DE3925488A1 - Fraeserausrichtfuehrung fuer osteoplastische chirurgie - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Fräserausrichtführung zur Ver­ wendung in der osteoplastischen Chirurgie, insbesondere bei der Erneuerung eines vollständigen Hüftersatzes.

Durch Fortschritte in der medizinischen Technik ist der operative Ersatz von funktionsgestörten Gelenken eine übli­ che Maßnahme geworden. Ein derartige Austausch- bzw. Er­ satzoperation, die als vollständiger Hüftersatz bezeichnet wird, wird am Kugelgelenk der Hüfte ausgeführt. Der Lang­ zeiterfolg dieser vollständigen Hüftersatzoperationen ist jedoch dadurch begrenzt, daß die aktive Lebenszeit des Empfängers des künstlichen Gelenks oft die Lebensdauer des künstlichen Gelenks selbst übersteigt. Damit nun der Emp­ fänger ein normales Leben führen kann, ist es oft notwen­ dig, eine Erneuerung, d. h. einen Austausch, des künstli­ chen Hüftgelenks durchzuführen.

Im Verlauf der Erneuerungsoperation muß die abgenützte Gelenkkugel mit ihrem tragenden Schaft aus dem Inneren des intramedullären Kanals des Oberschenkelknochens entfernt werden. Das zur Verankerung des Schafts der ursprünglichen Ersatzkugel am Femur verwendete Zementmaterial muß eben­ falls aus dem intramedullären Kanal entfernt werden. Der Zement wird dabei typischerweise durch Fräsen in Axialrich­ tung im intramedullären Kanal aufgebrochen und entfernt. Während dieser Fräsvorgänge ist es sehr wichtig, daß der Fräser richtig ausgerichtet und geführt ist, um eine unge­ wollte Perforation des Femurcortex zu vermeiden.

Es gibt mindestens zwei Verfahren, die beim Stand der Tech­ nik angewandt werden, um den Fräser im intramedullären Kanal zu führen. Bei dem einen Verfahren wird der Fräser einfach von Hand geführt, indem die Lage des Fräsers rela­ tiv zur Mitte des intramedullären Cortex abgeschätzt wird. Wenn der Fräser mittels dieser Freihandtechnik geführt wird, kann es durchaus geschehen, daß der Cortex ungewollt perforiert wird. Eine andere angewandte Technik zum Führen des Fräsers auf einer vorbestimmten Bahn, um eine unerwar­ tete Beschädigung des Femurs zu vermeiden, ist die Fluoro­ skopie. Dieses Verfahren wird jedoch nicht gern angewandt, weil die Gefahr besteht, daß der Patient einer hohen Strah­ lenbelastung ausgesetzt wird. Auch beansprucht die typi­ scherweise sehr große Fluoroskopie-Apparatur zu viel Platz und kann zum Verlust der Sterilität des Operationssaals führen.

Aufgabe der Erfindung ist daher die Bereitstellung einer Vorrichtung, die eine Fräsmaschine bzw. ein Fräswerkzeug exakt auf einer Bahn im intramedullären Kanal eines Femurs führen kann. Dabei soll diese Vorrichtung sicher und bequem in einem Operationssaal anwendbar sein.

Durch die Erfindung wird eine Vorrichtung zum Führen von chirurgischen Fräsern angegeben, die bei der Erneuerung eines vollständigen Hüftersatzes anwendbar ist. Die Aus­ richtvorrichtung ermöglicht ein Führen des Fräsers entlang einer vorbestimmten Fräsbahn im intramedullären Kanal eines Femurs, aus dem Haftzement zu entfernen ist, ohne Beschä­ digung des Femurcortex.

Die Fräserausrichtvorrichtung dient zur Verwendung mit einem Fräser, der einen Griff und einen davon entlang einer Fräserachse ausgehenden Fräserschaft hat, an dessen einem Ende ein Fräswerkzeug od. dgl. befestigt ist. Die Ausricht­ vorrichtung umfaßt eine Ausrichtstange, die an dem Griff befestigt und im wesentlichen parallel zu der Fräserachse und in einem vorbestimmten Abstand davon angeordnet ist. Die Ausrichtstange verläuft vom Fräsergriff nach vorn. Die Ausrichtvorrichtung hat ferner eine Klemmeinheit, die an einem Ende eine durch zwei Zinken begrenzte Öffnung vor­ bestimmter Weite aufweist. Diese Öffnung und die Zinken umgreifen den Schaft des Femurs im Festsitz. Das andere Ende der Klemmeinheit weist eine zentrale Durchgangsöffnung zur Aufnahme und ungehinderten Durchführung der Ausricht­ stange auf.

Die Ausrichtvorrichtung nach der Erfindung wird so ange­ wandt, daß der Schaft eines Femurs im Festsitz in der Öff­ nung der Klemmeinheit angeordnet wird, so daß die Klemm­ einheit in einer zur Längsachse des Femurs senkrechten Ebene verläuft. Die Mittenachse der Durchgangsöffnung in der Klemmeinheit hat von der Femurachse einen vorbestimmten Abstand. Das Vorderende der parallel zum Fräserschaft posi­ tionierten Ausrichtstange wird dann in der Durchgangsöff­ nung der Klemmeinheit verschiebbar positioniert. Dann kann der Chirurg mit dem Fräsen im intramedullären Kanal des Femurs beginnen, indem ein geeigneter Druck auf den Fräser­ griff ausgeübt und gleichzeitig ein Drehen des Fräser­ schafts und Fräswerkzeugs ausgelöst wird. Während des Fräs­ vorgangs wird das Fräswerkzeug längs einer gewünschten Fräsbahn im intramedullären Kanal des Femurs geführt, wäh­ rend die Ausrichtstange durch die Durchgangsöffnung der Klemmeinheit verläuft. Die Positionierung der Ausricht­ stange in der Durchgangsöffnung der Klemmeinheit trägt dazu bei sicherzustellen, daß der Fräserschaft von der gewünsch­ ten Bahn nicht so weit abweicht, daß eine Beschädigung des Femurs eintreten könnte.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung weist die Klemmeinheit eine einzige Platte mit einer Dicke von ca. 2-5 mm auf. Bevorzugt besteht aber die Klemmeinheit aus zwei identisch ausgebildeten Platten mit einer Dicke von jeweils ca. 2-5 mm. Die Platten sind in einem gegenseitigen Abstand von ca. 0,5-5,0 cm angeordnet und durch ein geeig­ netes Befestigungselement miteinander verbunden, so daß eine Doppelplatten-Klemmeinheit gebildet ist.

Anhand der Zeichnung wird die Erfindung beispielsweise näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine seitliche Perspektivansicht einer Fräs­ maschine mit der daran befestigten Ausricht­ vorrichtung nach der Erfindung;

Fig. 2A eine Vorderansicht einer Einzelplatten-Klemm­ einheit zur Verwendung mit der Ausrichtvor­ richtung von Fig. 1;

Fig. 2B eine Seitenansicht der Klemmeinheit nach Fig. 2A;

Fig. 3A eine Vorderansicht einer aus zwei Platten bestehenden Klemmeinheit;

Fig. 3B eine Seitenansicht der Klemmeinheit von Fig. 3A; und

Fig. 4 eine Perspektivansicht der Fräserausrichtvor­ richtung während einer Operation.

Die Fig. 1-4 zeigen einen konventionellen Fräser 12 in Ver­ bindung mit einer Ausrichtvorrichtung 13 nach der Erfin­ dung. Der Fräser 12 hat einen gleichzeitig als Gehäuse dienenden Griff 14 mit einem Auslösemechanismus 16 zum Betätigen des Fräsers. Ferner verläuft ein Fräserschaft 18 vom Griff 14 längs einer Fräserachse 18 a nach vorn. Am Vorderende des Schafts 18 ist ein Fräswerkzeug 20 lösbar befestigt.

Die am besten aus Fig. 4 ersichtliche Fräserausrichtvor­ richtung 13 umfaßt eine Ausrichtstange 22 und eine Klemm­ einheit (in Fig. 1 nicht gezeigt). Die Ausrichtstange 22 ist an einem oberen Teil des Griffs 14 mittels einer Aus­ richtstangenhalterung 24 so befestigt, daß die Hauptachse 22 a der Ausrichtstange 22 parallel zur Achse 18 a und um einen Abstand D versetzt dazu verläuft.

Die Fig. 2A und 2B zeigen ein Ausführungsbeispiel der Klemmeinheit, wobei die Klemmeinheit 30 eine einzelne Metallplatte mit einer Dicke von ca. 2-5 mm ist.

Ein Unterabschnitt 32 der Klemmeinheit 30 hat einen Be­ reich, der eine Öffnung 31 begrenzt, die zur Festsitzanlage auf der Außenfläche des Oberschenkelknochens dient. Wie gezeigt, weist der die Öffnung begrenzende Bereich Zinken 37 auf. Ein Oberabschnitt 34 der Klemmeinheit 30 ist mit dem Unterabschnitt 32 einstückig ausgeführt und hat eine mittige Durchgangsöffnung 36 zur Aufnahme der Ausricht­ stange 22. Der Mittelpunkt 35 der Öffnung 31 ist vom Mit­ telpunkt 33 der Durchgangsöffnung 36 um den Betrag D beab­ standet.

Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel nach den Fig. 3A und 3B besteht die Klemmeinheit 40 aus zwei Platten. Dabei sind identisch geformte Platten 42 und 44 voneinander in einem Abstand von ca. 0,5-5,0 cm angeordnet und miteinander durch einen Flansch 46 oder ein ähnliches Verbindungsele­ ment verbunden. Bei jeder Platte 42 und 44 ist ein Ober­ abschnitt 48 mit einem Unterabschnitt 45 einstückig ausge­ führt und hat eine mittig ausgerichtete Durchgangsöffnung 50 zur Aufnahme der Ausrichtstange 22. Die Durchgangsöff­ nungen 50 der Platten 42 und 44 sind koaxial. Jede Platte 42 und 44 weist ferner eine Öffnung 39 im Unterabschnitt 45 auf. Die Öffnung 39 ist von Zinken 41 begrenzt, die in Festsitzverbindung mit dem Oberschenkelknochen angeordnet werden, so daß der Mittelpunkt 35 der Öffnung 39 vom Mit­ telpunkt 33 der Durchgangsöffnung 50 um den Betrag D beab­ standet ist. Bei der praktischen Anwendung kann ein Satz Klemmeinheiten bereitgehalten werden, wobei jeweils Öff­ nungen unterschiedlicher Weite vorgesehen sind, um Ober­ schenkelknochen mit verschiedenen Durchmessern aufzunehmen.

Der gezeigte Fräser 12 kann von irgendeinem für Operationen geeigneten Typ sein. Ein bevorzugter Fräser hat auswech­ selbare Fräswerkzeuge und Fräserschäfte, die sich größen­ mäßig unterscheiden, so daß eine Anpassung an verschiedene Operationsbedingungen möglich ist. Ein Beispiel für einen bevorzugten Fräser ist das Modell Cebatome (Herst. Hall Surgical, Division of Zimmer, Inc., Carpenteria, Calif.).

Wie oben erwähnt, wird die Ausrichtstange 22 an dem Fräser 12 mittels der Ausrichtstangenhalterung 24 befestigt, die an einem Oberabschnitt des Fräsergriffs 14 montierbar ist. Bevorzugt ist die Ausrichtstange 22 ein formsteifes Organ aus Metall oder einem formsteifen haltbaren Polymer. Die Ausrichtstange 22 kann über dem Fräserschaft 189 in einem Abstand von ca. 5,0-15,0 cm angeordnet sein. Die Länge der Ausrichtstange 22 kann unterschiedlich sein, so daß eine Anpassung an unterschiedlich große Oberschenkelknochen möglich ist, die Ausrichtstange sollte aber jedenfalls ausreichend lang sein, um über die Durchgangsöffnung 36 der Klemmeinheit 30 (bzw. die Durchgangsöffnungen 50 der Klemmeinheit 40) einige cm hinauszuragen, bevor der Fräs­ vorgang begonnen wird. Bevorzugt ist die Ausrichtstange 22 um ca. 30-40% länger als die Gesamtlänge von Fräserwerk­ zeug 20 und Fräserschaft 18. Beispielsweise kann die Frä­ serausrichtvorrichtung mit auswechselbaren Ausrichtstangen 22 mit wenigstens drei verschiedenen Längen verwendet wer­ den. Dabei kann z. B. eine Stange 22 mit einer Länge von ca. 22,8 cm mit einem Fräserschaft von ca. 13,2 cm, eine Stange mit einer Länge von ca. 45,7 cm mit einem Fräser­ schaft von ca. 27,1 cm und eine Stange mit einer Länge von ca. 58,4 cm mit einem Fräserschaft von ca. 34,8 cm verwen­ det werden.

Die Klemmeinheiten 30 und 40 der gezeigten Ausführungsbei­ spiele können aus einem formsteifen sterilisierbaren Metall wie rostfreiem Stahl oder anderen geeigneten Werkstoffen, z. B. Polymeren, bestehen. Die Größe der Öffnung 31 bzw. 39 sollte im wesentlichen dem Durchmesser des Oberschenkel­ knochens entsprechen, in dem der Fräsvorgang durchzuführen ist, so daß zwischen der Klemmeinheit und dem Femur ein Festsitz erhalten wird. Daher umfaßt eine bevorzugte Frä­ serausrichtvorrichtung unterschiedlich große Klemmeinhei­ ten, deren Öffnungen zwischen ca. 2,5 cm und 8 cm liegen. Die Durchgangsöffnungen 36 bzw. 50 der Klemmeinheiten 30 bzw. 40 sind zur Aufnahme der Ausrichtstange 22 bestimmt und haben bevorzugt einen Durchmesser, der etwa um das 1,1- bis 1,5fache größer als der Durchmesser der Stange 22 ist. Die Durchgangsöffnungen 36 und 50 sind in den Klemmein­ heiten 30 bzw. 40 so positioniert, daß bei Fixierung auf dem Schaft des Oberschenkelknochens der Mittelpunkt 33 der Durchgangsöffnung eine Höhe über dem Mittelpunkt des intra­ medullären Kanals des Femurs hat, der gleich dem Abstand D ist, um den die Ausrichtstangenachse 22 a über dem Schaft 18 liegt. Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel liegt die Ausrichtstange 22 ca. 10,8 cm über der Schaftachse 18 a, während die Mittelpunkte 33 der Durchgangsöffnungen 36 bzw. 50 ca. 10,8 cm über den Mittepunkten 35 der Öffnungen 31 bzw. 39 liegen, die im wesentlichen koaxial mit der Mittenachse des intramedullären Kanals des jeweiligen Femurs sind.

Die Fräserausrichtvorrichtung nach der Erfindung kann gemäß der in Fig. 4 gezeigten Weise eingesetzt werden. Die Klemm­ einheit 40 wird zuerst auf dem Femur 60 im Festsitz ver­ spannt bzw. befestigt. Bevorzugt ist die Klemmeinheit 40 in einem Abstand vom Oberende des intramedullären Kanals posi­ tioniert, der geringfügig kleiner als die Gesamtlänge von Fräswerkzeug 20 und Schaft 18 ist. Das Fräswerkzeug 20 kann dann in der Mitte des intramedullären Kanals an dessen oberer Öffnung positioniert werden. Gleichzeitig wird das Vorderende der Ausrichtstange durch Durchgangsöffnungen 50 der Klemmeinheit 40 geführt. Nachdem der Fräser auf diese Weise richtig ausgerichtet wurde, kann der Chirurg die Maschine einschalten und mit dem Fräsen beginnen. Wenn das Fräswerkzeug in den intramedullären Kanal gerichtet wird, wird es auf einer Fräsbahn gehalten, die im wesentlichen mit der Mitte des intramedullären Kanals des Femurs zusam­ mentrifft, und zwar aufgrund des Zusammenwirkens der Aus­ richtstange 22 und der Durchgangsöffnungen 50 der Klemm­ einheit 40.

Die Klemmeinheiten 30 und 40 der Fig. 2A und 2B sowie 3A und 3B bestehen typischerweise aus Metallplatten ausrei­ chender Festigkeit, so daß eine Verwindung der Klemmeinheit im Gebrauch ausgeschlossen ist. Länge und Breite der Klemm­ einheiten 30 und 40 kann natürlich jeweils verschieden sein. Für den Fachmann ist es ohne weiteres möglich, für jeden Anwendungsfall eine geeignete Klemmeinheit entspre­ chender Länge und Breite vorzusehen.

Claims (17)

1. Fräserausrichtvorrichtung zum Führen eines Fräsers auf einer vorbestimmten Fräsbahn, mit einem langen Fräserschaft (18), der längs einer Fräserachse (18 a) von einem Gehäuse (14) ausgehend verläuft, wobei am fernen Ende des Schafts (18) ein Fräswerkzeug (20) angeordnet ist, gekennzeichnet durch (A) eine Ausrichtstange (22), die an dem Gehäuse (14) befestigt ist und längs einer Ausrichtstangenachse (22 a) verläuft, die von der Fräserachse (18 a) einen vorbestimmten Abstand (D) aufweist und dazu im wesent­ lichen parallel verläuft; und (B) eine Klemmeinheit (30; 40), die an einem Ende eine Durchgangsöffnung (36; 50) zur Durchführung der Aus­ richtstange (22) längs der Ausrichtstangenachse (22 a) und am anderen Ende Festlegemittel (31, 37; 39, 41) hat, um die Klemmeinheit (30; 40) an einem Knochen zu fixieren, wobei die Fräserachse (18 a) im wesentlichen koaxial mit der Mittenachse des intramedullären Kanals des Knochens verläuft, wenn die Ausrichtstange (22) in der Durchgangsöffnung (36; 50) positioniert ist.

2. Fräserausrichtvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Klemmeinheit wenigstens eine lange formsteife Platte (30) mit einer Durchgangsöffnung (36) an einem Ende ist und am anderen Ende einen eine Öffnung (31) definie­ renden Bereich aufweist, wobei dieser Bereich zur Festsitz­ verbindung mit dem Knochen dient und wobei die Mittenachse des Knochens von der Mittenachse (33) der Durchgangsöffnung (36) einen vorbestimmten Abstand (D) hat.

3. Fräserausrichtvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausrichtstange (22) an einem Oberende einer Halte­ rung (24) montiert ist, die ihrerseits am Griff (14) des Fräsers befestigt ist.

4. Fräserausrichtvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge der Ausrichtstange (22) größer als die Länge des Fräserschafts (18) ist.

5. Fräserausrichtvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausrichtstange ca. 5,0-15,0 cm über dem Fräser­ schaft (18) liegt.

6. Fräserausrichtvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Ende der Klemmeinheit (30; 40) zwei Zinken (37; 41) aufweist, die durch eine Öffnung (31; 39) vonein­ ander getrennt sind, wobei die Zinken und die Öffnung so ausgebildet sind, daß die Zinken den Schaft eines Knochens im Festsitz umgreifen, so daß die Klemmeinheit (30; 40) von dem Schaft des Knochens absteht und dazu senkrecht ausge­ richtet ist.

7. Fräserausrichtvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Klemmeinheit eine einzige Platte (30) ist.

8. Fräserausrichtvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Klemmeinheit (40) zwei Platten (42, 44) aufweist, die miteinander verbunden und um ca. 1,5-7 cm voneinander getrennt sind, wobei jede Platte ein Paar Zinken (41), hat, die voneinander durch eine Öffnung (39) getrennt sind.

9. Fräserausrichtvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Knochen ein Femur ist.

10. Fräserausrichtvorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser der Durchgangsöffnung (36; 50) ca. 1,1- bis 1,5mal größer als der Durchmesser der Ausrichtstange (22) ist.

11. Fräserausrichtvorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Mittelpunkt (33) der Durchgangsöffnung (36; 50) in einem Abstand über der Mittenachse (35) des Öffnungsbe­ reichs liegt, der im wesentlichen gleich dem Abstand ist, in dem die Mittenachse der Ausrichtstange (22) über der Mittenachse des Fräserschafts (18) liegt.

12. Fräserausrichtvorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Fräser zum Arbeiten im intramedullären Kanal eines Knochens ausgelegt ist.

13. Fräserausrichtvorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Fräswerkzeug (20) Zement aus dem intramedullären Kanal des Femurs entfernen kann.

14. Verfahren zum Führen eines Fräswerkzeugs entlang einer vorbestimmten Fräsbahn durch die Mitte des intramedullären Kanals eines Knochens, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte:

• (a) Befestigen einer Klemmeinheit, die ein erstes Ende zum Umgreifen eines Knochens und ein zweites Ende mit einer Durchgangsöffnung, die in vorbestimmtem Abstand über der Mitte des intramedullären Kanals liegt, aufweist;
• (b) Bereitstellen eines Fräsers, der einen Griff mit einem davon ausgehenden langen Fräserschaft und einem daran befestigten Fräswerkzeug umfaßt, wobei der Fräser fer­ ner eine Ausrichtstange aufweist, die in vorbestimmtem Abstand über dem Fräserschaft liegt und dazu parallel orientiert ist;
• (c) Ausrichten der Ausrichtstange in der Durchgangsöffnung; und
• (d) Fräsen durch den intramedullären Kanal des Knochens unter Führung der Ausrichtstange durch die Durchgangs­ öffnung.

15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß das Fräswerkzeug entlang der Längsachse des intra­ medullären Kanals geführt wird, ohne den Cortex des Knochens zu perforieren.

16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Knochen ein Femur ist.

17. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß das Fräsen während einer Erneuerungsoperation eines vollständigen Hüftersatzes durchgeführt wird.