DE4414903A1 - Chirurgisches Instrument - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein chirurgisches Instrument mit einem rohrförmigen Schaft und mit einer in diesem um die Schaftachse drehbar gelagerten, stab- oder rohrförmigen Antriebswelle, die am vorderen Ende des Schafts ein Werk­ zeug trägt und am hinteren Ende des Schafts mit einem mo­ torischen Antrieb verbunden ist.

Derartige chirurgische Instrumente werden insbesondere in der Arthroskopie eingesetzt, um durch sehr kleine Körper­ öffnungen hindurch ein rotierendes Werkzeug in den Körper einführen zu können, mit dem im Inneren des Körpers Schneid- und Fräsvorgänge ausgeführt werden können. Der­ artige Instrumente sind beispielsweise als "Shaver" im Handel.

Diese Instrumente haben sich sehr gut bewährt. Insbeson­ dere lassen sich die Werkzeuge durch die motorischen An­ triebe, beispielsweise durch Elektromotore, hervorragend steuern, so daß die Drehzahl jeweils dem Bedarf angepaßt gewählt werden kann. Allerdings hat sich dabei herausge­ stellt, daß in seltenen Fällen Beschädigungen des Werk­ zeugs auftreten können, wenn nämlich das Werkzeug am Drehen gehindert wird, beispielsweise durch ein Verklemmen des Werkzeugs am Knochen. In diesen Fällen kann der mo­ torische Antrieb das Werkzeug beschädigen, insbesondere kann das Werkzeug von der Antriebswelle abgebrochen wer­ den. Dies ist natürlich unbedingt zu vermeiden, da bei einer derartigen Beschädigung des Werkzeugs Teile des Werkzeugs oder das gesamte Werkzeug in der behandelten Körperhöhle verbleiben und dann operativ entfernt werden müssen.

Es ist Aufgabe der Erfindung, ein gattungsgemäßes chirur­ gisches Instrument so auszugestalten, daß die geschilderte Gefahr vermieden wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein chirurgisches Instrument der eingangs beschriebenen Art gelöst, das ge­ kennzeichnet ist durch eine Drehmomentbegrenzung des An­ triebs oder der Verbindung zwischen Antrieb und Antriebs­ welle.

Damit wird die Ursache einer solchen möglichen Beschädi­ gung des Werkzeugs beseitigt, es wird nämlich dafür ge­ sorgt, daß auf die Antriebswelle und das an ihr gehaltene Werkzeug gar kein Drehmoment ausgeübt werden kann, das groß genug wäre, um eine Beschädigung des Werkzeugs oder ein Abbrechen des Werkzeugs hervorzurufen.

Bei einer ersten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, daß der Antrieb als Elektromotor mit einer elektronisch arbeitenden Leistungsregelung ausgebildet ist, die die maximal aufnehmbare Leistung des Elektromo­ tors begrenzt. Derartige Leistungsbegrenzungsschaltungen sind an sich bekannt, beispielsweise kann dies durch Messung des Motorstroms geregelt werden. Eine solche Lei­ stungsregelung begrenzt das maximal vom Motor abgebbare Drehmoment, und dies wird dann so gewählt, daß es unter­ halb des Drehmoments liegt, das zu einer Beschädigung des Werkzeugs führen könnte.

Bei einer anderen Ausführungsform ist vorgesehen, daß zwischen Antrieb und Antriebswelle eine Kupplung angeord­ net ist, die den Kraftschluß zwischen Antrieb und An­ triebswelle beim Überschreiten eines Maximaldrehmoments zwischen Antrieb und Antriebswelle unterbricht. Eine solche Ausgestaltung ist insbesondere dann von Vorteil, wenn ein Motor verwendet wird, der ein höheres Drehmoment abgeben kann und der keine entsprechende elektronische Leistungsbegrenzung aufweist.

Beispielsweise kann die Kupplung als Rutschkupplung oder als Magnetkupplung ausgebildet sein, beim Überschreiten eines bestimmten Drehmoments tritt ein Rutschen oder ein Gleiten gegen die Magnetkraft auf, das maximal übertrag­ bare Drehmoment wird dadurch begrenzt.

Bei einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, daß die Kupplung als Klauenkupplung ausgebildet ist und mindestens ein Teil umfaßt, das beim Überschreiten eines maximalen Drehmoments durch axiale Verschiebung einen Formschluß zwischen Antrieb und Antriebswelle aufhebt. Vorzugsweise wird dadurch das axial verschiebliche Teil durch eine Fe­ der in eine den Formschluß herstellende Position verscho­ ben. Dadurch ergibt sich eine mechanisch sehr einfache Möglichkeit, das maximale Drehmoment zu begrenzen.

Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist vorge­ sehen, daß zwischen Antrieb und Antriebswelle eine Soll­ bruchstelle angeordnet ist, deren Festigkeit geringer ist als die der Antriebswelle und des Werkzeugs. Damit erfolgt eine Zerstörung des Übertragungsstrangs beim Überschreiten eines maximalen Drehmoments, und zwar gezielt an einer Stelle außerhalb des Körpers, nämlich zwischen Antrieb und Antriebswelle. Bei dieser Ausführungsform kann erst weitergearbeitet werden, wenn die Unterbrechung im Bereich der Sollbruchstelle wieder behoben wird, das heißt dem Operateur wird auf diese Weise sehr deutlich, daß die Un­ terbrechung außergewöhnlich war und besondere Maßnahmen erfordert, um eine Verletzung oder eine Beschädigung des Instruments zu vermeiden.

Insbesondere kann die Sollbruchstelle in einem Verbin­ dungsglied angeordnet sein, das zwischen Antrieb und An­ triebswelle eingesetzt ist. Es ist dadurch allein durch Auswechseln dieses Verbindungsglieds möglich, das Instru­ ment wieder in einen Arbeitszustand zu bringen.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform weist das Verbin­ dungsglied axiale Vorsprünge auf, die in axiale Aus­ nehmungen des Antriebs und/oder der Antriebswelle ein­ greifen und beim Überschreiten eines maximalen Drehmoments abbrechen.

Das Verbindungsglied kann beispielsweise aus Kunststoff bestehen.

Diese Ausgestaltung hat den Vorteil, daß auch bereits vor­ handene chirurgische Instrumente einfach umgerüstet werden können, es genügt nämlich, beispielsweise den hintersten Teil der Antriebswelle so auszubilden, daß zwischen diese und den Antrieb noch ein Verbindungsglied eingesetzt wer­ den kann.

Die nachfolgende Beschreibung bevorzugter Ausführungsfor­ men der Erfindung dient im Zusammenhang mit der Zeichnung der näheren Erläuterung. Es zeigen:

Fig. 1: eine schematische Seitenansicht des hinteren Endes einer Antriebswelle eines arthrosko­ pischen chirurgischen Instruments mit einer Klauenkupplung zur Ankopplung an einen An­ trieb;

Fig. 2: eine Schnittansicht längs Linie 2-2 in Fig. 1;

Fig. 3: ein anderes bevorzugtes Ausführungsbeispiel des rückwärtigen Endes einer Antriebswelle mit eingesetztem Verbindungsteil und

Fig. 4: eine Schnittansicht längs Linie 4-4 in Fig. 3.

In der Zeichnung sind nur Teile eines chirurgischen In­ struments dargestellt, welches an sich bekannt ist. Ein solches chirurgisches Instrument umfaßt einen rohrförmi­ gen, länglichen Schaft, in dem eine Antriebswelle um die Längsachse des Schafts drehbar gelagert ist. Diese An­ triebswelle wird häufig als an der Innenwand des Außen­ rohrs anliegendes Innenrohr ausgebildet und trägt an seinem vorderen Ende, das teilweise aus dem Schaft hervor­ stehen kann, ein Werkzeug, beispielsweise eine seitliche Schneide, die mit einer seitlichen Schneide des äußeren Schafts zusammenwirkt, oder einen Fräskopf, der aus dem Schaft hervorsteht.

Am rückwärtigen Ende des Schafts ist die Antriebswelle mit einem Antrieb verbunden, beispielsweise einem Elektromo­ tor, der sich vorzugsweise in einem Griffteil befindet. Dieses schließt sich unmittelbar an den Schaft an, so daß der Schaft mit Hilfe dieses Griffteils an die gewünschte Operationsstelle herangeführt werden kann. Derartige In­ strumente, die auch als Shaver oder Fräser bekannt sind, werden beispielsweise in der Arthroskopie eingesetzt, um an Kniegelenken operative Eingriffe vorzunehmen, ohne dazu die Operationsstelle in großem Umfange eröffnen zu müssen.

Bei dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel ist das rückwärtige Ende einer Antriebswelle 1 eines solchen Instruments dargestellt, welche am hinteren Ende aus einem Anschlußteil 2 hervorsteht, das seinerseits mit dem rück­ wärtigen Ende des Schafts 3 verbunden ist. Diese Teile sind in der Zeichnung nur sehr schematisch dargestellt.

Die aus dem Anschlußteil hervorstehende Antriebswelle 1 trägt am rückwärtigen Ende einen klauenförmigen Vorsprung 4 mit schrägen Seitenwänden 5, der in eine Ausnehmung 6 eines Mitnehmers 7 eingreift; dieser wird durch einen nicht dargestellten Elektromotor in Drehung um seine Längsachse und um die Längsachse der Antriebswelle 1 ver­ setzt und verdreht dabei die Antriebswelle 1.

Das Drehmoment wird dabei über die Ausnehmung 6 und den in diese eingreifenden Vorsprung 4 übertragen, dieser Vor­ sprung erstreckt sich diametral über die Stirnseite 8 der Antriebswelle 1, der Vorsprung 4 und die Ausnehmung 6 bilden somit gemeinsam eine Klauenkupplung.

Der Mitnehmer 7 ist in Richtung des Doppelpfeils A in Fig. 1 axial verschieblich gelagert und wird durch eine in der Zeichnung nur schematisch dargestellte Feder 9 gegen die Antriebswelle 1 gedrückt. Der Elektromotor und der Mitnehmer 7 befinden sich normalerweise in dem Handstück des chirurgischen Instruments, dieses ist in der Zeichnung nicht dargestellt.

Im normalen Betrieb bleibt der Kraftschluß zwischen Mit­ nehmer 7 und Antriebswelle 1 erhalten, die Drehbewegung des Mitnehmers 7 wird damit unmittelbar auf die Antriebs­ welle 1 übertragen.

Erfährt die Antriebswelle 1 eine besonders große Halte­ kraft, so steigt das Drehmoment an, das im Bereich der durch den Vorsprung 4 und die Ausnehmung 6 gebildeten Drehkupplung übertragen werden muß. Überschreitet dieses Drehmoment einen bestimmten Wert, so gleitet der Mitnehmer 7 an der schrägen Seitenwand 5 des Vorsprungs 4 entlang und wird gegen die Wirkung der Feder 9 von der Antriebs­ welle 1 entfernt, und zwar so weit, bis der Eingriff des Vorsprungs 4 in die Ausnehmung 6 aufgehoben wird. Dadurch wird auch der Kraftfluß zwischen Antrieb und Antriebswelle 1 unterbrochen, das heißt diese Klauenkupplung wirkt als Drehmomentbegrenzer. Obwohl der Elektromotor weiter läuft, wird nur ein von der Geometrie der Elemente abhängiges Drehmoment auf die Antriebswelle 1 übertragen, so daß eine Beschädigung der Antriebswelle 1 oder des Werkzeugs mit Sicherheit vermieden werden kann.

Es wäre natürlich auch möglich, daß bei einer abgewandel­ ten Ausführungsform, die in der Zeichnung nicht darge­ stellt ist, nicht der Mitnehmer 7 axial verschieblich ist, sondern die Antriebswelle 1 oder ein mit dieser zusammen­ wirkendes Kupplungsglied, das dann durch eine entsprechen­ de Feder an der Antriebswelle 1 oder am Anschlußteil 2 ge­ gen den Mitnehmer 7 angedrückt wird. Auch in diesem Falle wäre eine Trennung der Drehmomentübertragung bei Über­ schreiten eines bestimmten Drehmoments möglich.

Das anhand der Fig. 1 und 2 beschriebene Ausführungs­ beispiel gibt nur schematisch die mögliche Konstruktion einer solchen Klauenkupplung wieder, konstruktiv sind dem Fachmann eine Reihe von Möglichkeiten an die Hand gegeben, hier unter Verwendung des beschriebenen Prinzips günstige Lösungen zu realisieren.

Bei dem Ausführungsbeispiel der Fig. 3 und 4 ist die Antriebswelle 1 im Bereich ihres hinteren Endes als Ein­ steckhülse 10 mit einer zentralen Einstecköffnung 11 aus­ gebildet, die im Bereich ihres Bodens in eine zentrale Öffnung 12 mit kleinerem Durchmesser übergeht, an die sich radial nach außen um jeweils 120° (180°) in Umfangsrichtung gegeneinander versetzte Erweiterungen 13 anschließen.

In die Einstecköffnung 11 ist ein Verbindungsteil 14 ein­ geschoben, das mit einem zentralen Zapfen 15 in die zen­ trale Öffnung 12 hineinragt. An dem Verbindungsteil 14, das im wesentlichen kreiszylinderförmig ausgebildet ist und aus Kunststoff bestehen kann, sind drei Vorsprünge 16 angeformt, die parallel zum Zapfen 15 vom Verbindungsteil abstehen und in jeweils eine der Erweiterungen 13 ein­ greifen. Durch diesen Eingriff wird eine drehfeste Verbin­ dung zwischen dem Verbindungsteil 14 und der Antriebswelle 1 hergestellt.

Auf der gegenüberliegenden Seite trägt das Verbindungsteil 14 ähnliche Vorsprünge 17, die in komplementäre Ausneh­ mungen eines in der Zeichnung nicht dargestellten Antriebs eingreifen, so daß auf diese Weise eine Drehverbindung zwischen Antrieb und Antriebswelle hergestellt wird.

Normalerweise wird über diese Drehverbindung ein Drehmo­ ment vom Antrieb auf die Antriebswelle übertragen. Wird die Drehung der Antriebswelle 1 behindert, steigt das übertragene Drehmoment so weit an, bis ein Maximalwert er­ reicht ist. Sobald dies der Fall ist, brechen die Vor­ sprünge 16 am Verbindungsteil 14 ab, dadurch wird die Drehverbindung zwischen Antrieb und Antriebswelle 1 dauer­ haft und plötzlich unterbrochen. Die Vorsprünge 16 bilden also eine Sollbruchstelle im Übertragungsstrang zwischen Antrieb und Antriebswelle.

Wenn eine Unterbrechung dieses Antriebsstrangs eingetreten ist, wird das Handstück von der Antriebswelle abgenommen. Nach Entfernung des zerstörten Verbindungsteils 14 wird ein anderes Verbindungsteil eingesetzt, das dann wieder eine Drehmomentübertragung erlaubt, allerdings nur so lange das Drehmoment unter dem maximal zulässigen Drehmo­ ment bleibt.

Das Ausführungsbeispiel der Fig. 3 könnte auch so abge­ wandelt werden, daß das Verbindungsteil 14 axial ver­ schieblich und drehfest mit dem Schneidwerkzeug verbunden ist, wobei das Verbindungsteil 14 durch eine Feder gegen die Einsteckhülse 10 gedrückt wird. Aufgrund der Formge­ bung der Vorsprünge 17, die an ihrem freien Ende abgerun­ det sind, könnte die Drehverbindung auch dadurch unterbro­ chen werden, daß das Verbindungsteil 14 in axialer Rich­ tung von der Einsteckhülse 10 entfernt wird, wenn das Drehmoment bestimmte Werte übersteigt. Dadurch ergäbe sich ein Lösen der Drehverbindung, in diesem Falle ohne Zer­ störung des Verbindungsteiles 14, d. h. ohne Abbrechen der Vorsprünge 17.

Claims (11)

1. Chirurgisches Instrument mit einem rohrförmigen Schaft und mit einer in diesem um die Schaftachse drehbar gelagerten, stab- oder rohrförmigen An­ triebswelle, die am vorderen Endes des Schafts ein Werkzeug trägt und am hinteren Ende des Schafts mit einem motorischen Antrieb verbunden ist, ge­ kennzeichnet durch eine Drehmomentbegrenzung des Antriebs oder der Verbindung zwischen Antrieb (7) und Antriebswelle (1).

2. Chirurgisches Instrument nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Antrieb als Elektromotor mit einer elektronisch arbeitenden Leistungsre­ gelung ausgebildet ist, die die maximal aufnehm­ bare Leistung des Elektromotors begrenzt.

3. Chirurgisches Instrument nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Antrieb und Antriebs­ welle (1) eine Kupplung angeordnet ist, die den Kraftschluß zwischen Antrieb und Antriebswelle (1) beim Überschreiten eines maximalen Drehmoments zwischen Antrieb und Antriebswelle (1) unterbricht.

4. Chirurgisches Instrument nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplung als Rutschkupp­ lung ausgebildet ist.

5. Chirurgisches Instrument nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplung als Magnetkupp­ lung ausgebildet ist.

6. Chirurgisches Instrument nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplung als Klauenkupp­ lung ausgebildet ist und mindestens ein Teil (7) umfaßt, das beim Überschreiten eines maximalen Drehmoments durch axiale Verschiebung einen Form­ schluß zwischen Antrieb (7) und Antriebswelle (1) aufhebt.

7. Chirurgisches Instrument nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das axial verschiebliche Teil (7) durch eine Feder (9) in eine den Formschluß herstellende Position verschoben wird.

8. Chirurgisches Instrument nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Antrieb und Antriebs­ welle (1) eine Sollbruchstelle angeordnet ist, deren Festigkeit geringer ist als die der An­ triebswelle (1) und des Werkzeugs.

9. Chirurgisches Instrument nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Sollbruchstelle in einem Verbindungsglied (14) angeordnet ist, das zwischen Antrieb und Antriebswelle (1) eingesetzt ist.

10. Chirurgisches Instrument nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Verbindungsglied (14) axial vorstehende Vorsprünge (16) aufweist, die in axiale Ausnehmungen (13) des Antriebs und/oder der Antriebswelle (1) eingreifen und beim Überschrei­ ten eines maximalen Drehmoments abbrechen.

11. Chirurgisches Instrument nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Verbindungsglied (14) aus Kunststoff besteht.