WO1990007908A1

WO1990007908A1 - Acetabulumfräser

Info

Publication number: WO1990007908A1
Application number: PCT/EP1990/000072
Authority: WO
Inventors: Klaus-Dieter Schelhas
Original assignee: Bristol-Myers Squibb Company
Priority date: 1989-01-13
Filing date: 1990-01-13
Publication date: 1990-07-26
Also published as: JPH03503252A; CA2025237A1; DE8900331U1; EP0404920A1

Abstract

Es wird ein Acetabulumfräser (10) angegeben, der zum Ausfräsen insbesondere des menschlichen Beckenknochen-Acetabulums vor dem Einsetzen einer künstlichen Hüftgelenkspfanne dient. Der Acetabulumfräser enthält einen Fräskopf (12) an einem Stiel (13) und mindestens einen schneckenförmig um die Stielachse verlaufenden Frässteg (14), der mit Fräseinrichtungen versehen ist. Die Aussenkante des Frässteges ist von einem Abschnitt einer Kugelfläche begrenzt, dessen Rotationsachse mit der Stielachse fluchtet.

Description

- / -

ACETABULUMFRÄSER

B e s c h r e i b u n g

Die Erfindung betrifft einen Acetabulumfräser zum Ausfräsen des Beckenknochen-Acetabulums vor dem Ein¬ setzen einer künstlichen Hüftgelenkspfanne, mit ei¬ nem im wesentlichen kalottenförmigen Fräskopf am En¬ de eines mit der Symmetrieachse des Fräskopfes fluchtenden Stiels.

Wenn beim Ersatz zerstörter Hüftgelenke im Acetabu¬ lum des Beckenknochens eine künstliche Hüftgelenks¬ pfanne verankert werden soll, muß dafür eine ent¬ sprechende Aufnahme geschaffen werden. Diese stellt der behandelnde Chirurg während der entsprechenden Operation her; dabei kommt es darauf an, daß die Ausfräsung möglichst genau passend und so beschaf¬ fen ist, daß die Hüftgelenkspfanne sich störungs¬ frei einsetzen und sicher befestigen läßt. Zur Schaffung der Aufnahme wird ein Acetabulumfräser verwendet, der üblicherweise einen im wesentlichen kalottenförmigen Raffelfräskopf aufweist. Solche Raffelfräser sind beispielsweise aus der europä¬ ischen Patentanmeldung 139 356 und dem deutschen Ge¬ brauchsmuster G 87 09 738 bekannt.

Der Raffelfräser erzeugt die Aufnahme-Ausfräsung durch die Raffeln, d. h. die über seine Außenum- fangsfl che vortretenden scharfkantigen Vorsprünge. Diese sind in geeigneter, gestaffelter Weise über die Oberfläche verteilt. Solche Raffelfräser sind jedoch schlecht zu zentrieren. Außerdem ist die Oberfläche der erzeugten Ausfräsung nicht gleich¬ mäßig, da die Raffeln ringförmige Riefen hinterlas¬ sen.

Aufgabe der Erfindung ist es demgegenüber, einen Acetabulumfräser der eingangs genannten Art zu schaffen, der in einfacher Weise die Erzeugung von Aufnahme-Ausfräsungen mit ebenmäßig glatter Oberflä¬ che gestattet und sich gut zentrieren läßt.

Zur Lösung dieser Aufgabe dient die Merkmalskombi¬ nation des Anspruches 1.

Der erfindungsgemäße Acetabulumfräser hat keine Raf¬ feln, sondern vielmehr einen schneckenartig über seine Außenfläche verlaufenden Frässteg mit Fräs¬ einrichtungen. Bei jeder vollen Umdrehung des Acetabulumfräsers wird daher die gesamte zu bear¬ beitende Oberfläche des Acetabulums gleichmäßig von den Fräseinrichtungen überstrichen. Die Ausbildung von Riefen ist ausgeschlossen. Die so erzeugte Ober¬ fläche ist völlig glatt und ebenmäßig. Gleichzeitig läßt sich der erfindungsgemäße Acetabulumfräser gut zentrieren.

Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Acetabu¬ lumfräsers liegt darin, daß die zwischen den benach¬ barten Schneckengängen des Frässtegs liegenden Ober¬ flächenbereiche als Spannuten wirken, so daß die Späne leicht und störungsfrei abgeführt werden.

Der Acetabulumfräser -läßt sich wahlweise mit einem oder mehreren Frässtegen ausbilden, wobei gegenwär¬ tig eine Ausbildung mit zwei Frässtegen bevorzugt wird.

Die Fräseinrichtungen, die der Frässteg aufweist, umfassen im einfachsten Fall nur eine scharfe Außen¬ kante, die das Acetabulummaterial bei der Drehung des Fräsers abtrennt. Die Wirkung läßt sich jedoch in vorteilhafter Weise erhöhen, wenn der Frässteg an einer Umfangsflache und der dieser benachbarten, in Vortriebsrichtung weisenden Seite des Stegs mit einer Hartmaterialkornbeschichtung versehen wird. Insbesondere bevorzugt wird hierfür eine Diamant- kornbeschichtung.

Zur Verbesserung der Spanabführung läßt sich ein Spülfluid-Zuführkanal vorsehen, der durch den Stiel des Acetabulumfräsers verläuft, beispielsweise in Form einer Axialbohrung, und der in der Fräskopf- Außenfläche mündet.

Insbesondere beim Arbeiten mit Spülfluid ist es vor¬ teilhaft, den Fräskopf als Kalottenschale auszubil¬ den, wobei sich von der Rückseite des Acetabulumfrä¬ sers her in Vortriebsrichtung eine Ausnehmung bzw. Ausdrehung entlang dem Stiel in den Fräskopf hinein erstreckt. Dies gibt die Möglichkeit, die Kalotten¬ schale mit Durchbrechungen zu versehen, durch die zur Außenseite des Fräskopfes geführtes Spülfluid abfließen kann, wobei es Späne mitführt. So müssen die Späne nicht über die gesamte Länge der Spannut wandern, sondern werden schnell und wirksam aus dem Bearbeitungsbereich entfernt. - -

Ein weiterer Vorteil dieser Ausgestaltung des Aceta- bulumfräsers liegt im verringerten Gewicht.

Im folgenden werden bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Darin zeigen:

Fig. 1 eine schematische Seitenansicht einer ersten Ausführungsform des Acetabulum- fräsers;

Fig. 2 einen vergrößerten, teilweise weggebro¬ chenen Ausschnitt des Fraskopfes gemäß Fig. 1 und 3;

Fig. 3 eine zweite bevorzugte Ausführungsform in schematischer Seitenansicht und

Fig. 4 eine dritte, besonders bevorzugte Aus¬ führungsform in schematischer Seiten¬ ansicht.

Der in Fig. 1 gezeigte Acetabulumfräser 1 hat einen im wesentlichen halbkugelförmigen Fräskopf 2 am En¬ de eines mit der Symmetrieachse des Fräskopfes 2 fluchtenden Stieles 3. Fräskopf 2 und Stiel 3 sind aus Vollmaterial gedreht.

Über die Außenfläche des Fräskopfes 2 verläuft schneckenförmig ein Frässteg 4, der von der Außen¬ fläche des Fräskopfes 2 auswärts vortritt. Der Fräs¬ steg 4 beginnt nahe des Poles 9 des Fräskopfes 2 und endet an der dem Stiel 3 zugewandten Seite des Fräskopfes 2. Zwischen benachbarten Schneckengängen des Frässteges 4 liegt eine Spannut 8, die auf die¬ se Weise ebenfalls vom Pol 9 ausgehend schneckenar¬ tig über die Außenfläche des Fräskopfes 2 läuft. -. -

Statt eines Frässtegs könnten auch zwei oder mehr solcher Frässtege vorgesehen werden, d. h. der Fräs¬ kopf 2 kann mehrgängig ausgebildet werden.

An der Außenseite des Frässteges 4 sind Fräseinrich¬ tungen vorgesehen, die bei der Benutzung des Aceta¬ bulumfräsers 1 den Materialabtrag bewirkt. Diese können im einfachsten Fall von einer scharfen schneidenden Außenkante des Frässteges gebildet wer¬ den.

Vorzugsweise wird jedoch die in Fig. 2 vergrößert schematisch dargestellte Ausführung der Fräseinrich¬ tung verwendet, bei der der Frässteg 4 eine 0,1 mm bis 2 mm breite Umfangsfläche 6 hat, die mit der in Vortriebsrichtung des Acetabulumfräsers 1 benachbar¬ ten Seite des Frässteges 4 eine Fräskante 5 bildet. Auf der Umfangsfläche 6 und der in Vorschubrichtung benachbarten Seite des Frässteges 4 (die auch als Endbereich der zugeordneten Spannut 8 angesehen werden kann), ist eine Hartmaterialkornbeschichtung 7 aufgebracht. Neben anderen Hartmaterialien, bei¬ spielsweise Bornitrid, Wolframkarbid u. dgl., eig¬ net sich hierfür insbesondere synthetisches Diamant¬ material geeigneter Korngröße. Die Hartmaterial¬ korn-, insbesondere DiamantkornbeSchichtung 7 wird in bekannter Weise mit der Oberfläche des Fräs¬ kopfes 2 verbunden.

Die in Fig. 3 schematisch gezeigte zweite Ausfüh- rungsform der Erfindung hat einen im Grundsatz ähn¬ lichen Aufbau wie die bereits anhand Fig. 1 be- b -

schriebene Ausführungsform. Auch hier hat der Aceta¬ bulumfräser 10 einen im wesentlichen halbkugelförmi¬ gen Fräskopf 12 am Ende eines mit der Symmetrieach¬ se des Fräskopfes 12 fluchtenden Stiels 13. Ein Frässteg 14 verläuft über die Außenfläche des Fräs¬ kopfes 12 in der oben bereits anhand Fig. 1 be¬ schriebenen Weise und bildet so eine Spannut 18. Die Fräseinrichtungen des FräsSteges 14 entsprechen den anhand Fig. 1 und 2 bereits behandelten.

Diese zweite Ausführungsform hat zur verbesserten Spanabführung einen Spülfluid-Zuführkanal, mit dem Spülfluid beim Betrieb des Acetabulumfräsers 10 zur Außenfläche des Fräskopfes 12 zugeführt werden kann. Den Zuführkanal bildet eine mittige Axialboh¬ rung 22, die sich vom freien Ende her in den Stiel 13 hinein erstreckt und dicht oberhalb des Poles 19 des Fräskopfes 12 endet. Von diesem Ende der Axial¬ bohrung 22 gehen zwei einander gegenüberliegende Stichbohrungen 24 aus, die schräg zur Achse des Stieles 13 verlaufen und nahe am Pol 19 innerhalb der Spannut 18 in die Außenfläche des Fräskopfes 12 münden. Alternativ könnte die Axialbohrung geradli¬ nig bis zur Außenfläche durchgehen und folglich am Pol münden; damit sich die Bohrung im Betrieb nicht durch einen Materialkern zusetzt, wird sie^*im Mün- dungsbereich mit einer Schneide ausgestattet, die dieses Material abtrennt.

Ohne weitere Maßnahmen würde schon dieser Zuführka¬ nal 22, 24 eine gegenüber der Ausführungsform gemäß Fig. 1 verbesserte Spanabführung bewirken. Dabei würde das Spülfluid im wesentlichen entlang der Spannut 18 abfließen. - ? -

Um eine demgegenüber noch verbesserte Spanabführung zu erhalten, ist bei der zweiten bevorzugten Ausfüh¬ rungsform der Fräskopf 12 von der Rückseite, d. h. vom Stiel 13 her mit einer Ausdrehung 20 versehen, so daß der Fräskopf 12 von einer Kalottenschale ge¬ bildet wird. Die Ausdrehung 20 öffnet sich entgegen der Vortriebsrichtung des Acetabulumfräsers 10. In¬ nerhalb der Spannut 18 sind mehrere Durchbrechungen 26 vorgesehen, die die Außenfläche des Fräskopfes 12 mit der Ausdrehung 20 verbinden. So kann das Spülfluid durch die Durchbrechungen 26 in die Aus¬ drehung 20 abfließen, was eine beschleunigte und vermehrte Spanabführung aus dem Arbeitsbereich be¬ wirkt.

Fig. 4 zeigt eine Seitenansicht einer weiteren Aus¬ führungsform des Acetabulumfräsers. Am Ende des Stieles 3 ist wiederum der Fräskopf 12 angeordnet. Der Frässteg 14 ist schneckenförmig ausgebildet und besitzt eine Außenkante, die von einem Abschnitt ei¬ ner Kugelfläche 30 begrenzt ist. Die Rotationsachse des Kugelabschnittes fluchtet mit der Stielachse 3a.

Die Außenkante 14a des Frässteges 14 ist geschärft, um den Fräsvorgang im Knochenmaterial zu erleich¬ tern. Auf dem Frässteg ist eine Beschichtung aus Hartmaterial, bevorzugt Diamantkorn 7 vorgesehen.

Der Stiel 3 ist als Hohlstiel ausgebildet, der am Pol 9 des Fräskopfes 12 mit einer Wand 3b verschlos¬ sen ist, durch die eine Spülöffnung 38 zur Abgabe von Spülflüssigkeit hindurchläuft, um den Arbeitsbe- - e-

reich von abgefrästen Knochenpartikeln freizuhal¬ ten. Vorgesehen sind ferner zwischen den einzelnen Gängen des Frässteges 14 Durchbrechungen 40 in der Wand des Stieles 3, welche zum Absaugen der abge¬ frästen Knochenpartikel dienen sollen.

Der Frässteg läuft am Pol 9 des Fräskopfes 12 mit einem Quersteg 32 aus, welcher quer zur Stielachse 3a verläuft und an seinen beiden Seitenflächen so¬ wie an der Unterseite Diamantkorn 7 besitzt, um den Pol des Acetabulums wirksam auszufrasen.

Claims

AcetabulumfräserA n s p r ü c h e

1. Acetabulumfräser zum Ausfräsen des Beckenkno- chen-Acetabulums vor dem Einsetzen einer künstli¬ chen Hüftgelenkspfanne, mit einem im wesentlichen kalottenförmigen Fräskopf am Ende eines mit der Symmetrieachse des Fräskopfes fluchtenden Stiels, dadurch gekennzeichnet, daß über die Außenfläche des Fräskopfes (2, 12) von der Nähe seines Poles (7) ausgehend schneckenartig wenigstens ein aus¬ wärts vortretender Frässteg (4, 14) verläuft, der mit Fräseinrichtungen (5, 7) versehen ist.

2. Acetabulumfräser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen zwei benachbar¬ ten Schneckengängen eine Spannut (8, 18) ausgebil¬ det ist.

3. Acetabulumfräser nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Fräseinrichtungen am Frässteg eine scharfe, freie Außenkante des Fräs¬ stegs umfassen.

4. Acetabulumfräser nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Fräseinric tungen am Frässteg (4, 14) eine, insbesondere zwischen 0,1 m und 2 mm breite, Umfangsfläche (6) des Frässtegs (4, 14) umfassen, die mit der in Vortriebsrichtung des Acetabulumfräsers (1, 10) benachbarten Seite des FräsStegs (4, 14) eine Fräskante' (5) bildet.

5. Acetabulumfräser nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Fräseinrichtungen am Frässteg (4, 14) eine Hartmaterialkornbeschich- tung (7), insbesondere eine Diamantkornbeschichtung (7) umfassen.

6. Acetabulumfräser nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Hartmaterialkornbe- schichtung (7) auf einer Umfangsfläche (6) und der dieser in Vortriebsrichtung des Acetabulumfräsers (1, 10) benachbarten Seite des Frässtegs (4, 14) vorgesehen ist. - / l -

7. Acetabulumfräser nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß durch den Stiel (13) ein Spülfluid-Zuführkanal (22, 24) verläuft, der in der Fräskopf-Außenfläche mündet.

8. Acetabulumfräser nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Zuführkanal von einer geradlinig durchgehenden axialen Bohrung in Stiel und Fräskopf gebildet wird, in deren Mündung am Pol des Fräskopfes eine Schneide vorgesehen ist, die eine Verstopfung der Mündung verhindert.

9. Acetabulumfräser nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Zuführkanal von ei¬ ner axialen Bohrung (22) im Stiel (13) und wenig¬ stens einer in diese und in die Fräskopf-Außenflä¬ che mündenden Stichbohrung (24) gebildet wird, wo¬ bei die Stichbohrung (24) vom Pol (19) beabstan¬ det, vorzugsweise in einer Spannut (18), in die Außenfläche mündet.

10. Acetabulumfräser nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Fräskopf (2, 12) und ggf. der Stiel (3, 13) des Acetabulumfräsers (1, 10) aus Vollmaterial gearbeitet sind.

11. Acetabulumfräser nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Fräskopf (12) als Kalottenschale ausgebildet und zwischen dieser und - 11 -

dem Stiel (13) eine Ausnehmung bzw. Ausdrehung (20) vorgesehen ist, die sich entgegen der Vortriebsrich¬ tung öffnet.

12. Acetabulumfräser nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß in der Kalottenschale des Fräskopfes (12) , insbesondere in den zwischen benachbarten Frässtegen (14) liegenden Spannuten (18) , Durchbrechungen (26) vorgesehen sind, die die Außenfläche des Fräskopfes (12) mit der Ausnehmung bzw. Ausdrehung (20) verbinden.

13. Acetabulumfräser zum Ausfräsen des Beckenkno- chen-Acetabulums vor dem Einsetzen einer künstli¬ chen Hüftgelenkspfanne, mit einem Fräskopf am Ende eines Stiels, dadurch gekennzeichnet, daß der Fräskopf (12) we¬ nigstens einen schneckenförmig um die Stielachse (3a) verlaufenden Frässteg (14) enthält, der mit Fräseinrichtungen (5, 7) versehen ist, und dessen Außenkante von einem Abschnitt einer Kugelfläche (30) begrenzt ist, dessen Rotationsachse mit der Stielachse (3a) fluchtet oder zusammenfällt.

14. Acetabulumfräser nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenkante (14a) des Frässtegs (14) geschärft ist.

15. Acetabulumfräser nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Fräseinrichtungen am Frässteg (14) eine Beschichtung aus Hartmate¬ rial, insbesondere aus Diamantkorn (7) umfassen.

16. Acebulumfräser nach einem der Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Stiel (3) als Hohl¬ stiel ausgebildet ist, bis zum Pol des Fräskopfes (12) verläuft und am Pol (9) des Fräskopfes (12) eine Spülöffnung (38) zur Abgabe eines Spülfluids enthält.

17. Acetabulumfräser nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Wand des Stiels (3) zwischen den Frässtegen (14) Durchbrechungen (40) zum Absaugen von Knochenpartikeln enthält.

18. Acetabulumfräser nach einem der Ansprüche 13 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß der Frässteg (14) am Pol (9) des Fräskopfes (12) in einem quer zur Stielachse (3a) verlaufenden Quersteg (32) ausläuft,