DE29616633U1 - Surgical router - Google Patents
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Description
Chirurgischer FräserSurgical cutter
Die vorliegende Erfindung betrifft einen chirurgischen Fräser zum Abtragen von Knochen- und/oder Knorpelgewebe mit einem Fräskopf, der über seinen Umfang verteilt angeordnete, radial abstehende und sich in axiale Richtung erstreckende Schneiden umfaßt.The present invention relates to a surgical milling cutter for removing bone and/or cartilage tissue with a milling head that comprises cutting edges that are distributed over its circumference, project radially and extend in the axial direction.
Derartige chirurgische Fräser kommen insbesondere in der Arthroskopie zum Einsatz, um bevorzugt in Schulter- und Kniegelenken Knochen- und/oder Knorpelgewebe abzutragen.Such surgical cutters are used in particular in arthroscopy to remove bone and/or cartilage tissue, preferably in shoulder and knee joints.
Soll mit bekannten chirurgischen Fräsern eine hohe Abtragsleistung erzielt werden, d.h. innerhalb kurzer Zeit möglichst viel Körpergewebe abtragbar sein, so ist hierzu eine beträchtliche Andruckskraft durch den Chirurgen erforderlich. Damit ist jedoch eine nicht unwesentliche Vibration des Fräskopfes verbunden, wodurch derartige Fräser nur unbefriedigend zu handhaben sind. Außerdem wird durch die hohe Andruckskraft die Oberflächenqualität des bearbeiteten Knochens oder Knorpels verschlechtert.If a high removal rate is to be achieved with known surgical milling cutters, i.e. if as much body tissue as possible is to be removed within a short period of time, the surgeon must apply a considerable amount of pressure. However, this is associated with a significant vibration of the milling head, which makes such milling cutters unsatisfactory to handle. In addition, the high pressure impairs the surface quality of the bone or cartilage being processed.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen chirurgischen Fräser der gattungsgemäßen Art derart auszugestalten, daß bei geringerer Andruckskraft eine hohe Abtragsleistung erzielbar ist.The object of the present invention is to design a surgical milling cutter of the generic type in such a way that a high removal rate can be achieved with a lower contact pressure.
Diese Aufgabe wird bei einem chirurgischen Fräser der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Fräskopf mindestens eine den Fräskopf umgebende und die Schneiden in einzelne sich in axiale Richtung erstreckendeThis object is achieved according to the invention in a surgical milling cutter of the type mentioned at the outset in that the milling head has at least one cutting edge surrounding the milling head and dividing the cutting edges into individual axially extending
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und in das abzutragende Knochen- und/oder Knorpelgewebe eingreifende Zähne unterteilende Spanbrechernut aufweist.and has a chip-breaking groove dividing the teeth that engage in the bone and/or cartilage tissue to be removed.
Die den Fräskopf umgebende Spanbrechernut bildet bezogen auf die Längsrichtung des Fräskopfs eine Unterbrechung der Schneiden. Dies hat zur Folge, daß sich beim Fräsen nur relativ kurze Späne ausbilden, so daß insbesondere keine Späne um den Fräskopf herum aufgewickelt werden. Das Aufwickeln langer Späne hat bei bekannten Fräsköpfen zur Folge, daß die Schneiden nicht mehr in Kontakt mit dem abzutragenden Körpergewebe gelangen, so daß die Abtragsleistung sehr stark vermindert wird. Sollen bei bekannten chirurgischen Fräsern lange Späne verhindert werden, so ist es dazu erforderlich, den Fräskopf mit relativ hoher Kraft auf das abzutragende Körpergewebe aufzudrücken, um auf diese Weise die sich ausbildenden Späne abzubrechen. Wie eingangs erwähnt, ist jedoch mit einer relativ hohen Andruckskraft eine schlechte Handhabung und eine unbefriedigende Oberflächenqualität verbunden. Mit Hilfe der die Schneiden in einzelne Zähne unterteilenden erfindungsgemäßen Spanbrechernut wird die Ausbildung langer Späne verhindert, ohne daß dazu eine große Andruckskraft erforderlich ist.The chip breaker groove surrounding the milling head forms an interruption of the cutting edges in relation to the longitudinal direction of the milling head. This means that only relatively short chips are formed during milling, so that in particular no chips are wound up around the milling head. The winding up of long chips in known milling heads means that the cutting edges no longer come into contact with the body tissue to be removed, so that the removal performance is greatly reduced. If long chips are to be prevented with known surgical milling cutters, it is necessary to press the milling head onto the body tissue to be removed with relatively high force in order to break off the chips that are formed. As mentioned at the beginning, however, a relatively high pressure force is associated with poor handling and an unsatisfactory surface quality. With the help of the chip breaker groove according to the invention, which divides the cutting edges into individual teeth, the formation of long chips is prevented, without the need for a large contact pressure.
Überraschenderweise hat sich herausgestellt, daß sich eine höhere Abtragsleistung mit Hilfe des erfindungsgemäßen chirurgischen Fräsers erzielen läßt, wenn die Breite der Spanbrechernut mindestens der Breite der Zähne entspricht. Obwohl bei einer derartigen Ausgestaltung der effektiv bei der Abtragung wirksame Bereich der Schneiden in Form der in das abzutragende Körpergewebe eingreifenden Zähne reduziert wird, kann dadurch innerhalb kurzer Zeit besonders viel Knochen- und/oder Knorpelgewebe abgetragen werden.Surprisingly, it has been found that a higher removal rate can be achieved with the aid of the surgical milling cutter according to the invention if the width of the chip breaker groove corresponds at least to the width of the teeth. Although with such a design the effective area of the cutting edges in the form of the teeth engaging in the body tissue to be removed is reduced, a particularly large amount of bone and/or cartilage tissue can be removed within a short period of time.
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Bei einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen chirurgischen Fräsers ist vorgesehen, daß die Breite der Spanbrechernut mindestens der doppelten Breite der Zähne entspricht. Mittels einer derart breiten Spanbrechernut läßt sich eine besonders hohe Abtragsleistung erzielen, ohne daß hierzu die Andruckskraft merklich verstärkt werden muß. Ein chirurgischer Fräser mit einem derart ausgestalteten Fräskopf ist deshalb besonders einfach zu handhaben und weist ein besonders gutes Arbeitsergebnis, d.h. eine hohe Oberflächenqualität auf.In a preferred embodiment of the surgical milling cutter according to the invention, the width of the chip-breaking groove is at least twice the width of the teeth. A particularly high removal rate can be achieved using such a wide chip-breaking groove without the pressure force having to be noticeably increased. A surgical milling cutter with a milling head designed in this way is therefore particularly easy to handle and has a particularly good working result, i.e. a high surface quality.
Günstig ist es, wenn die Tiefe der Spanbrechernut geringer ist als die Tiefe der Schneiden. Dies hat zur Folge, daß die Schneiden im Bereich der Spanbrechernut nicht vollständig beseitigt werden und der Fräskopf im Bereich der Spanbrechernut eine glatte Oberfläche aufweist, sondern daß die Schneiden lediglich in ihrer Höhe, d.h. in ihrem radialen Abstand von einem Kern des Fräskopfs, reduziert werden. Dies bewirkt, daß der Fräskopf im Bereich der Spanbrechernut zwar nicht in das abzutragende Körpergewebe eingreifende, aber bereits abgetragenes Körpergewebe aus dem Bereich der Zähne entfernende radiale Vorsprünge aufweist.It is advantageous if the depth of the chip breaker groove is less than the depth of the cutting edges. This means that the cutting edges in the area of the chip breaker groove are not completely removed and the milling head in the area of the chip breaker groove has a smooth surface, but that the cutting edges are only reduced in height, i.e. in their radial distance from a core of the milling head. This means that the milling head in the area of the chip breaker groove has radial projections that do not engage in the body tissue to be removed, but that remove body tissue that has already been removed from the area of the teeth.
Die Tiefe der Spanbrechernut kann beispielsweise im Bereich zwischen der halben und der ganzen Tiefe der Schneiden liegen. The depth of the chip breaker groove can, for example, be in the range between half and the full depth of the cutting edges.
Erfindungsgemäß kann vorgesehen sein, daß der Fräskopf mehrere, zueinander beabstandete und im wesentlichen in Umfangsrichtung verlaufende Spanbrechernuten aufweist, zwischen denen jeweils die Zähne angeordnet sind.According to the invention, it can be provided that the milling head has several chip breaker grooves that are spaced apart from one another and run essentially in the circumferential direction, between which the teeth are arranged.
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Als besonders vorteilhaft hat sich eine Ausgestaltung erwiesen, bei der die Spanbrechernut den Fräskopf wendelförmig umgibt. Eine derartige Ausbildung der Spanbrechernut hat den Vorteil, daß nicht nur die Ausbildung relativ langer Späne verhindert wird, sondern daß gleichzeitig das bereits abgetragene Körpergewebe aufgrund der wendel- oder schraubenlinienförmigen Anordnung der Spanbrechernut besonders effektiv in Richtung auf das proximale Ende des Fräskopfs transportiert wird, sofern dieser um seine Längsachse in Drehung versetzt wird. Das bereits abgetragene Körpergewebe wird somit aus dem Kontaktbereich zwischen den Zähnen und dem abzutragenden Körpergewebe entfernt; dies hat eine besonders hohe Abtragsleistung zur Folge.A design in which the chip breaker groove surrounds the milling head in a spiral shape has proven to be particularly advantageous. This type of chip breaker groove has the advantage that it not only prevents the formation of relatively long chips, but at the same time the body tissue that has already been removed is transported particularly effectively towards the proximal end of the milling head due to the spiral or helical arrangement of the chip breaker groove, provided that the milling head is rotated about its longitudinal axis. The body tissue that has already been removed is thus removed from the contact area between the teeth and the body tissue to be removed; this results in a particularly high removal rate.
Die Abtragsleistung läßt sich weiter dadurch steigern, daß die Schneiden schräg zur Längsachse des Fräskopfes verlaufen. Eine derartige Ausrichtung hat zur Folge, daß die Schneiden und damit auch die in das abzutragende Körpergewebe eingreifenden Zähne sich nicht nur in axiale Richtung erstrecken, sondern eine zusätzliche Komponente in tangentialer Richtung aufweisen. Dies ergibt einen besonders wirksamen Eingriff der Zähne in das abzutragende Körpergewebe, wenn der Fräskopf um seine Längsachse in Drehung versetzt wird.The removal rate can be further increased by having the cutting edges run at an angle to the longitudinal axis of the milling head. Such an alignment means that the cutting edges and thus also the teeth engaging the body tissue to be removed not only extend in the axial direction, but also have an additional component in the tangential direction. This results in a particularly effective engagement of the teeth in the body tissue to be removed when the milling head is rotated about its longitudinal axis.
Es kann beispielsweise vorgesehen sein, daß die Schneiden mit der Längsachse des Fräskopfes einen Winkel zwischen ungefähr 5° und etwa 25° ausbilden; besonders wirksam hat sich eine Ausrichtung unter einem Winkel von ca. 10° bis 20° relativ zur Längsachse des Fräskopfes erwiesen.For example, it can be provided that the cutting edges form an angle of between approximately 5° and approximately 25° with the longitudinal axis of the milling head; an alignment at an angle of approximately 10° to 20° relative to the longitudinal axis of the milling head has proven particularly effective.
Von Vorteil ist es, wenn der Fräskopf am distalen Ende einer Schafthülse gehalten ist, durch die hindurch das abgetragene Knochen- und/oder Knorpelmaterial absaugbar ist. InsbesondereIt is advantageous if the milling head is held at the distal end of a shaft sleeve through which the removed bone and/or cartilage material can be sucked out. In particular
• Il . &iacgr;&iacgr;&iacgr;&idigr; ! &iacgr; &idigr;··• Il . &iacgr;&iacgr;&idigr; ! &iacgr;&id;··
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in Kombination mit einer wendel- oder schraubenlinienförmigen Anordnung der Spanbrechernut kann durch eine derartige Ausgestaltung das mittels der Zähne abgetragene Knochen- und/oder Knorpelmaterial aus dem Kontaktbereich zwischen den Zähnen und dem abzutragenden Körpergewebe entfernt werden, so daß die Abtragsleistung sehr hohe Werte erreichen kann.In combination with a spiral or helical arrangement of the chip breaker groove, such a design allows the bone and/or cartilage material removed by the teeth to be removed from the contact area between the teeth and the body tissue to be removed, so that the removal performance can reach very high values.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist vorgesehen, daß der Fräskopf in Umfangsrichtung teilweise von einer Lagerhülse umgeben ist. Der Fräskopf kann bei einer derartigen Ausgestaltung nur auf seinem der Lagerhülse abgewandten Umfangsbereich mit dem abzutragenden Körpergewebe in Kontakt kommen. Dies ermöglicht eine gezielte Abtragung von Körpergewebe in einem lokal begrenzten Bereich, indem Körpergewebe, das nicht abgetragen werden soll, durch die den Fräskopf teilweise überdeckende Lagerhülse geschützt wird.In an advantageous embodiment, the milling head is partially surrounded by a bearing sleeve in the circumferential direction. With such a design, the milling head can only come into contact with the body tissue to be removed on its circumferential area facing away from the bearing sleeve. This enables targeted removal of body tissue in a locally limited area, in that body tissue that is not to be removed is protected by the bearing sleeve that partially covers the milling head.
Ganz besonders hohe Abtragsleistungen lassen sich bei einer vorteilhaften Ausgestaltung dadurch erzielen, daß der Fräskopf motorisch antreibbar ist.Particularly high removal rates can be achieved with an advantageous design by having the milling head driven by a motor.
Die nachfolgende Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung dient im Zusammenhang mit der Zeichnung der näheren Erläuterung. Es zeigen:The following description of a preferred embodiment of the invention serves to explain it in more detail in conjunction with the drawing. They show:
Figur 1: einen schematischen Längsschnitt durch einenFigure 1: a schematic longitudinal section through a
erfindungsgemäßen chirurgischen Fräser;surgical cutter according to the invention;
Figur 2: eine schematische Seitenansicht des bei demFigure 2: a schematic side view of the
in Figur 1 dargestellten chirurgischen Fräser zum Einsatz kommenden Fräskopfes undthe milling head used in the surgical milling cutter shown in Figure 1 and
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Figur 3: eine schematische Draufsicht auf den FräskopfFigure 3: a schematic plan view of the milling head
aus Figur 2.from Figure 2.
In Figur 1 ist ein insgesamt mit dem Bezugszeichen 10 belegter chirurgischer Fräser dargestellt mit einem Fräskopf 12, der am distalen Ende einer Schafthülse 14 angeordnet und einstückig mit dieser verbunden ist, wobei die Schafthülse 14 in ihrem dem Fräskopf 12 benachbarten Endbereich drei gleichmäßig über ihren Umfang verteilt angeordnete seitliche Öffnungen aufweist, von denen in Figur 1 lediglich eine Öffnung 16 sichtbar ist.Figure 1 shows a surgical milling cutter, designated overall by the reference numeral 10, with a milling head 12, which is arranged at the distal end of a shaft sleeve 14 and is connected to it in one piece, the shaft sleeve 14 having in its end region adjacent to the milling head 12 three lateral openings evenly distributed over its circumference, of which only one opening 16 is visible in Figure 1.
Schafthülse 14 und Fräskopf 12 sind von einer Lagerhülse 18 umgeben, die in ihrem distalen Endbereich eine den Fräskopf 12 in Umfangsrichtung teilweise freigebende seitliche Aussparung 20 aufweist, während der distale Endbereich 22 der Lagerhülse 18 den Fräskopf 12 ansonsten überdeckt. Die Lagerhülse 18 ist mit ihrem proximalen Endbereich an einer rohrförmigen Handhabe 24 festgelegt. Auf ihrer der Lagerhülse abgewandten Stirnseite taucht in die rohrförmige Handhabe ein um seine Längsachse drehbares Kupplungsteil 28 ein, das über einen O-Ring 30 und eine Lagerscheibe 32 drehbar an der Handhabe 24 gehalten ist. Die die Lagerhülse 18 durchgreifende Schafthülse 14 ist mit ihrem dem Fräskopf 12 abgewandten proximalen Ende unverdrehbar an dem Kupplungsteil 28 gehalten, wobei das Kupplungsteil 28 eine koaxial zur Schafthülse 14 ausgerichtete Längsbohrung 34 aufweist, deren Durchmesser mit dem Innendurchmesser der Schafthülse 14 übereinstimmt, so daß über die Schafthülse 14 und die Längsbohrung 34 die seitlichen Öffnungen 16 mit der der Schafthülse 14 abgewandten Stirnseite 36 des Kupplungsteils 28 in Strömungsverbindung stehen. In Längsrichtung des Kupplungsteils 28 steht von dessen Stirnseite 36 ein Mitnehmer 38 ab.Shaft sleeve 14 and milling head 12 are surrounded by a bearing sleeve 18, which has a lateral recess 20 in its distal end region that partially exposes the milling head 12 in the circumferential direction, while the distal end region 22 of the bearing sleeve 18 otherwise covers the milling head 12. The bearing sleeve 18 is fixed with its proximal end region to a tubular handle 24. On its end face facing away from the bearing sleeve, a coupling part 28 that can rotate about its longitudinal axis penetrates into the tubular handle and is held rotatably on the handle 24 via an O-ring 30 and a bearing disk 32. The shaft sleeve 14, which passes through the bearing sleeve 18, is held non-rotatably on the coupling part 28 with its proximal end facing away from the milling head 12, the coupling part 28 having a longitudinal bore 34 aligned coaxially with the shaft sleeve 14, the diameter of which corresponds to the inner diameter of the shaft sleeve 14, so that the side openings 16 are in flow connection with the end face 36 of the coupling part 28 facing away from the shaft sleeve 14 via the shaft sleeve 14 and the longitudinal bore 34. A driver 38 protrudes from the end face 36 of the coupling part 28 in the longitudinal direction of the coupling part 28.
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Mit Hilfe des Kupplungsteils 28 ist der chirurgische Fräser an eine an sich bekannte und deshalb in der Zeichnung nicht dargestellte Antriebs- und Absaugeinheit ankoppelbar, mit deren Hilfe das Kupplungsteil 28 und die mit diesem verbundene Schafthülse 14 sowie der Fräskopf 12 in Drehung versetzt werden können und gleichzeitig die Längsbohrung 34 und der Innenraum der Schafthülse 14 mit einem Unterdruck beaufschlagbar sind.With the help of the coupling part 28, the surgical milling cutter can be coupled to a drive and suction unit that is known per se and is therefore not shown in the drawing, with the help of which the coupling part 28 and the shaft sleeve 14 connected to it as well as the milling head 12 can be set in rotation and at the same time the longitudinal bore 34 and the interior of the shaft sleeve 14 can be subjected to a negative pressure.
Der Fräskopf 12 und die Schafthülse 14 können zusammen mit der Lagerhülse 18 beispielsweise in ein Kniegelenk eingeführt werden. Anschließend wird der Fräskopf über die in der Zeichnung nicht dargestellte Antriebs- und Absaugeinheit in Drehung versetzt, so daß mit seiner Hilfe, wie nachfolgend beschrieben wird, Knochen- und/oder Knorpelgewebe abgetragen werden kann, das aufgrund des durch die Antriebs- und Absaugeinheit hervorgerufenen Unterdrucks über die seitlichen Öffnungen 16 in die Schafthülse 14 und durch diese hindurch in Richtung auf das distale Ende des Kupplungsteils 28 gesaugt wird.The milling head 12 and the shaft sleeve 14 can be inserted together with the bearing sleeve 18 into a knee joint, for example. The milling head is then rotated via the drive and suction unit (not shown in the drawing) so that, as described below, bone and/or cartilage tissue can be removed, which is sucked into the shaft sleeve 14 via the side openings 16 and through it in the direction of the distal end of the coupling part 28 due to the negative pressure caused by the drive and suction unit.
Der Fräskopf 12 ist in den Figuren 2 und 3 vergrößert dargestellt. Er ist im vorliegenden Fall konisch ausgebildet und verjüngt sich in distaler Richtung, er könnte jedoch auch eine andere rotationssymmetrische Ausgestaltung aufweisen und zum Beispiel zylindrisch ausgebildet sein. In Umfangsrichtung gleichmäßig verteilt sind eine Vielzahl jeweils keilförmig ausgestalteter und sich in axialer Richtung längs des Fräskopfes 12 erstreckender Schneiden 40 angeordnet. Im Bereich der Schneiden 40 ist in den Fräskopf 12 eine diesen wendel- oder schraubenlinienförmig umgebende Spanbrechernut 42 eingeformt, die in dem in Figur 2 dargestellten Beispiel den Fräs-The milling head 12 is shown enlarged in Figures 2 and 3. In the present case, it is conical and tapers in the distal direction, but it could also have another rotationally symmetrical design and be cylindrical, for example. A large number of cutting edges 40, each of which is wedge-shaped and extends in the axial direction along the milling head 12, are evenly distributed in the circumferential direction. In the area of the cutting edges 40, a chip breaker groove 42 is formed in the milling head 12, which surrounds it in a spiral or helical manner and, in the example shown in Figure 2, forms the milling head.
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kopf 12 insgesamt viermal umläuft. Die Spanbrechernut 42 ist
U-förmig ausgebildet mit im wesentlichen radial abstehenden
Seitenwänden 44 und 46 und einem praktisch tangential verlaufenden Boden 48.head 12 rotates four times in total. The chip breaker groove 42 is
U-shaped with essentially radially projecting
Side walls 44 and 46 and a practically tangential bottom 48.
Durch die wendelförmig verlaufende Spanbrechernut 42 werden
die Schneiden 40 in axialer Richtung in einzelne, jeweils
durch die Seitenwände 44 und 46 der Spanbrechernut 42 begrenzte
Zähne 50 unterteilt. Wie insbesondere aus Figur 3
deutlich wird, entspricht die Tiefe der Spanbrechernut 42 ungefähr der halben Tiefe der Schneiden 40.The spiral chip breaker groove 42 ensures
the cutting edges 40 in the axial direction into individual, each
limited by the side walls 44 and 46 of the chip breaker groove 42
Teeth 50. As can be seen particularly from Figure 3
As can be seen, the depth of the chip breaker groove 42 corresponds approximately to half the depth of the cutting edges 40.
Wird der Fräskopf 12 um seine Längsachse in Drehung versetzt
und gegen abzutragendes Körpergewebe, beispielsweise gegen
einen Knorpel oder einen Knochen, gedrückt, so können die radial abstehenden Zähne 50 in das abzutragende Körpergewebe
eingreifen, so daß dieses abgelöst wird. Das abgetragene Körpergewebe sammelt sich in der wendelförmig ausgebildeten
Spanbrechernut 42 und wird in Richtung auf das proximale Ende des Fräskopfes 12 befördert und in diesem Bereich über die
seitlichen Öffnungen 16 abgesaugt.If the milling head 12 is rotated about its longitudinal axis
and against body tissue to be removed, for example against
a cartilage or a bone, the radially protruding teeth 50 can penetrate into the body tissue to be removed.
so that it is removed. The removed body tissue collects in the spiral-shaped
Chip breaker groove 42 and is transported towards the proximal end of the milling head 12 and in this area over the
side openings 16.
Wie aus Figur 2 deutlich wird, ist die Breite der Spanbrechernut,
d.h. der Abstand zwischen den Seitenwänden 44 und 46 der Nut 42, größer als die Breite der Zähne 50. Diese Dimensionierung
der Spanbrechernut 42 hat sich als besonders wirksam erwiesen, d.h. mittels einer derartigen Ausgestaltung des
Fräskopfes 12 lassen sich bei geringer Andruckskraft hohe Abtragsleistungen erzielen.As can be seen from Figure 2, the width of the chip breaker groove,
ie the distance between the side walls 44 and 46 of the groove 42, greater than the width of the teeth 50. This dimensioning
the chip breaker groove 42 has proven to be particularly effective, ie by means of such a design of the milling head 12, high removal rates can be achieved with low contact pressure.
Claims (9)
durch die hindurch das abgetragene Knochen- und/oder
Knorpelgewebe absaugbar ist.7. Surgical milling cutter according to one of the preceding claims, characterized in that the milling head (12) is held at the distal end of a shaft sleeve (14),
through which the removed bone and/or
Cartilage tissue can be suctioned off.
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