial force with which the drill is pressed onto the body to be drilled, while drilling, a reflection measuring device for measuring the reflection of light to the Drilling body in front of the drill bit during drilling and a signal evaluation device for evaluating the delivered by the Bohringeindringtiefen-, the Axialkraftmess- and the reflectance measurement values for determination the length of the Bohrkanals. Through the entire body to be drilled through or up to a, in particular abrupt, material transition in the body to be drilled.
Weiterhin wird diese Aufgabe gelöst durch ein Bohrverfahren, insbesondere medizinisches Bohrverfahren, dadurch gekennzeichnet, dass während des Bohrens eines Bohrkanals in einen zu bohrenden Körper die Eindringtiefe eines Bohrers, die Axialkraft, mit der der Bohrer auf den zu bohrenden Körper gedrückt wird, und der Körperschall in dem zu bohrenden Körper gleichzeitig gemessen und die Messwerte zur Bestimmung der Länge des Bohrkanals durch den gesamten zu bohrenden Körper hindurch oder bis zu einem, insbesondere sprunghaften, Materialübergang in dem zu bohrenden Körper ausgewertet werden und die Länge ausgegeben, insbesondere angezeigt wird. Als Motor kann beispielsweise auch ein Druckluftoder Hydraulikmotor verwendet werden. Furthermore, this object is achieved by a drilling method, in particular medical drilling method, characterized in that during the drilling of a Bohrkanals in a body to be drilled, the penetration depth of a drill, the axial force with which the drill is pressed onto the body to be drilled, and the structure-borne sound measured simultaneously in the body to be drilled and the measured values for determining the length of the drilling channel through the entire body to be drilled through or to a, in particular jump, material transition in the body to be drilled are evaluated and output the length, in particular is displayed. As a motor, for example, a compressed air or hydraulic motor can be used.
Weiterhin wird diese Aufgabe gemäß einem zweiten Aspekt gelöst durch ein Bohrverfahren, insbesondere medizinisches Bohrverfahren, dadurch gekennzeichnet, dass während des Bohrens eines Bohrkanals in einen zu bohrenden Körper die Eindringtiefe eines Bohrers, die Axialkraft, mit der Bohrer auf den zu bohrenden Körper gedrückt wird, und die Reflexion von Licht an dem zu bohrenden Körper vor der Bohrerspitze gleichzeitig gemessen und die Messwerte zur Bestimmung der Länge des Bohrkanals durch den gesamten zu bohrenden Körper hindurch oder bis zu einem, insbesondere sprunghaften, Materialübergang in dem zu bohrenden Körper ausgewertet werden und die Länge ausgegeben, insbesondere angezeigt wird. Furthermore, according to a second aspect, this object is achieved by a drilling method, in particular a medical drilling method, characterized in that, during the drilling of a drilling channel into a body to be drilled, the penetration depth of a drill, the axial force, with the drill is pressed onto the body to be drilled, and simultaneously measuring the reflection of light on the body to be drilled in front of the drill bit and evaluating the measured values for determining the length of the drill channel through the entire body to be drilled or until a, in particular erratic, material transition in the body to be drilled and the length is output, in particular is displayed.
Bei der Bohrmaschine gemäß dem zweiten Aspekt kann vorgesehen sein, dass sie eine Köφerschallmesseinrichtung zur Messung des Schalls in dem zu bohrenden Körper während des Bohrens aufweist. In the drilling machine according to the second aspect, it can be provided that it has a Kösmerschallmessinrichtung for measuring the sound in the body to be drilled during drilling.
Gemäß einer besonderen Ausführungsform der Erfindung ist die Bohrmaschine eine Handbohrmaschine (auch handbetätigbare Bohrmaschine genannt). Gemäß einer weiteren besonderen Ausführungsform der Erfindung weist die Bohrereindringtiefenmesseinrichtung eine den Bohrer konzentrisch umgebende Hülse, die über einen Verschiebebereich in Längsrichtung des Bohrers verschiebbar und in einer vordersten zur Spitze des Bohrers hin gelegenen Position des Verschiebebereiches elastisch vorgespannt ist, und einen Wegsensor zur Erfassung der während des Bohrens von der Hülse ab Aufsetzen auf den zu bohrenden Körper von der Hülse nach hinten zurückgelegten Verschiebestrecke auf. Die Hülse kann auch als Bohrhülse zum Weichteilschutz während eines Bohrvorgangs verwendet werden. According to a particular embodiment of the invention, the drill is a hand drill (also called hand-operated drill). According to a further particular embodiment of the invention, the drill penetration depth measuring device comprises a sleeve concentrically surrounding the drill, which is elastically biased over a displacement region in the longitudinal direction of the drill and in a forwardmost to the tip of the drill position of the displacement region, and a displacement sensor for detecting during the drilling of the sleeve from putting on the body to be drilled from the sleeve to the rear traveled displacement distance. The sleeve may also be used as a drill sleeve for soft tissue protection during a drilling operation.
Alternativ weist die Bohrereindringtiefenmesseinrichtung einen sich parallel zum Bohrer erstreckenden Stab, der über einen Verschiebebereich in seiner Längsrichtung verschiebbar und in einer vordersten zur Spitze des Bohrers hin gelegenen Position des Verschiebebereiches elastisch vorgespannt ist, und einen Wegsensor zur Erfassung der während des Bohrens von dem Stab ab Aufsetzen auf den zu bohrenden Körper von dem Stab nach hinten zurückgelegten Verschiebestrecke auf. Alternatively, the drill penetration depth gauge includes a rod extending parallel to the drill and slidably biased across a translation region in its longitudinal direction and resiliently biased in a forward most forward position of the displacement region, and a displacement sensor for sensing during drilling of the rod Placing on the body to be drilled from the rod to the rear traveled displacement distance.
Wiederum alternativ weist die Bohrereindringtiefenmesseinrichtung einen optischen Abstandsmesser, insbesondere Laserabstandsmesser, zur Bestimmung des Abstands der Bohrmaschine zu einem zu bohrenden Körper während des Bohrens eines Bohrkanals in selbigen auf. Again alternatively, the drill penetration depth measuring device comprises an optical distance meter, in particular a laser distance meter, for determining the distance of the drilling machine to a body to be drilled during the drilling of a drilling channel in the same.
Andererseits ist auch denkbar, dass die Bohrereindringtiefenmesseinrichtung einen akustischen Abstandsmesser, insbesondere Ultraschallabstandsmesser, zur Bestimmung des Abstands der Bohrmaschine zu einem zu bohrenden Körper während des Bohrens eines Bohrkanals in selbigen aufweist. On the other hand, it is also conceivable that the drill penetration depth measuring device has an acoustic distance meter, in particular ultrasonic distance meter, for determining the distance of the drill to a body to be drilled during the drilling of a drilling channel in the same.
Zweckmäßigerweise weist die Axialkraftmesseinrichtung einen Drucksensor, insbesondere eine Kraftmessdose, auf. Vorteilhafterweise ist der Drucksensor zwischen dem hinteren Ende des Bohrers und einer zum Bohrmechanismus gehörigen Werkzeugwelle oder auf oder in der Werkzeugwelle angeordnet. Expediently, the axial force measuring device has a pressure sensor, in particular a load cell. Advantageously, the pressure sensor is arranged between the rear end of the drill and a tool shaft associated with the drilling mechanism or on or in the tool shaft.
Ebenfalls vorteilhafterweise weist die Körperschallmesseinrichtung einen Schwingungssensor zwischen dem hinteren Ende des Bohrers und der Werkzeugwelle oder auf oder in der Werkzeugwelle auf. Also advantageously, the structure-borne sound measuring device has a vibration sensor between the rear end of the drill and the tool shaft or on or in the tool shaft.
Gemäß einer weiteren besonders bevorzugten Ausfuhrungsform ist ein Schwingungsanreger zur aktiven Anregung von mechanischen Schwingungen in dem Bohrer vorgesehen. Insbesondere kann eine vorzugsweise mechanische Kupplung vorgesehen sein, die so gestaltet ist, dass sie von dem Schwingungsanreger erzeugte Schwingungen nur dann einkoppelt, wenn der Bohrer nach dem Aufsetzen auf einen zu bohrenden Körper einen Gegendruck erfährt. Diese Variante mit aktiver Schwingungsanregung anstelle eines passiven Verfahrens, vorzugsweise im kHz-Bereich, weist den Vorteil auf, dass die Frequenz der eingebrachten Schwingung bekannt ist und dadurch die Signalauswertung vereinfacht wird. Alternativ zur mechanischen Kupplung kann beispielsweise auch ein Axialkraftsensor oder Drucksensor dafür verwendet werden, die aktive Schwingungsanregung kraft- oder druckabhängig ein- und auszuschalten. According to a further particularly preferred embodiment, a vibration exciter for the active excitation of mechanical vibrations in the drill is provided. In particular, a preferably mechanical coupling can be provided, which is designed such that it couples oscillations generated by the vibration exciter only when the drill experiences a counterpressure after being placed on a body to be drilled. This variant with active vibration excitation instead of a passive method, preferably in the kHz range, has the advantage that the frequency of the introduced oscillation is known and thus the signal evaluation is simplified. As an alternative to the mechanical coupling, it is also possible, for example, to use an axial force sensor or pressure sensor for switching the active oscillation excitation on and off as a function of force or pressure.
Günstigerweise ist ein Drehwinkelsensor zur Erfassung der Drehzahl und/oder des Drehwinkels des Bohrers während des Bohrens vorgesehen. Conveniently, a rotation angle sensor for detecting the rotational speed and / or the rotational angle of the drill during drilling is provided.
Vorteilhafterweise wird/werden die erfasste Drehzahl und/oder der erfasste Drehwinkel ebenfalls der Signalauswerteeinrichtung zur Auswertung und zur Bestimmung der Länge des Bohrkanals zugeführt. Alternativ oder zusätzlich kann ein Drehmomentsensor zur Erfassung des Drehmoments des Bohrers während des Bohrens vorgesehen sein. Insbesondere kann dabei vorgesehen sein, dass das erfasste Drehmoment ebenfalls der Signalauswerteeinrichtung zur Auswertung und zur Bestimmung der Länge des Bohrkanals zugeführt wird. Advantageously, the detected rotational speed and / or the detected rotational angle is / are also fed to the signal evaluation device for evaluation and for determining the length of the drilling channel. Alternatively or additionally, a torque sensor for detecting the torque of the drill during drilling may be provided. In particular, it may be provided that the detected torque is also supplied to the signal evaluation device for evaluation and for determining the length of the drilling channel.
Günstigerweise ist eine automatische Abschalteinrichtung zum automatischen Abschaltung nach Erkennen eines vollständigen Durchbohrens vorgesehen. Conveniently, an automatic shutdown device for automatic shutdown is provided after detecting a complete piercing.
Bei dem Bohrverfahren gemäß dem zweiten Aspekt kann vorgesehen sein, dass während des Bohrens eines Bohrkanals in einen zu bohrenden Körper die Eindringtiefe eines Bohrers, die Axialkraft, mit der der Bohrer auf den zu bohrenden Körper gedrückt wird, und die Reflexion von Licht an dem zu bohrenden Körper vor der Bohrerspitze gleichzeitig gemessen und die Messwerte zur Bestimmung der Länge des Bohrkanals durch den gesamten zu bohrenden Körper hindurch oder bis zu einem, insbesondere sprunghaften, Materialübergang in dem zu bohrenden Körper ausgewertet werden und die Länge ausgegeben, insbesondere angezeigt wird. In the drilling method according to the second aspect, it can be provided that, while drilling a drilling channel into a body to be drilled, the penetration depth of a drill, the axial force with which the drill is pressed onto the body to be drilled, and the reflection of light on the body drilling body before the drill tip measured simultaneously and the measured values for determining the length of the drilling channel through the entire body to be drilled through or to a, in particular erratic, material transition in the body to be drilled are evaluated and the length spent, in particular is displayed.
Schließlich betreffen die Unteransprüche 21 bis 26 vorteilhafte Weiterentwicklungen des Bohrverfahrens. Finally, the dependent claims 21 to 26 relate to advantageous developments of the drilling process.
Der Erfindung liegt die überraschende Erkenntnis zugrunde, dass durch die gleichzeitige Messung der Eindringtiefe des Bohrers, der Axialkraft sowie des Körperschalls und/oder der Reflexion von Licht auf einfache und schnelle Weise das vollständige Durchdringen eines Körpers oder das Durchdringen von einer oder mehreren Materialschicht(en) eines Körpers erkannt und dadurch die Länge eines Bohrkanals durch den gesamten Körper bzw. durch eine oder mehrere Materialschicht(en) und/oder Materialübergänge ermittelt und/oder Materialschichtstärken bestimmt werden können. Bezüglich des Eingangs im Zusammenhang mit dem Bohren von Knochen beschriebenen Problems liefert die vorliegende Erfindung eine Arbeitserleichterung, indem nämlich anstelle der bisher benötigen drei Arbeitsschritte zur Einbringung von Schrauben (Bohren, Messung der Länge eines Bohrkänals und Einbringen der Schraube) lediglich zwei Arbeitsschritte (Bohren und gleichzeitige Messung der Länge eines Bohrkanals sowie Einbringen der Schraube) benötigt werden. Zudem lässt sich die Länge des 'Bohrkanals genauer als bisher messen. Dies liegt an der zusätzlichen Messung des Körperschalls, der beim Bohren eines Knochens auftritt. Da Knochen aus verschiedenen Schichten bestehen, werden beim Bohren verschiedene Schwingungen bezüglich Frequenzspektrum und Amplitude erzeugt. Beim Aufsetzen des Bohrers auf die äußere Knochenschicht (Kortikales) verändern sich die Schwingungen gegenüber dem Bohren im Knochenbälkchen (Spongiosa) oder in der Knochenmark-höhle. Beim Austritt des Bohrers aus dem Knochen wiederum nehmen die vom Bohrvorgang verursachten Schwingungen stark ab. Die von einer Körperschallmesseinrichtung aufgenommenen Schwingungen können von einer Signalauswerteeinrichtung analysiert werden. Anhand des Schwingungsprofils lassen sich die Zeitpunkte des Eintritts und Austritts des Bohrers in und aus dem Knochen identifizieren. The invention is based on the surprising finding that the simultaneous measurement of the penetration depth of the drill, the axial force and the structure-borne noise and / or the reflection of light in a simple and fast way, the complete penetration of a body or the penetration of one or more material layer (s ) of a body and thereby determines the length of a Bohrkanals through the entire body or by one or more material layer (s) and / or material transitions and / or material thicknesses can be determined. With regard to the input in connection with the drilling of bone described problem, the present invention provides a work easier, namely, instead of the previously required three steps to Insertion of screws (drilling, measuring the length of a Bohrkänals and insertion of the screw) only two steps (drilling and simultaneous measurement of the length of a drilling channel and insertion of the screw) are required. In addition, the length of the 'drill channel can measure more accurately than before. This is due to the additional measurement of structure-borne noise that occurs when drilling a bone. Since bones are made up of different layers, drilling produces different vibrations in frequency spectrum and amplitude. When the drill is placed on the outer layer of bone (cortical bone), the vibrations change compared to drilling in the trabeculae or in the bone marrow cavity. When the drill emerges from the bone, in turn, the vibrations caused by the drilling process decrease sharply. The vibrations recorded by a structure-borne sound measuring device can be analyzed by a signal evaluation device. The vibration profile can be used to identify the time of entry and exit of the drill into and out of the bone.
In einer besonderen Ausführungsform dient die Messung des Körperschalls dazu, den Zeitpunkt des Eintritts des Bohrers in einen Knochen und den Zeitpunkt des Austritts desselben aus dem Knochen zu bestimmen und anhand der zu den jeweiligen Zeitpunkten gemessenen Bohrereindringtiefen und der Bildung der Wegdifferenz die Länge des Bohrkanals zu bestimmen. Der Axialkxaftmessung kann - insbesondere in diesem Zusammenhang - die Aufgabe zukommen, eine Fehldetektion des Austritts eines Bohrers aus einem Knochen beispielsweise bei Unterbrechung des Bohrvorgangs durch einen Chirurgen zu vermeiden. In a particular embodiment, the measurement of structure-borne noise is used to determine the time of the entry of the drill into a bone and the time of its exit from the bone and the length of the drill channel on the basis of the drill penetration depths measured at the respective times and the formation of the path difference determine. The Axialkxaftmessung may - especially in this context - have the task of avoiding misdetection of the exit of a drill from a bone, for example, when interrupting the drilling process by a surgeon.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den beigefügten Ansprüchen und der nachfolgenden Beschreibung, in der mehrere Ausführungsbeispiele anhand der schematischen Zeichnungen im einzelnen erläutert werden. Dabei zeigt: Further features and advantages of the invention will become apparent from the appended claims and the following description in which several embodiments are explained in detail with reference to the schematic drawings. Showing:
Figur 1 eine Seitenansicht teilweise im Schnitt von einer Bohrmaschine gemäß einer besonderen Ausführungsform der Erfindung im Einsatz; eine Seitenansicht teilweise im Schnitt von einer Bohrmaschine gemäß einer weiteren besonderen Ausführungsform der Erfindung im Einsatz; Figure 1 is a side view partly in section of a drill according to a particular embodiment of the invention in use; a side view partially in section of a drill according to another particular embodiment of the invention in use;
eine Seitenansicht teilweise im Schnitt von einer Bohrmaschine gemäß einer weiteren besonderen Ausführungsform der Erfindung im Einsatz; a side view partially in section of a drill according to another particular embodiment of the invention in use;
eine Seitenansicht teilweise im Schnitt von einer Bohrmaschine gemäß einer besonderen Ausführungsform der Erfindung im Einsatz; a side view partially in section of a drill according to a particular embodiment of the invention in use;
Figur 5 eine Seitenansicht teilweise im Schnitt von einer Bohrmaschine gemäß einer weiteren besonderen Ausführungsform der Erfindung; Figure 5 is a side view, partly in section, of a drilling machine according to another particular embodiment of the invention;
Figur 6 eine Seitenansicht von einer Bohrmaschine gemäß einer weiteren besonderen Figure 6 is a side view of a drilling machine according to another particular
Ausführungsform der Erfindung im Einsatz;  Embodiment of the invention in use;
Figur 7 eine Seitenansicht teilweise im Schnitt von einer Bohrmaschine gemäß einer weiteren besonderen Ausführungsform der Erfindung; Figure 7 is a side elevational view partly in section of a drilling machine according to another particular embodiment of the invention;
zwei Graphiken, von denen die obere die zeitlich aufgelösten Amplitudenwerte in willkürlichen Einheiten für verschiedene Frequenzanteile des Körperschallsignals in Abhängigkeit von der Zeit und die untere die gemessene Amplitude des Körperschalls in willkürlichen Einheiten in Abhängigkeit von der Zeit zeigt; und two graphs, the upper of which shows the temporally resolved amplitude values in arbitrary units for different frequency components of the structure-borne sound signal as a function of time and the lower one the measured amplitude of structure-borne noise in arbitrary units as a function of time; and
Figur 9 eine Seitenansicht teilweise im Schnitt von einer Bohrmaschine gemäß einer weiteren besonderen Ausführungsform der Erfindung. Figur 1 zeigt den vorderen Teil einer Bohrmaschine 10 mit einem Gehäuse 12, in dem ein Elektromotor (nicht gezeigt) und ein von diesem angetriebener Bohrmechanismus mit einem Bohrer 14 angeordnet sind. Die Bohrmaschine 10 weist eine Bohrereindringtiefenmesseinrichtung auf. Diese umfasst eine den Bohrer 14 konzentrisch umgebende Hülse 16, die über einen Verschiebebereich in Längsrichtung des Bohrers 14 verschiebbar und in einer vordersten zur Spitze 18 des Bohrers 14 hin gelegenen Position des Verschiebebereiches elastisch vorgespannt ist, und einen Wegsensor 20 zur Erfassung der während des Bohrens eines Bohrkanals 21 von der Hülse 16 ab Aufsetzen auf einen zu bohrenden Körper 22 von der Hülse 16 nach hinten zurückgelegten Verschiebestrecke. Im vorliegenden Beispiel handelt es sich bei dem Körper 22 um einen zylindrischen Hohlkörper. Figure 9 is a side view partly in section of a drill according to another particular embodiment of the invention. FIG. 1 shows the front part of a drilling machine 10 with a housing 12 in which an electric motor (not shown) and a drilling mechanism driven by it are arranged with a drill 14. The drilling machine 10 has a drill penetration depth measuring device. This comprises a sleeve 16 concentrically surrounding the drill sleeve 16, which is resiliently biased over a displacement region in the longitudinal direction of the drill 14 and in a frontmost to the tip 18 of the drill 14 position of the displacement region, and a displacement sensor 20 for detecting during drilling a drilling channel 21 from the sleeve 16 from placing on a body to be drilled 22 of the sleeve 16 to the rear traveled displacement distance. In the present example, the body 22 is a cylindrical hollow body.
Die in der Figur 2 gezeigte Ausfiihrungsform unterscheidet sich von derjenigen von Figur 1 darin, dass anstelle der Hülse . 16 ein sich parallel zum Bohrer 14 erstreckender Stab 24 vorgesehen ist, der über einen Verschiebebereich in seiner Längsrichtung verschiebbar und in einer vordersten zur Spitze 18 des Bohrers 14 hin gelegenen Position des Verschiebebereiches elastisch vorgespannt ist. Der zu bohrende Körper 22 ist genau wie in der Figur 1 ein zylindrischer Hohlkörper. The embodiment shown in Figure 2 differs from that of Figure 1 in that instead of the sleeve. 16 a parallel to the drill 14 extending rod 24 is provided which is resiliently biased over a displacement region in its longitudinal direction and in a forwardmost to the tip 18 of the drill 14 towards the position of the displacement region. The body 22 to be drilled is exactly as in FIG. 1 a cylindrical hollow body.
Die in der Figur 3 gezeigte Ausführungsform unterscheidet sich von der in Figur 1 gezeigten Ausführungsform darin, dass anstelle der Hülse 16 und des Wegsensors 20 ein optischer Abstandsmesser 26 zur Bestimmung des Abstands der Bohrmaschine 10 zu einem zu bohrenden Körper 22 während des Bohrens eines Bohrkanals 21 vorgesehen ist. Der optische Abstandsmesser umfasst einen Laser als Sender von Licht und einen Empfänger von Licht, das an der Oberfläche des Körpers 22 reflektiert wird. The embodiment shown in FIG. 3 differs from the embodiment shown in FIG. 1 in that, instead of the sleeve 16 and the displacement sensor 20, an optical distance meter 26 is provided for determining the distance of the drilling machine 10 to a body 22 to be drilled during the drilling of a drilling channel 21 is provided. The optical distance meter includes a laser as a transmitter of light and a receiver of light reflected on the surface of the body 22.
In dem in Figur 3 gezeigten Ausführungsbeispiel handelt es sich bei dem Körper 22 um ein Werkstück, das aus mehreren unterschiedlichen Materialschichten 28, 30, 32 und 34 besteht. Das in der Figur 4 dargestellte Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem in Figur 3 gezeigten Ausführungsbeispiel darin, dass anstelle eines optischen Abstandsmessers 26 ein akustischer Abstandsmesser 36 vorgesehen ist. Dieser weist einen Ultraschall-Sender und einen Ultraschall -Empfänger auf. In the embodiment shown in FIG. 3, the body 22 is a workpiece consisting of several different material layers 28, 30, 32, and 34. The embodiment illustrated in FIG. 4 differs from the exemplary embodiment shown in FIG. 3 in that instead of an optical distance meter 26, an acoustic distance meter 36 is provided. This has an ultrasonic transmitter and an ultrasonic receiver.
Auch wenn dies in den Figuren 1 bis 4 nicht gezeigt ist, weisen die darin gezeigten Bohrmaschinen 10 zusätzlich eine Axialkraftmesseinrichtung zur Messung der Axialkraft, mit der der Bohrer 14 auf den zu bohrenden Körper 22 gedrückt wird, während des Bohrens und eine
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zur Messung des Schalls in dem zu bohrenden Körper 22 während des Bohrens sowie eine Signalauswerteeinrichtung zur Auswertung der von der Bohrereindringtiefen-, der Axialkraftmess- und der
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g8li8fisrt8n Messwerte zur Bestimmung der Länge des Bohrkanals 21 durch den gesamten zu bohrenden Körper 22 hindurch oder bis zu einem, insbesondere sprunghaften, Materialübergang in dem zu bohrenden ΚόφεΓ, beispielsweise beim Übergang von der Wand des Ηο1ι^0 εΓ5 in den Hohlraum bzw. beim Übergang von einer Materialschicht zur anderen auf.
Although not shown in FIGS. 1 to 4, the drilling machines 10 shown therein additionally have an axial force measuring device for measuring the axial force with which the drill 14 is pressed onto the body 22 to be drilled, during drilling, and a
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for measuring the sound in the body to be drilled 22 during drilling and a signal evaluation device for the evaluation of the Bohrereindringtiefen-, the Axialkraftmess- and the
Figure imgf000013_0002
g8li8fisrt8n measured values for determining the length of the drilling channel 21 through the entire body to be drilled 22 through or until a, in particular abrupt, material transition in the zuφεΓ to be drilled, for example, when passing from the wall of Ηο1ι ^ 0 εΓ5 in the cavity or at the transition from one layer of material to another.
In der Figur 5 ist ebenfalls ein Teil einer Bohrmaschine 10 gemäß einer besonderen Ausführungsform der Erfindung gezeigt. Diese kann genau wie die vorangehend gezeigten und beschriebenen Bohrmaschinen als eine Handbohrmaschine verwendet werden. Zudem kann sie ebenfalls insbesondere zum Bohren von menschlichen oder tierischen Knochen eingesetzt werden. Sie weist ein Gehäuse 12 auf, in dem ein Elektromotor (nicht gezeigt) und ein von diesem angetriebener Bohrermechanismus mit einem Bohrer 14 angeordnet sind. Der Bohrmechanismus umfasst eine Werkzeugwelle 38 (Bohrgestänge). Entlang der Werkzeugwelle 38 sind ausgehend von dem Bohrerschaft 40 nach hinten ein Drucksensor 42 zur Messung der Axialkraft, mit der der Bohrer auf den zu bohrenden ΚόφεΓ gedrückt wird, während des Bohrens, ein Drehwinkel sensor 44 zur Erfassung der Drehzahl und/oder des Drehwinkels des Bohrers 14 während des Bohrens, ein, vorzugsweise induktiv ausgeführter, Schwingungssensor 46 zur Messung des Schalls in dem zu bohrenden ΚοφεΓ 22 (Κ0φεΓ5ϋ1 11) während des Bohrens, είη 8kktromagn8tisch8r Schwingungsanreger 48 zur aktiven Anregung von mechanischen Schwingungen in dem Bohrer 14 und ein Drehmomentsensor 50 zur Erfassung des Drehmoments des Bohrers 14 während des Bohrens vorgesehen. Die Werkzeugwelle 38 ist so gelagert, dass der Bohrer 14 kleine Axialbewegungen durchführen kann, um die aktive Schwingungsanregung mittels des elektromagnetischen Schwingungsanregers 48 zu ermöglichen. Eine Signalauswerteeinrichtung (nicht gezeigt) in der Bohrmaschine 10 wertet die von einer Bohrereindringtiefenmesseinrichtung (nicht gezeigt) der Bohrmaschine 10 gelieferten Messwerte für die Eindringtiefe des Bohrers 14 während des Bohrens eines Bohrkanals in den Körper sowie die von dem Drucksensor 42, dem Drehwinkelsensor 44, dem Schwingungssensor 46 und dem Drehmomentsensor 50 gelieferten Messwerte zur Bestimmung der Länge des Bohrkanals 21 aus. FIG. 5 likewise shows a part of a drilling machine 10 according to a particular embodiment of the invention. This can be used as a hand drill just like the drills shown and described above. In addition, it can also be used in particular for drilling human or animal bones. It has a housing 12 in which an electric motor (not shown) and a drill mechanism driven by it are arranged with a drill 14. The drilling mechanism includes a tool shaft 38 (drill pipe). Along the tool shaft 38 are starting from the drill shank 40 to the rear, a pressure sensor 42 for measuring the axial force with which the drill is pressed on the zuφεΓ to be drilled while drilling, a rotation angle sensor 44 for detecting the speed and / or the rotation angle of Drill 14 during drilling, a, preferably inductively executed, vibration sensor 46 for measuring the sound in the to be drilled ΚοφεΓ 22 (Κ0φεΓ5ϋ1 11) during drilling, είη 8kktromagn8tisch8r vibration exciter 48 for the active excitation of mechanical vibrations in the drill 14 and a Torque sensor 50 for detecting the torque of the drill 14 during drilling provided. The tool shaft 38 is supported so that the drill 14 can make small axial movements to enable the active vibration excitation by means of the electromagnetic vibration exciter 48. A signal evaluation device (not shown) in the drilling machine 10 evaluates the depth of penetration of the drill 14 during drilling of a drilling channel into the body as measured by a drill penetration depth gauge (not shown) of the drilling machine 10 and that of the pressure sensor 42, the rotation angle sensor 44, the drill Vibration sensor 46 and the torque sensor 50 provided measurements for determining the length of the drilling channel 21 from.
In dem in Figur 5 gezeigten Beispiel erfolgt eine aktive Anregung von mechanischen Schwingungen mittels eines induktiven Systems mit einem elektromagnetischen Anregungssystem (elektromagnetischer Schwingungsanreger 48). Der elektromagnetische Schwingungsanreger 48 weist dazu eine Spule auf oder umfasst diese. In the example shown in FIG. 5, an active excitation of mechanical oscillations takes place by means of an inductive system with an electromagnetic excitation system (electromagnetic vibration exciter 48). The electromagnetic vibration exciter 48 has for this purpose a coil or comprises these.
Die in Figur 5 bei 48 gezeigte Spule kann auch zur Messung der Axialbewegung der Werkzeugwelle 38 und damit auch des Bohrers 14 verwendet werden, indem die sich axial bewegende Werkzeugwelle 38 in der Spule zu einer Magnetfeldänderung führt, die eine Spannung induziert. Die Höhe der induzierten Spannung ist abhängig von der Amplitude und der Beschleunigung der Axialbewegung. Damit ließe sich das elektromagnetische Schwingungsanregungssystem als Sensor für die Axialbewegung des Bohrers 14 und damit für einen Materialübergang verwenden. Zur induktiven Messung der Axialbewegung könnte es in bestimmten Fällen jedoch praktikabler sein, entlang der Werkzeugwelle 38 eine weitere Spule vorzusehen. The spool shown at 48 in Figure 5 can also be used to measure the axial movement of the tool shaft 38 and thus also the drill 14 by causing the axially moving tool shaft 38 in the spool to change magnetic field inducing a voltage. The magnitude of the induced voltage depends on the amplitude and the acceleration of the axial movement. Thus, the electromagnetic vibrational excitation system could be used as a sensor for the axial movement of the drill 14 and thus for a material transition. For inductive measurement of the axial movement, however, it could be practicable in certain cases to provide a further coil along the tool shaft 38.
Anstelle der Bestimmung der Axialbewegung und damit der Bestimmung eines Materialübergangs durch Schwingungsanregung mit konstanter Energie, die auch als weiche Schwingungsanregung bezeichnet werden kann, könnte auch eine „harte" Schwingungsanregung erfolgen, nämlich mit konstanter Frequenz und Amplitude, zum Beispiel mittels eines Piezoaktuators. Es ist noch wichtig anzumerken, dass der vorangehend beschriebene Aspekt der Messung der Axialbewegung und der Bestimmung eines Materialübergangs zusätzlich, aber auch alternativ zu den vorangehend beschriebenen Ausführungsformen ausgebildet sein kann. Instead of the determination of the axial movement and thus the determination of a material transition by vibration excitation with constant energy, which can also be called soft vibration excitation, could also be a "hard" Vibrational excitation occur, namely with constant frequency and amplitude, for example by means of a piezo actuator. It is important to note that the above-described aspect of the measurement of the axial movement and the determination of a material transition can be additionally, but also alternatively designed to the embodiments described above.
Die Figur 6 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Bohrmaschine 10 im Einsatz beim Bohren eines Oberschenkelknochens (Femur) 52. Besagte Bohrmaschine weist ein Gehäuse 12 auf, dessen hinteres Ende abgewinkelt ist und einen Handgriff 54 bildet. In dem Gehäuse sind unter anderem ein Elektromotor 56 und ein von diesem angetriebener Bohrmechanismus mit einem Getriebe 58, einer Werkzeugwelle 38 und einem Bohrer 14 angeordnet. Genau wie bei der in der Figur 1 gezeigten Bohrmaschine sind eine Hülse 16 und ein Wegsensor 20 zur Messung der Eindringtiefe des Bohrers während des Bohrens eines Bohrkanals in den Oberschenkelknochen 52 vorgesehen. Desweiteren weist die Bohrmaschine entlang der Werkzeugwelle 38 ausgehend von dem Bohrerschaft 40 nach hinten einen Schwingungssensor 46 und einen Drucksensor 42 auf. Ein Piezo-Schwingungsanreger 60 (Piezo-Shaker) ist neben der Werkzeugwelle 38 angeordnet und damit zur Einkopplung von aktiv erzeugten mechanischen Schwingungen gekoppelt. Zudem enthält die Bohrmaschine 10 auch eine Signalauswerteeinrichtung 62 nebst Anzeigeeinrichtung zur Auswertung und Anzeige der von dem Wegsensor 20, dem Schwingungssensor 46 und dem Drucksensor 42 gelieferten Messwerte zur Bestimmung der Länge des Bohrkanals durch den gesamten zu bohrenden Körper 22 hindurch oder bis zu einem, insbesondere sprunghaften, Materialübergang in dem zu bohrenden Körper 22. 6 shows an embodiment of a drill 10 in use when drilling a femur (femur) 52. Said drill has a housing 12, whose rear end is angled and forms a handle 54. In the housing, inter alia, an electric motor 56 and driven by this drilling mechanism with a gear 58, a tool shaft 38 and a drill 14 are arranged. As with the drilling machine shown in FIG. 1, a sleeve 16 and a displacement sensor 20 are provided for measuring the depth of penetration of the drill while drilling a bore into the femur 52. Furthermore, the drill along the tool shaft 38, starting from the drill shank 40 to the rear to a vibration sensor 46 and a pressure sensor 42. A piezo vibration exciter 60 (piezo shaker) is arranged next to the tool shaft 38 and thus coupled to the coupling of actively generated mechanical vibrations. In addition, the drilling machine 10 also contains a signal evaluation device 62 together with a display device for evaluating and displaying the measured values supplied by the displacement sensor 20, the vibration sensor 46 and the pressure sensor 42 for determining the length of the drilling channel through the entire body 22 to be drilled or up to one, in particular erratic, material transition in the body to be drilled 22nd
Die Eindringtiefe des Bohrers 14 wird mit Hilfe der verschiebbaren Hülse 16 gemessen, die in der Bohrmaschine mit dem Wegsensor 20 gekoppelt ist. Dazu wird die Hülse 16 auf den Oberschenkelknochen 52 aufgesetzt und wird der drehende Bohrer 14 gegen den Oberschenkelknochen 52 gedrückt. Sobald ein Kontakt zustande kommt, kann die Axialkraft über den Drucksensor 42 gemessen werden. Ab diesem Zeitpunkt wird die Verschiebung der Hülse 16 mittels des Wegsensors 20 gemessen, solange bis die Axialkraft beim Austreten des Bohrers 14 aus dem Oberschenkelknochen 52 sprunghaft abnimmt. Knochen bestehen üblicherweise aus verschiedenen Schichten. Die Knochenwand (Kortikalis) ist in der Regel härter als das Innere eines Knochens (Spongiosa). Dies hat zur Folge, dass die Axialkraft während des Bohrvorgangs variiert. The penetration depth of the drill 14 is measured by means of the displaceable sleeve 16, which is coupled to the displacement sensor 20 in the drilling machine. For this purpose, the sleeve 16 is placed on the femur 52 and the rotating drill 14 is pressed against the femur 52. Once a contact is made, the axial force can be measured via the pressure sensor 42. From this point, the displacement of the sleeve 16 by means of the displacement sensor 20 is measured until the axial force at the exit of the Drill 14 from the femur 52 abruptly decreases. Bones usually consist of different layers. The bone wall (cortical bone) is usually harder than the inside of a bone (cancellous bone). This has the consequence that the axial force varies during the drilling process.
Die Wegdifferenz zwischen dem Aufsetzen des Bohrers 14 und dem detektierten Austreten des Bohrers 14 auf der gegenüberliegenden Seite des Oberschenkelknochens 52 entspricht der Länge des Bohrkanals. Mit Hilfe der Signalauswerteeinrichtung 62 werden die Messwerte des Wegsensors 20 und des Drucksensors 42 miteinander kombiniert und für die Bestimmung der Länge des Bohrkanals ausgewertet. Dazu sollte die Signalauswertung so ausgelegt sein, dass sie für verschiedene Knochentypen und Bohr-Szenarien verlässliche Messwerte liefert. Zusätzlich werden die Messwerte des Schwingungssensors 46, der die Schwingungen erfasst, die beim Bohren des Knochens auftreten, verwendet. Anhand der so festgestellten Länge des Bohrkanals können anschließend Schrauben in der passenden Länge herausgesucht werden. The path difference between the placement of the drill 14 and the detected exit of the drill 14 on the opposite side of the femur 52 corresponds to the length of the drilling channel. With the aid of the signal evaluation device 62, the measured values of the displacement sensor 20 and of the pressure sensor 42 are combined with one another and evaluated for the determination of the length of the drilling channel. For this, the signal evaluation should be designed so that it provides reliable measured values for different bone types and drilling scenarios. In addition, the measured values of the vibration sensor 46, which detects the vibrations that occur when drilling the bone, are used. Based on the thus determined length of the drilling channel screws can then be selected in the appropriate length.
Die in der Figur 7 gezeigte Bohrmaschine 10, bei der die Bohrereindringtiefenmesseinrichtung der Übersichtlichkeit halber nicht dargestellt ist, unterscheidet sich unter anderem von der in der Figur 5 gezeigten Bohrmaschine darin, dass der Schwingungsanreger ein Piezo- Schwingungsanreger 60 ist. Zudem unterscheidet er sich von der in der Figur 6 gezeigten Ausführungsform darin, dass er eine Kupplung 64 zum mechanischen Einkoppeln der Schwingungen des Piezo-Schwingungsanreger 60, sobald eine Axialkraft auf den Bohrer 14 einwirkt, vorgesehen ist. The drilling machine 10 shown in FIG. 7, in which the drill penetration depth measuring device is not shown for the sake of clarity, differs, inter alia, from the drilling machine shown in FIG. 5 in that the vibration exciter is a piezo vibration exciter 60. In addition, it differs from the embodiment shown in Figure 6 in that it is a coupling 64 for mechanically coupling the vibrations of the piezoelectric vibrator 60 as soon as an axial force acting on the drill 14, is provided.
In der Figur 8 sind beispielhafte Ergebnisse von Körperschallmessungen während des Bohrens in einem Knochen (Rinderoberschenkel, Hinterbein) gezeigt. Der Körperschall wurde mittels eines Piezo- Schwingungssensors gemessen, der sich auf einem Aluminiumstab befand, der mit der Knochenoberfläche mechanisch gekoppelt war. FIG. 8 shows exemplary results of structure-borne sound measurements during drilling in a bone (bovine upper leg, hind leg). The structure-borne noise was measured by means of a piezo-vibration sensor, which was located on an aluminum rod, which was mechanically coupled to the bone surface.
In der Figur 8 wird zwischen den zeitlichen Abschnitten 1 , 2, 3 und 4 unterschieden. Durchbohren der ersten Knochenrinde In the figure 8 a distinction is made between the time periods 1, 2, 3 and 4. Pierce the first bone cortex
Hier ist das Eintreten des Bohrers und die Abnahme von Knochenmaterial zu erkennen (steigende Flanke). Das rapide Abfallen der Kurve bei Punkt b markiert den Zeitpunkt, zu dem die zwei vorangehenden Schneiden des Bohrers kein Material mehr erfassen können, d. h. zum Zeitpunkt b hat der Bohrer bereits die erste Knochenrinde durchbrochen. Here is the occurrence of the drill and the decrease of bone material to recognize (rising edge). The rapid drop of the curve at point b marks the time at which the two preceding cutting edges of the drill can no longer detect any material, i. H. At time b, the drill has already broken through the first bone cortex.
Bohrung im Knochenmark Bore in the bone marrow
Hier wird das Knochenmark gebohrt. Das Ende dieses Zeitbereiches bildet der Peak zum Intervallende, der auf das Auftreffen der Bohrerspitze auf die Innenwand der Knochenrinde zurückzuführen ist. Here the bone marrow is drilled. The end of this time range is the peak at the end of the interval, which is due to the impact of the drill bit on the inner wall of the bony cortex.
Durchbohren der zweiten Knochenrinde Piercing the second bone cortex
Im Bereich 3 ist das Verhaken der Hauptschneide des Bohrers mit dem harten Knochenrindenmaterial zu erkennen. Der zweite Peak im Bereich 3 markiert das Ende des Bohrvorganges - das Durchbrechen des Bohrers durch die zweite Knochenwand. In area 3, the hooking of the main cutting edge of the drill with the hard bone cortical material can be seen. The second peak in area 3 marks the end of the drilling process - breaking the drill through the second bone wall.
Bohren im Leerlauf und Stopp der Rotationsbewegung Drilling at idle and stopping the rotation
Zu Beginn des Bereiches 4 ist die sinkende Umdrehungsgeschwindigkeit des Bohrers bis zum völligen Stillstand der Bohrspindel zu erkennen. Signale im Bereich 4 unterscheiden sich deutlich von dem vorherigen Bohrprozess und lassen sich deshalb gut analytisch von dem Bohrprozess abgrenzen. At the beginning of area 4, the falling rotational speed of the drill can be seen until the drill spindle is completely stopped. Signals in the range 4 clearly differ from the previous drilling process and can therefore be well analytically differentiated from the drilling process.
Figur 9 zeigt den vorderen Teil einer Bohrmaschine 10 gemäß einer weiteren besonderen Ausführungsform der Erfindung mit einem Gehäuse 12, in dem ein Elektromotor (nicht gezeigt) und ein von diesem angetriebener Bohrmechanismus mit einem Bohrer 14 angeordnet sind. Die Bohrmaschine 10 weist eine Bohrereindringtiefenmesseinrichtung auf, die der Übersichtlichkeit halber nicht gezeigt ist. Beispielsweise kann es sich um eine Bohrereindringtiefenmesseinrichtung handeln, die in einer der Figuren 1 bis 3 gezeigt ist. Zusätzlich oder alternativ zu einer Körperschallmesseinrichtung (nicht gezeigt) zur Messung des Schalls in einem zu bohrenden Körper während des Bohrens weist sie eine Reflexionsmesseinrichtung 65 zur Messung der Reflexion von Licht an dem zu bohrenden Körper vor der Bohrspitze während des Bohrens auf. Dazu weist der Bohrer 14 in seiner Längserstreckung mittig einen Kanal 66 (optischen Tunnel/optischen Messkanal) auf. Die Reflexionsmesseinrichtung 65 weist eine Lichtquelle 68, ein Lichteinkoppelelement 76 und einen Lichtleiter 70 zum Einkoppeln und Lenken von Licht auf den zu bohrenden Körper vor der Bohrerspitze auf. Das eingekoppelte Licht wird teilweise zurückreflektiert und über den Lichtleiter 70 sowie ein Lichtauskoppelelement 74 einem Lichtsensor 72 zugeführt. Das dem Lichtsensor 72 zugeführte Licht wird ausgewertet. Die Auswertung beruht dabei auf der Annahme, dass das reflektierte Licht durch die unterschiedlichen optischen Eigenschaften der verschiedenen Materialschichten 28, 30, 32 und 34 unterschiedlich ausfallen wird. Beispielsweise lassen sich die Lichtintensität und mit einem farbempfindlichen Lichtsensor die spektrale Lichtverteilung auswerten. Figure 9 shows the front part of a drill 10 according to another particular embodiment of the invention with a housing 12 in which an electric motor (not shown) and a driven by this drilling mechanism with a drill 14 are arranged. The drill 10 has a drill penetration depth gauge, which is not shown for clarity. For example, it may be a drill penetration depth gauge shown in any of FIGS. 1-3. In addition or as an alternative to a structure-borne sound measuring device (not shown) for measuring the sound in a body to be drilled during drilling, it has a reflection measuring device 65 for measuring the reflection of light on the body to be drilled in front of the drill bit during drilling. For this purpose, the drill 14 has in the middle of its longitudinal extent a channel 66 (optical tunnel / optical measuring channel). The reflection measuring device 65 has a light source 68, a light coupling element 76 and a light guide 70 for coupling and directing light onto the body to be drilled in front of the drill bit. The coupled-in light is partially reflected back and fed via the light guide 70 and a light output element 74 to a light sensor 72. The light supplied to the light sensor 72 is evaluated. The evaluation is based on the assumption that the reflected light will be different due to the different optical properties of the different material layers 28, 30, 32 and 34. For example, the light intensity and with a color-sensitive light sensor can evaluate the spectral light distribution.
Die in der Figur 9 gezeigte Ausführungsform weist zusätzlich eine Axialkraftmesseinrichtung (nicht gezeigt) zur Messung der Axialkraft, mit der der Bohrer 14 auf den zu bohrenden Körper 22 gedrückt wird, während des Bohrens sowie eine Signalauswerteinrichtung zur Auswertung der von der Bohrereindringtiefen, der Axialkraft-, der Reflexions- und gegebenenfalls auch der Körperschallmesseinrichtung gelieferten Messwerte zur Bestimmung der Länge des Bohrkanals 21 durch den gesamten zu bohrenden Körper 22 hindurch oder bis zu einem, insbesondere sprunghaften, Materialübergang in dem zu bohrenden Körper, beispielsweise beim Übergang von einer Materialschicht zur anderen auf. Wenn die Reflexionsmesseinrichtung 65 zusätzlich . zur Körperschallmesseinrichtung vorgesehen ist, so sollte die Aussagekraft des Gesamtsystems erhöht und das Gesamtsystem robuster gestaltet werden können. The embodiment shown in FIG. 9 additionally has an axial force measuring device (not shown) for measuring the axial force with which the drill 14 is pressed onto the body 22 to be drilled, during drilling, and a signal evaluation device for evaluating the depths of the drill penetration, the axial force. , the reflection and optionally also the structure-borne sound measuring device supplied measured values for determining the length of the drilling channel 21 through the entire body 22 to be drilled through or up to a, in particular abrupt, material transition in the body to be drilled, for example, in the transition from one material layer to another , If the reflection measuring device 65 in addition. is provided to the structure-borne sound measuring device, so the significance of the overall system should be increased and the overall system can be made more robust.
Die in der vorstehenden Beschreibung, in den Zeichnungen sowie in den Ansprüchen offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in beliebigen Kombinationen für die Verwirklichung der Erfindung in ihren verschiedenen Ausführungsformen wesentlich sein. The features of the invention disclosed in the foregoing description, in the drawings and in the claims may be essential both individually and in any combination for the realization of the invention in its various embodiments.

Claims

Ansprüche claims
1. Bohrmaschine (10), insbesondere medizinische Bohrmaschine, mit einem Gehäuse (12), in dem ein Motor, vorzugsweise ein Elektromotor (56), und ein von diesem angetriebener Bohrmechanismus mit einem Bohrer (14) angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass Drilling machine (10), in particular a medical drill, with a housing (12) in which a motor, preferably an electric motor (56), and a drilling mechanism driven by the latter are arranged with a drill (14), characterized in that
sie ferner eine Bohrereindringtiefenmesseinrichtung zur Messung der Eindringtiefe des Bohrers während des Bohrens eines Bohrkanals (21) in einen- zu bohrenden Körper (22), it further comprises a drill penetration depth measuring device for measuring the penetration depth of the drill while drilling a drilling channel (21) in a-to-be-drilled body (22),
eine Axialkraftmesseinrichtung zur Messung der Axialkraft, mit der der Bohrer (14) auf den zu bohrenden Körper (22) gedrückt wird, während des Bohrens, Axialkraftmesseinrichtung for measuring the axial force with which the drill (14) is pressed onto the body to be drilled (22), while drilling,
eine Körperschallmesseinrichtung zur Messung des Schalls in dem zu bohrenden Körper (22) während des Bohrens und a structure-borne sound measuring device for measuring the sound in the body to be drilled (22) during drilling and
eine Signalauswerteeinrichtung (62) zur Auswertung der von der Bohrereindringtiefen-, der Axialkraftmess- und der Körperschallmesseinrichtung gelieferten Messwerte zur Bestimmung der Länge des Bohrkanals (21) durch den gesamten zu bohrenden Körper (22) hindurch oder bis zu einem, insbesondere sprunghaften, Materialübergang in dem zu bohrenden Körper (22) aufweist. a signal evaluation device (62) for evaluating the measured values supplied by the drill penetration depth, the axial force measuring device and the structure-borne sound measuring device for determining the length of the drilling channel (21) through the entire body (22) to be drilled or up to a, in particular erratic, material transition into having the body to be drilled (22).
2. Bohrmaschine (10), insbesondere medizinische Bohrmaschine, mit einem Gehäuse (12), in dem ein Motor, vorzugsweise ein Elektromotor (56), und ein von diesem angetriebener Bohrmechanismus mit einem Bohrer (14) angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass sie ferner eine Bohrereindringtiefenmesseinrichtung zur Messung der Eindringtiefe des Bohrers während des Bohrens eines Bohrkanals (21) in einen zu bohrenden Körper (22), 2. Drilling machine (10), in particular medical drill, with a housing (12) in which a motor, preferably an electric motor (56), and driven by this drilling mechanism with a drill (14) are arranged, characterized in that it further comprises a drill penetration depth measuring device for measuring the penetration depth of the drill while drilling a drilling channel (21) in a body to be drilled (22),
eine Axialkraftmesseinrichtung zur Messung der Axialkraft, mit der der Bohrer (14) auf den zu bohrenden Körper (22) gedrückt wird", während des Bohrens, Axialkraftmesseinrichtung for measuring the axial force with which the drill (14) is pressed onto the body to be drilled (22) " , while drilling,
eine Reflexionsmesseinrichtung (65) zur Messung der Reflexion von Licht an den zu bohrenden Körper (22) vor der Bohrerspitze während des Bohrens und a reflection measuring device (65) for measuring the reflection of light to the body to be drilled (22) in front of the drill bit during drilling and
eine Signalauswerteeinrichtung (62) zur Auswertung der von der Bohrereindringtiefen-, der Axialkraftmess- und der Reflexionsmesseinrichtung (65) gelieferten Messwerte zur Bestimmung der Länge des Bohrkanals (21 ) durch den gesamten zu bohrenden Körper (22) hindurch oder bis zu einem, insbesondere sprunghaften, Materialübergang in dem zu bohrenden Körper (22) aufweist. a signal evaluation device (62) for evaluating the measured values supplied by the drill penetration depth, the axial force measuring and the reflection measuring device (65) for determining the length of the drilling channel (21) through the entire body (22) to be drilled or up to one, in particular abrupt , Material transition in the body to be drilled (22).
Bohrmaschine (10) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Kö erschallmesseinrichtung zur Messung des Schalls in dem zu bohrenden Körper (22) während des Bohrens aufweist. Drilling machine (10) according to claim 2, characterized in that it has a Kö sound-measuring device for measuring the sound in the body to be drilled (22) during drilling.
Bohrmaschine (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Handbohrmaschine ist. Drilling machine (10) according to one of the preceding claims, characterized in that it is a hand drill.
Bohrmaschine (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bohrereindringtiefenmesseinrichtung eine den Bohrer (14) konzentrisch umgebende Hülse (16), die über einen Verschiebebereich in Längsrichtung des Bohrers (14) verschiebbar und in einer vordersten zur Spitze (18) des Bohrers (14) hin gelegenen Position des Verschiebebereiches elastisch vorgespannt ist, und einen Wegsensor (20) zur Erfassung der während des Bohrens von der Hülse (16) ab Aufsetzen auf den zu bohrenden Körper (22) von der Hülse (16) nach hinten zurückgelegten Verschiebestrecke aufweist. Drilling machine (10) according to one of the preceding claims, characterized in that the drill penetration depth measuring device a sleeve (16) surrounding the drill (14) concentrically over a displacement area in the longitudinal direction of the drill (14) and in a front to the top (18). the drill bit (14) position of the shift range is resiliently biased, and a displacement sensor (20) for Detecting the during drilling of the sleeve (16) from placing on the body to be drilled (22) of the sleeve (16) to the rear traveled displacement distance.
6. Bohrmaschine (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Bohrereindringtief enmesseinrichtung einen sich parallel zum Bohrer (14) erstreckenden Stab (24), der über einen Verschiebebereich in seiner Längsrichtung verschiebbar und in einer vordersten zur Spitze des Bohrers (14) hin gelegenen Position des Verschiebebereiches elastisch vorgespannt ist, und einen Wegsensor (20) zur Erfassung der während des Bohrens (14) von dem Stab (24) ab Aufsetzen auf den zu bohrenden Körper (22) von dem Stab (24) nach hinten zurückgelegten Verschiebestrecke aufweist. 6. Drilling machine (10) according to one of claims 1 to 4, characterized in that the Bohrereindringtief enmesseinrichtung a parallel to the drill (14) extending rod (24) which is displaceable over a displacement region in its longitudinal direction and in a front to the top of A displacement sensor (20) for detecting the during drilling (14) of the rod (24) from placing on the body to be drilled (22) of the rod (24). Having moved backwards displacement distance.
7. Bohrmaschine (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Bohrereindringtiefenmesseinrichtung einen optischen Abstandsmesser (26), insbesondere Laserabstandsmesser, zur Bestimmung des Abstands der Bohrmaschine (10) zu einem zu bohrenden Körper (22) während des Bohrens eines Bohrkanals (21) in selbigen aufweist. 7. Drilling machine (10) according to one of claims 1 to 4, characterized in that the Bohrereindringtiefenmesseinrichtung an optical distance meter (26), in particular laser distance meter, for determining the distance of the drill (10) to a body to be drilled (22) during drilling a Bohrkanals (21) in selbigen has.
8. Bohrmaschine (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Bohrereindringtief enmesseinrichtung einen akustischen Abstandsmesser (36), insbesondere Ultraschallabstandsmesser, zur Bestimmung des Abstands der Bohrmaschine (10) zu einem zu bohrenden Körper (22) während des Bohrens eines Bohrkanals (21) in selbigen aufweist. 8. Drilling machine (10) according to one of claims 1 to 4, characterized in that the Bohrereindringtief enmesseinrichtung an acoustic distance meter (36), in particular ultrasonic distance meter, for determining the distance of the drill (10) to a body to be drilled (22) during the Drilling a Bohrkanals (21) in selbigen.
9. Bohrmaschine (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Axialkraftmesseinrichtung einen Drucksensor (42), insbesondere eine Kraftmessdose, aufweist. 9. Drilling machine (10) according to one of the preceding claims, characterized in that the axial force measuring device comprises a pressure sensor (42), in particular a load cell.
10. Bohrmaschine (10) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Drucksensor (42) zwischen dem hinteren Ende des Bohrers (14) und einer zum Bohrmechanismus gehörigen Werkzeugwelle (38) oder auf oder in der Werkzeugwelle (38) angeordnet ist. 10. Drilling machine (10) according to claim 9, characterized in that the pressure sensor (42) between the rear end of the drill (14) and a drilling mechanism associated tool shaft (38) or on or in the tool shaft (38) is arranged.
1 1. Bohrmaschine (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Körperschallmesseinrichtung einen Schwingungssensor (46) zwischen dem hinteren Ende des Bohrers (14) und der Werkzeugwelle (38) oder auf oder in der Werkzeugwelle (38) aufweist. 1 having a drill (10) according to any one of the preceding claims, characterized in that the structure-borne sound measuring device comprises a vibration sensor (46) between the rear end of the drill (14) and the tool shaft (38) or on or in the tool shaft (38).
12. Bohrmaschine (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Schwingungsanreger (48) zur aktiven Anregung von mechanischen Schwingungen in dem Bohrer (14) vorgesehen ist. 12. Drilling machine (10) according to one of the preceding claims, characterized in that a vibration exciter (48) for actively exciting mechanical vibrations in the drill (14) is provided.
13. Bohrmaschine (10) nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass eine vorzugsweise mechanische Kupplung (64) vorgesehen ist, die so gestaltet ist, dass sie von dem Schwingungsanreger (48) erzeugte Schwingungen nur dann einkoppelt, wenn der Bohrer (14) nach dem Aufsetzen auf einen zu bohrenden Körper (22) einen Gegendruck erfährt. 13. A drill (10) according to claim 12, characterized in that a preferably mechanical coupling (64) is provided, which is designed so that it from the vibration exciter (48) generated vibrations only coupled when the drill (14) touchdown on a body to be drilled (22) experiences a back pressure.
14. Bohrmaschine (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Drehwinkelsensor (44) zur Erfassung der Drehzahl und/oder des Drehwinkels des Bohrers (14) während des Bohrens vorgesehen ist. 14. Drilling machine (10) according to one of the preceding claims, characterized in that a rotation angle sensor (44) for detecting the rotational speed and / or the rotational angle of the drill (14) is provided during drilling.
15. Bohrmaschine (10) nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die erfasste Drehzahl und/oder der erfasste Drehwinkel ebenfalls der Signalauswerteeinrichtung (62) zur Auswertung und zur Bestimmung der Länge des Bohrkanals (21) zugeführt wird/werden. 15. A drilling machine (10) according to claim 14, characterized in that the detected rotational speed and / or the detected rotational angle is also the signal evaluation device (62) for evaluation and for determining the length of the drilling channel (21) is supplied / are.
16. Bohrmaschine (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Drehmomentsensor (50) zur Erfassung des Drehmoments des Bohrers (14) während des Bohrens vorgesehen ist. 16. A drilling machine (10) according to any one of the preceding claims, characterized in that a torque sensor (50) for detecting the torque of the drill (14) is provided during drilling.
17. Bohrmaschine (10) nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass das erfasste Drehmoment ebenfalls der Signalauswerteeinrichtung (62) zur Auswertung und zur Bestimmung der Länge des Bohrkanals (21 ) zugeführt wird. 17. Drilling machine (10) according to claim 16, characterized in that the detected torque is also the signal evaluation device (62) for evaluation and for determining the length of the drilling channel (21) is supplied.
18. Bohrmaschine (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine automatische Abschalteinrichtung zur automatischen Abschaltung nach Erkennen eines vollständigen Durchbohrens vorgesehen ist. 18. Drilling machine (10) according to any one of the preceding claims, characterized in that an automatic shutdown device is provided for automatic shutdown after detecting a complete piercing.
19. Bohrverfahren, insbesondere medizinisches Bohrverfahren, dadurch gekennzeichnet, dass während des Bohrens eines Bohrkanals (21) in einen zu bohrenden Körper (22) die Eindringtiefe eines Bohrers (14), die Axialkraft, mit der der Bohrer (14) auf den zu bohrenden Körper (22) gedrückt wird, und der Körperschall in dem zu bohrenden Körper (22) gleichzeitig gemessen und die Messwerte zur Bestimmung der Länge des Bohrkanals (21) durch den gesamten zu bohrenden Körper (22) hindurch oder bis zu einem, insbesondere sprunghaften, Materialübergang in dem zu bohrenden Körper (22) ausgewertet werden und die Länge ausgegeben, insbesondere angezeigt wird. 19. Drilling method, in particular medical drilling method, characterized in that during the drilling of a Bohrkanals (21) in a body to be drilled (22) the penetration depth of a drill (14), the axial force with which the drill (14) to be drilled Body (22) is pressed, and the structure-borne noise in the body to be drilled (22) measured simultaneously and the measured values for determining the length of the Bohrkanals (21) through the entire body to be drilled through (22) or up to a, in particular erratic, Material transition in the body to be drilled (22) are evaluated and output the length, in particular is displayed.
20. Bohrverfahren, insbesondere medizinisches Bohrverfahren, dadurch gekennzeichnet, dass während des Bohrens eines Bohrkanals (21) in einen zu bohrenden Körper (22) die Eindringtiefe eines Bohrers (14), die Axialkraft, mit der der Bohrer (14) auf den zu bohrenden Körper (22) gedrückt wird, und die Reflexion von Licht an dem zu bohrenden Körper (22) vor der Bohrerspitze gleichzeitig gemessen und die Messwerte zur Bestimmung der Länge des Bohrkanals (21) durch den gesamten zu bohrenden Körper (22) hindurch oder bis zu einem, insbesondere sprunghaften, Materialübergang in dem zu bohrenden Körper (22) ausgewertet werden und die Länge ausgegeben, insbesondere angezeigt wird. 20. Drilling method, in particular medical drilling method, characterized in that during the drilling of a Bohrkanals (21) in a body to be drilled (22), the penetration depth of a drill (14), the axial force with which the drill (14) to be drilled Body (22) is pressed, and simultaneously measured the reflection of light on the body to be drilled (22) before the drill bit and the measured values for determining the length of the Bohrkanals (21) through the entire body to be drilled (22) or up to a, in particular abrupt, material transition in the body to be drilled (22) are evaluated and the length spent, in particular is displayed.
21. Bohrverfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass während des Bohrens der Körperschall in dem zu bohrenden Körper (22) gleichzeitig gemessen wird und die Messwerte ebenfalls zur Bestimmung der Länge des Bohrkanals (21) durch den gesamten zu bohrenden Körper (22) hindurch oder bis zu einem, insbesondere sprunghaften, Materialübergang in dem zu bohrenden Körper (22) ausgewertet werden. 21. Drilling method according to claim 20, characterized in that during drilling the structure-borne noise in the body to be drilled (22) is measured simultaneously and the measured values also for determining the length of the drilling channel (21) through the entire body to be drilled (22) or to a, in particular erratic, material transition in the body to be drilled (22) are evaluated.
22. Bohrverfahren nach einem der Ansprüche 19 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass während des Bohrens mechanische Schwingungen aktiv erzeugt und in den Bohrer (14) eingekoppelt werden. 22. Drilling method according to one of claims 19 to 21, characterized in that during the drilling mechanical vibrations actively generated and coupled into the drill (14).
23. Bohrverfahren nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass mechanische Schwingungen außerhalb des Bohrers (14) aktiv erzeugt und in den Bohrer (14) vorzugsweise nur dann eingekoppelt werden, wenn der Bohrer (14) nach dem Aufsetzen auf einen zu bohrenden Körper (22) einen Gegendruck erfährt. 23. A drilling method according to claim 22, characterized in that mechanical vibrations outside of the drill (14) actively generated and in the drill (14) are preferably coupled only when the drill (14) after placing on a body to be drilled (22 ) experiences a back pressure.
24. Bohrverfahren nach einem der Ansprüche 19 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehzahl und/oder der Drehwinkel des Bohrers (14) während des Bohrens erfasst und ebenfalls für die Auswertung zur Bestimmung der Länge des Bohrkanals (21) verwendet wird/werden. 24. Drilling method according to one of claims 19 to 23, characterized in that the speed and / or the angle of rotation of the drill (14) detected during drilling and also for the evaluation for determining the length of the Bohrkanals (21) is / are used.
25. Bohrverfahren nach einem der Ansprüche 19 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass das Drehmoment des Bohrers (14) während des Bohrens erfasst und ebenfalls für die Auswertung zur Bestimmung der Länge des Bohrkanals (21) verwendet wird. 25. Drilling method according to one of claims 19 to 24, characterized in that the torque of the drill (14) detected during drilling and also for the evaluation for determining the length of the Bohrkanals (21) is used.
26. Bohrverfahren nach einem der Ansprüche 19 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass die Messwerte auch, zur Ermittlung von Materialübergängen und/oder zur Bestimmung von Materialschichtstärken verwendet werden. 26. Drilling method according to one of claims 19 to 25, characterized in that the measured values are also used to determine material transitions and / or for determining material layer thicknesses.
Bezugszeichenliste Bohrmaschine Drilling machine
Gehäuse casing
Bohrer drill
Hülse shell
Spitze top
Wegsensor displacement sensor
Bohrkanal drill hole
Körper body
Stab Rod
optischer Abstandsmesser optical distance meter
Material schichten Layer the material
akustischer Abstandsmesser acoustic distance meter
Werkzeugwelle tool shaft
Bohrerschaft drill shank
Drucksensor pressure sensor
Drehwinkelsensor Rotation angle sensor
Schwingungssensor vibration sensor
elektromagnetischer Schwingungsanreger Drehmomentsensor Oberschenkelknochen Handgriff electromagnetic vibration exciter torque sensor Thighbone handle
Elektromotor electric motor
Getriebe transmission
Piezo-Schwingungsanreger Signalauswerteeinrichtung Kupplung Piezo vibration exciter Signal evaluation device Coupling
Reflexionsmesseinrichtung Kanal Reflection measuring device channel
Lichtquelle light source
Lichtleiter optical fiber
Lichtsensor light sensor
Lichtauskoppelelement Lichteinkoppelelement Lichtauskoppelelement Lichteinkoppelelement
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