DE2834297A1 - Vorrichtung zum bearbeiten eines mit einer schalenprothese zu versehenden knochens - Google Patents
Vorrichtung zum bearbeiten eines mit einer schalenprothese zu versehenden knochensInfo
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Description
orthoplant Orthopädische Implantate GmbH & Co. KG,
Simon-Bolivar-Str. 11, 2800 Bremen 1
Vorrichtung zum Bearbeiten eines mit einer Schalenprothese zu versehenden Knochens
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Bearbeiten eines
mit einer schalenförmigen Endoprothese zu versehenden Knochens, insbesondere des Femurkopfes eines menschlichen
Hüftgelenkes.
Für verschiedene Erkrankungen und Verletzungen eines Hüftgelenkes sind sog. Total-Endoprothesen bekannt, die aus
zwei Teilen bestehen, nämlich einer im allgemeinen nach vorherigem Ausfräsen in die Hüftpfanne einzuzementierenden,
im allgemeinen aus einem gewebeverträglichen Kunststoff bestehenden Schale, und zum anderen aus einem länglichen,
verhältnismäßig großen, im allgemeinen aus einer geeigneten
Stahllegierung bestehenden Prothesenteil, an dessen einem
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512
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Postfach / P. 0. Box 10 71 27
Feldstralbe 24. Ü-28Ü0 Bremen 1
Telephon: (0421) '7 4044
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Telex: 244 95Sbor>a';d
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Telex· 52".°"? ■ : ' ';. ""-Λ ' "A
Ende eine den Femurkopf des lädierten Knochens ersetzende
Kugel angeordnet ist, welche über ein Übergangsteil und einen Flansch in einen gekrümmten Schaft übergeht, der nach
vorherigem Abtrennen des Schenkelhalskopfes in den Knochen eingeführt und dort mit Knochenzement verankert wird.
Mit diesen bekannten Total-Endoprothesen sind verglichen mit
den zuvor bekannten Möglichkeiten zur Behandlung derartiger Frakturen und Erkrankungen wie Arthrose u.dgl. gute Ergebnisse
erzielt worden, wenngleich die Komplikationsrate nicht zuletzt aufgrund des verhältnismäßig radikalen Eingriffes
in den zu behandelnden Körper dennoch Wünsche offen läßt. Vergegenwärtigt man sich dabei einmal, daß bei einer derartigen
Operation Knochenteile von erheblichem Ausmaße entfernt werden müssen, die unter bestimmten Umständen, beispielsweise
bei Verschleißerscheinungen des Hüftgelenkes, überhaupt nicht als erkrankt und daher für die vorgesehene tragende Funktion
ungeeignet anzusehen sind, so ergab sich von selbst der Wunsch, bei Verschleißerscheinungen wie Arthrose u.dgl. zu
anderen Behandlungsmethoden zu kommen.
Man ist demgemäß auch bereits dazu übergegangen, von derartig radikalen Eingriffen abzusehen, wenn diese sich aufgrund bestimmter
Frakturen nicht vermeiden lassen, und hat sich bemüht, insbesondere bei Verschleißerscheinungen von Gelenken,
die für die Funktionstüchtigkeit des betreffenden Gelenkes besonders wichtigen und zugleich hochbeanspruchten Gleitflachen
zu ersetzen, ohne ihren tragenden Unterbau fortzunehmen, indem man beispielsweise in eine Hüftgelenkspfanne
- ähnlich wie bei der vorstehend beschriebenen Total-Endoprothese - eine schalenförmige Pfanne aus einem geeigneten
Kunststoff oder aus Keramik einzementiert hat, und indem man weiterhin die Gegengleitfläche für die künstliche Hüftgelenkpfanne
ebenfalls lediglich durch eine aus Metall, nämlich einem geeigneten Stahl, bestehende Schale ersetzt hat, welche
BOEHMERT &BOEHMERT.
an ihrer Außenseite die Form einer Kugelkalotte aufweist, deren Höhe im allgemeinen etwas kleiner ist als die Äquatorhöhe,
d.h. also als der Krümmungsradius der Kalottenaußenseite.
Um eine solche Metallschale für den Femurkopf an diesem anbringen
zu können, muß die Stirnseite des Femurkopfes der Krümmung der Metallschale angepaßt werden. Außerdem muß der
Femurkopf in Verlängerung seiner Stirnseite, d.h. also an seinen Mantelflächen, einer Bearbeitung unterzogen werden,
um ihn den entsprechenden Dimensionen einer solchen Schalenprothese
anzupassen.
Es hat sich nun gezeigt, daß diese erforderlichen Bearbeitungen
des mit einer Schalenprothese versehenen Knochens verhältnismäßig zeitaufwendig sind, und demgemäß die Operationszeit
entsprechend verlängern.
Als besonderer Nachteil kommt hinzu, daß bei der Fräsung des kugelförmigen und des zylindrischen Endabschnittes des betreffenden
Knochens keine exakten Paßflächen hergestellt werden können, da das frei geführte Instrumentarium hierzu
keine Möglichkeiten eröffnet und bei der Bearbeitung des Knochens häufig genug dort Gewebematerial fortnimmt, wo
aufgrund der vorhandenen Festigkeiten ein besonders kleiner Bearbeitungswiderstand vorhanden ist, obwohl an solchen
Stellen überhaupt kein oder zumindest nicht soviel Gewebematerial fortgenommen zu werden brauchte. Eine solche freie
Bearbeitung eines Knochens führt aber nicht nur zu ungenauen Paßflächen, sondern sie eröffnet grundsätzlich überhaupt
keine Möglichkeit dafür, das Implantat physiologisch achsengerecht aufzubauen, wie dieses aber gerade bei hoch beanspruchten
Gelenken außerordentlich wünschenswert ist.
Eine freie Bearbeitung des Knochens ist weiterhin auch dann
BOEHMERT &.&0&HME-RT:
nachteilig, wenn mehrere Bearbeitungsgänge nacheinander durchgeführt
werden, da bei einem nachgeschalteten Bearbeitungsvorgang dabei u.U. befriedigende Zwischenergebnisse bezüglich
anderer Paßflächen o.dgl. verschlechtert werden können.
Der vorliegenden Erfindung liegt demgemäß die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs beschriebenen Gattung
zu schaffen, mittels welcher beim Bearbeiten des Knochens exakte Paßflächen hergestellt werden können, und die einen
physiologisch achsengerechten Aufbau des Implantates sicherstellt, wobei gleichzeitig vermieden werden soll, daß Gewebematerial
abgetragen wird, welches an sich erhalten bleiben soll, und wobei weiterhin die Möglichkeit eröffnet werden
soll, je nach Ausgestaltung des Implantates ggf. weitere erforderliche Bearbeitungsschritte anzuschließen, ohne daß
es zu einer Verschlechterung der vorher bereits erzielten Ergebnisse kommt. Zugleich soll mit der erfindungsgemäßen
Vorrichtung trotz der besseren Ergebnisse eine beachtliche Verkürzung der Bearbeitungszeit zu erzielen sein.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist die erfindungsgemäße Vorrichtung
gekennzeichnet durch eine antreibbare Antriebswelle, an deren freiem Ende ein topfförmiger, nach außen offener
Fräskopf angeordnet ist, welcher eine zentrische, sich in Achsrichtung der Antriebswelle erstreckende Führungsbohrung
für einen Führungsstift aufweist, der im wesentlichen zentrisch zu dem zu bearbeitenden Knochenabschnitt im Knochen
angeordnet und aus der Knochenoberfläche im wesentlichen senkrecht vorsteht, wobei an der inneren Stirnseite und am
Mantel des Fräskopfes Schneidmittel angeordnet sind.
Die an der inneren Stirnseite des Fräskopfes angeordneten Schneidmittel besitzen vorzugsweise eine Krümmung., welche
der Krümmung der anzubringenden schalenförmigen Endoprothese an deren dem Knochen zugekehrter Innenseite entspricht, wo-
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-A-
BOEHMERT &.
bei die Krümmung vorzugsweise kreisbogenförmig ist. Die
Schneidmittel bestehen in bevorzugter Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung aus wenigstens vier, vorzugsweise
sechs winklig zueinander versetzten und vorzugsweise auswechselbaren Messern, deren gegenseitiger Teilungswinkel
vorzugsweise im wesentlichen gleich groß ist.
Die am Mantel des Präskopfes angeordneten Schneidmittel· können am Rand des topfförmigen Fräskopfes angebracht, bevorzugt
an dessen Stirnseite vorhanden und in der Art von gleichmäßig über den Rand des topfförmigen Fräskopfes verteilten
Schneidzähnen ausgebildet sein.
Darüber hinaus ist bevorzugt vorgesehen, daß der Fräskopf mit einem dritten Schneidmittel versehen ist, welches sich
von seiner Stirnseite aus zentrisch zu seinem offenen Ende hin erstreckt, wobei dieses dritte Schneidmittel in der
Art eines Zapfenfräsers oder eines Spiralbohrers ausgebildet sein und die Führungsbohrung für den Führungsstift enthalten
kann.
Auch das dritte Schneidmittel ist bevorzugt auswechselbar und kann sich mit einem Abschnitt bis in die Antriebswelle
hinein erstrecken und dort mit einem geeigneten Befestigungsmittel,
wie beispielsweise mit einer Schraube, befestigt sein.
Wenn sich das dritte Schneidmittel bis über den Rand des Fräsers hinaus erstreckt, ergibt sich beim Ansetzen des
dritten Schneidmittels an dem Führungsstift eine besonders gute Beobachtungsmöglichkeit.
Da man andererseits bestrebt ist, nur möglichst wenig Gewebematerial
zu entfernen, kann das dritte Schneidmittel aber auch nur so kurz sein, daß es bereits innerhalb des topf-
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BOEHMERT &J3QEHMERT
förmigen Fräsers endet. Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung ist die axiale Erstreckung des dritten Schneidmittels einstellbar,
so daß man hierdurch ggf. beide Vorteile genießen kann.
Bevorzugte Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.
Die Erfindung ist nachstehend an einem Ausführungsbeispiel unter Bezugnahme auf eine Zeichnung weiter erläutert.
Es zeigt:
Fig. 1 eine seitliche Draufsicht auf die erfindungsgemäße Vorrichtung, teilweise im Schnitt,
in einem am Femurkopf eines Hüftgelenkknochens angesetzten Zustand, nachdem der
Fräsvorgang gerade beendet ist; und
Fig. 2 das in Fig. 1 nur teilweise dargestellte
Hüftgelenk nach Einbau der Schalenprothese.
Fig. 1 der Zeichnung zeigt in ausgezogenen Linien eine im ganzen mit 40 bezeichnete Vorrichtung zur Bearbeitung eines
mit einer schalenförmigen Endoprothese zu versehenden Knochens, und zwar des Femurkopfes 2 eines menschlichen
Hüftgelenkes.
Die Vorrichtung 40 besitzt eine von einem nicht dargestellten Antrieb antreibbare Antriebswelle 41, welche um ihre
Längsachse 42 zu drehen ist. Am unteren, freien Ende der Antriebswelle 41 befindet sich ein im ganzen mit 43 bezeichneter
topfförmiger, nach außen offener Fräskopf, der an seiner inneren Stirnseite 44 und an seinem Mantel 46
jeweils mit Schneidmitteln versehen ist.
Die an der Stirnseite 44 des Fräskopfes- 43 angeordneten
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BOEHMSRT &.BOEH.MERT.
Schneidmittel 47 besitzen eine kreisbogenförmige Krümmung,
welche der Krümmung der anzubringenden schalenförmigen Endoprothese entspricht, im vorliegenden Fall also der
Krümmung der zweiten Femurkopfschale 6 (s. Fig. 2), auf
welche später noch eingegangen wird.
Das Schneidmittel 47 besteht aus sechs jeweils mit gleichem Teilungswinkel zueinander angeordneten, auswechselbaren
Messern, von denen in Fig. 1 lediglich zwei einander gegenüberliegende Messer ersichtlich sind.
Das am Mantel 46 des Fräskopfes 43 angeordnete Schneidmittel 48 besteht aus Schneidzähnen 49, die an der Stirnseite des
freien Randes des Fräskopfes 43 ausgebildet und gleichmäßig über den Umfang verteilt sind.
Außerdem besitzt der Fräskopf 43 noch ein drittes Schneidmittel 51, welches sich von seiner Stirnseite 44 aus zentrisch
zu seinem offenen Ende hin erstreckt und als Zapfenfräser ausgebildet ist. Das dritte Schneidmittel 51 besitzt
eine sich in seiner Achsrichtung und damit in Richtung der Achse 42 der Antriebswelle 41 erstreckende Führungsbohrung
52, deren Durchmesser, wie aus Fig. 1 ersichtlich ist, beachtlich kleiner ist als der der Durchmesser des Zapfenfräsers
51, welcher 8 mm beträgt.
Das als Zapfenfräser ausgebildete dritte Schneidmittel 51 ist auswechselbar. Hierbei besitzt es einen sich in die
Antriebswelle 41 hineinerstreckenden Zapfenabschnitt 53, der in eine Bohrung 54 der Antriebswelle 41 eingepaßt ist
und dort mit einer Schraube 56 feststellbar ist. Da die Bohrung 54 entsprechend lang ausgebildet ist, kann die
axiale Erstreckung des Zapfenfräsers 51 eingestellt werden.
Bevor die eigentliche Bearbeitung des Femurkopfes 2 beginnt,
BOEH-MERT &.BOEH.MECT // ή
wird ein Führungsstift 32 in den Femurkopf 2 eingeschossen.
Bei diesem Führungsstift handelt es sich um einen sogenannten Kirs chnerdraht.
Der Führungsstift 32 steht danach zentrisch zu dem zu bearbeitenden
Femurkopf senkrecht von der Knochenoberfläche des Femurkopfes 2 nach außen vor, so daß die Bearbeitungsvorrichtung
40 an ihm zentriert werden kann.
Hierfür wird die Vorrichtung 40 mit ihrer Führungsbohrung 52 so weit auf den Führungsstift 32 aufgeschoben, bis eine Berührung
zwischen der Vorrichtung 4C und dem zu bearbeitenden Femurkopf 2 vorliegt.
Sodann wird die Vorrichtung 40 über die Antriebswelle 41 im Sinne des Pfeiles 5 4 in Drehung versetzt, wobei die
Schneidzähne 49 beginnen, das in Fig. 1 gepunktet dargestellte Gewebe zu entfernen, um eine zylindrische Mantelfläche
am Femurkopf 2 zu schaffen.
Kurz darauf (ggf. auch gleichzeitig oder kurz zuvor) beginnt das als Zapfenfräser oder ggf. als Spiralbohrer ausgebildete
dritte Schneidmittel 51 ein Sackloch in den Femurkopf 2 zu fräsen.
Dabei senkt sich die Vorrichtung 40 mittels der Führungsbohrung 52 am Führungsstift geführt achsengerecht nach unten
ab, bis schließlich auch die Messer 47 des an der Stirnseite 4 4 des Fräskopfes 43 vorhandenen Schneidmittels mit dem
Femurkopf 2 zum Eingriff kommen und an dessen Stirnseite eine Kugelfläche herstellen.
Fig. 1 der Zeichnung zeigt den Bearbeitungsendzustand. Sodann wird die Vorrichtung 40 vom Femurkopf 2 entfernt.
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BOEHMERT
Je nach Ausgestaltung der Schalenprothese kann mit dem Aufbau der Prothese begonnen werden.
Handelt es sich bei der Prothese um eine Ausgestaltung, wie sie in Fig. 2 dargestellt worden ist, so wird die zylindrisch
gefräste Mantelfläche des Femurkopfes 2 zuvor noch mit einem
geeigneten Messerkopf konisch zugefräst,, wobei die von dem
dritten Schneidmittel 51 im Femurkopf 2 geschaffene Bohrung als Zentrierbohrung für einen derartigen Messerkopf dienen
kann, so daß die vorher geschaffenen exakten Paßflächen bei weiterer Bearbeitung nicht verdorben werden.
Nachdem auch das Acetabulum in geeigneter Weise bearbeitet und mit einer Acetabulumpfanne 3 (s. Fig. 2) versehen ist,
wird sodann die Femurkopfschale aufgebracht.
Die Femurkopfschale ist bei dem in Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel
zweiteilig und besteht aus einer aus Kunststoff bestehenden inneren Schale 6 sowie einer aus Metall
bestehenden äußeren Femurkopfschale 4, welche einen Führungszapfen 24 aufweist, der durch eine Bohrung in der inneren
Femurkopfschale 6 hindurchgreift und sich in die von dem
dritten Schneidmittel 51 geschaffene Bohrung hineinerstreckt, so daß diese Bohrung bei dieser Ausgestaltung nicht
nur einer Zentrierung bei der Bearbeitung dient, sondern auch einer Zentrierung der Femurkopfschale und damit für
eine exakte Ausrichtung der Paßflächen Sorge trägt.
Es ist ersichtlich, daß mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung
nicht nur eine sehr schnelle Bearbeitung des zu bearbeitenden -Knochens möglich ist, sondern daß die Bearbeitung
aufgrund der Führung bzw. Zentrierung außerordentlich genau ist und exakte Paßflächen schafft, zumal die vorhandene
Zentriermöglichkeit letztlich auch von der eigentlichen Prothesenschale noch benutzt wird, so daß letztlich der
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BOEHMERT
'U
erstrebte physiologisch achsengerechte Aufbau des Implantates
gewährleistet ist.
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Claims (21)
1. Vorrichtung zum Bearbeiten eines mit einer schalenförmigen
Endoprothese zu versehenden Knochens, insbesondere des Femurkopfes eines menschlichen Hüftgelenkes, gekennzeichnet
durch eine antreibbare Antriebswelle (41), an
deren freien Ende ein topfförmiger, nach außen offener
Fräskopf (43) angeordnet ist, welcher eine zentrisch sich in Achsrichtung der Antriebswelle (41) erstreckende Führungsbohrung
(52) für einen im wesentlichen zentrisch zu dem zu bearbeitenden Knochenabschnitt angeordneten, aus
der Knochenoberfläche im wesentlichen senkrecht vorstehenden Führungs stift (32) aufweist, wobei an der
inneren Stirnseite (44) und am Mantel (46) des Fräskopfes (43) Schneidmittel (47, 49) angeordnet sind.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die an der inneren Stirnseite (44) des Fräskopfes (43) angeordneten Schneidmittel (47) eine Krümmung aufweisen,
welche der Krümmung der anzubringenden schalenförmigen Endoprothese an deren dem Knochen (2) zugekehrten
Innenseite entspricht.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die an der Stirnseite (44) des Fräskopfes (43) angeordneten
Schneidmittel (47) kreisbogenförmig gekrümmt ausgebildet sind.
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BOEBMSRT &JBQEHMERT:
4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet,
daß die an der Stirnseite (44) des Fräskopfes (43) angeordneten Schneidmittel (47) aus mehreren im Winkel zueinander versetzt
angeordneten Messern bestehen.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet/
daß der Teilungswinkel zwischen einander benachbarten Messern (47) gleich groß ist.
6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet,
daß wenigstens vier Messer (47) vorhanden sind.
7. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß sechs Messer vorhanden
sind.
8. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Messer (47) auswechselbar
sind.
9. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die am Mantel (46) des Fräskopfes (43) angeordneten Schneidmittel (48)
am freien Rand des topfförmigen Fräskopfes (43) angebracht
sind.
10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet,
daß die am Mantel (46) des Fräskopfes (43) angeordneten Schneidmittel (48) aus Schneidzähnen (49) bestehen, die an
der Stirnseite des freien Randes ausgebildet sind.
11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Schneidzähne (49) gleichmäßig über den Rand des
Fräskopfes (43) verteilt angeordnet sind.
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BOEBMERT &JBQEHMERT.
12. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der topfförnige Fräskopf (43) mit einem dritten Schneidmittel (51) versehen
ist, welches sich von seiner Stirnseite (44) aus zentrisch zu seinem offenen Ende hin erstreckt.
13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet,
daß das dritte Schneidmittel (51) in der Art eines Zapfenfräsers ausgebildet ist.
14. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet,
daß das dritte Schneidmittel (51) in der Art eines Spiralbohrers ausgebildet ist.
15. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche
12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß das dritte Schneidmittel
(51) die Führungsbohrung (52) für den Führungsstift (32) aufweist.
16. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche
12 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß das dritte Schneidmittel
einen Durchmesser von etwa 4 bis 10 mm aufweist.
17. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet,
daß das dritte Schneidmittel (51) einen Durchmesser von 8 mm aufweist.
18. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche
12 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß das dritte Schneidmittel (51) auswechselbar ist.
19. Vorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß das dritte Schneidmittel (51) sich mit einem Abschnitt
(5 3) bis in die Antriebswelle (41) hineinerstreckt und an der Antriebswelle (41) mit einem Befestigungsmittel wie
03ίΤΌ?) 770376
&J3QEHMEOT
beispielsweise einer Schraube (56) befestigt ist.
20. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 12
bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß das dritte Schneidmittel
(51) sich bis über den Rand des Fräsers (43) hinaus erstreckt.
21. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 12
bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß die axiale Erstreckung des dritten Schneidmittels (51) einstellbar ist.
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