DE2543723C3 - Fräswerkzeug für chirurgische Zwecke - Google Patents
Fräswerkzeug für chirurgische ZweckeInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Fräswerkzeug für cnirurgische
Zwecke zum Fräsen von kugelförmigen Gelenkköpfen oder -pfannen, das eine Schale aufweist, die
mindestens zum Teil als Halbkugel ausgebildet ist sowie für eine Drehung um die zur Äquatorialebene der
Halbkugel senkrechte Kugelachse mit einer Handfräsnaschine verbindbar ist und die mit Durchbrüchen
versehen ist, deren bei der Drehung der Schale um ihre Drehachse nacheilende Kanten auf der Innenseite der
Schale Schneiden bilden, deren Tangenten in den Schneidenendpunkten mit der Umlaufbahn dieser
Endpunkte Winkel einschließen.
Ein Fräswerkzeug dieser Art ist durch die US-PS 36 05 527 bekannt. Dieses bekannte Fräswerkzeug weist
eine Vielzahl von meridional vom Pol bis zum Äquator der Halbkugel verlaufende Schneiden auf, von denen
nur einige zum Teil, und zwar in der Nachbarschaft des Halbkugelpoles die in der Umlaufrichtung des Werkzeuges
nacheilenden <anten von Durchbrüchen bilden.
Beim Fräsen mit diesem bekannten Fräswerkzeug entsteht ein Spanabfall, der sich aus Knorpelstücken und
mehr oder weniger feinem Knochenmehl zusammensetzt. Nach der Bearbeitung eines Gelenkkopfes oder
einer Gelenkpfanne muß der Spanabfall und das Knochenmehl aus dem Operationsfeld entfernt und
insbesondere vom Gelenkkopf abgebürstet bzw. aus der Gelenkpfanne herausgespült werden. Eine völlige
Beseitigung insbesondere des feinen Knochenmehls ist jedoch praktisch nicht möglich. Es besteht der Verdacht,
daß das in der Operationswunde verbleibende Knochenmehl Ursache für die gefürchtt.e spätere Verhärtung
des Gewebes der sich neu bildenden Gelenkkapsel ist.
Es sind auch ähnliche Fräswerkzeuge bekannt, bei denen sich die Schneiden nicht meridional über die
ganze Kugelfläche erstrecken. Mit diesen Fräswerkzeugen muß beim Fräsen eine taumelnde Bewegung
ausgeführt werden, um die gewünschte Kugelform zu erhalten. Hierbei besteht jedoch die Gefahr, daß durch
einseitigen Druck der Kopfdurchmesser kleiner wird.
Für ein Fräswerkzeug wird in der nichl vorveröffentlichten
DT-OS 24 37 772 vorgeschlagen, den hohlen Fräswerkzeugkörper mit einem abnehmbaren Deckel
zu verschließen, um hierdurch zu verhindern, daß gefrästes Gewebematerial in das Wundgebiet gelangt.
Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Fräswerkzeug für chirurgische Zwecke zu
schaffen, bei dem die Bildung von feinem .Spanabfall, insbesondere von Knochenmehl, vermieden werden
kann.
Diese Aufgabe ist gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß alle Schneiden des Fräswerkzeuges durch
die nacheilenden Kanten von Durchbrüchen gebildet sind, daß mindestens diejenigen Schneiden, deren
Abstand von der Drehachse kleiner ist als der Radius der Halbkugelfläche, in einem über die ganze Länge der
Schneiden gleichbleibenden Abstand von dieser Kugelfläche verlaufen und daß die Druchbrüche auf der
Halbkugel so verteilt und so axial gegeneinander versetzt angeordnet sind, daß die Umlaufbahnen der
Schneiden die ganze Fläche der Halbkugel überdecken.
Dadurch, daß alle Schneiden des Fräswerkzeuges durch die nacheilenden Kanten von Durchbrüchen gebildet
sind, wird erreicht, daß jede Schneide als Schälschneide wirkt, die einen Span abschält, der durch den
Durchbruch abgelenkt werden kann, so daß er erst bei Erreichung einer verhältnismäßig großen Länge bricht.
Dadurch wird die Bildung von Knochenmehl oder anderen kleinen Spänen vermieden.
Dadurch, daß mindestens diejenigen Schneiden, deren Abstand von der Drehachse kleiner ist als der Radius
der Halbkugelfläche, in einem über die ganze Länge der Schneiden gleichbleibenden Abstand von dieser Kugelfläche
verlaufen, wird erreicht, daß der Gelenkkopf mit äußerster Schonung des Knochens und mit der
erforderlichen Genauigkeit bearbeitet werden kann. Dies ist unter anderem insbesondere bei einer
Hüftgelenkoperation deshalb besonders wichtig, weil die Blutversorgung des Hüftkopfes bei solchen Operationen
gefährdet ist, da sie dann nur noch über den Schenkelhals erfolgen kann. Es kann daher schon von
der schonenden Behandlung des Hüftkopfer- und der
geringstmöglichen Abfräsung von Knochenmaterial abhängen, ob der Hüftkopf unter der aufgesetzten
Hüfikopfschale erhalten bleibt. Da bei der erfindungsgemäßen Ausbildung der Schneiden diese praktisch
über ihre ganze Länge den Hüftkopf berühren, wird beim Fräsvorgang eine exakte Führung des Fräswerkzeuges
erzielt, die für die maßgenaue Bearbeitung des Kopfes erforderlich ist. Dadurch wird auch mit
Sicherheit das gefürchtete »Einreißen« der Zähne in das Knochenmaterial verhindert.
Dadurch, daß die Durchbrüche auf der Kugel so verteilt und axial gegeneinander versetzt angeordnet
sind, daß die Umlaufbahnen der Schneiden die ganze Fläche der Halbkugel überdecken, wird erreicht, daß die
Schneiden verhältnismäßig kurz so ausgeführt werden können, daß sie tatsächlich immer saubere lange Späne
abschälen. Gleichzeitig wird aber dadurch erreicht, daß trotz der in- Verhältnis zum Umfang der Halbkugel
verhältnismäßig kurzen Schneiden die ganze Kugelfläche gleichzeitig geschält wird, ohne daß das Fräswerkzeug
eine Taumelbewegung ausführen muß. Man kann also durch axiales Aufschieben des Fräswerkzeuges auf
den Gelenkkopf, z. B. einen Hüftkopf, diesen kugelförmig abschälen. Der Abstand der Schneide, mit dem diese
außerhalb der Kugelflächen verläuft, kann so gewählt werden, daß ein Rattern mit Sicherheit vermieden wird.
Die durch das erfindungsgemäße Fräswerkzeug erreichbare große Genauigkeit ist neben der Schonung
des Knochenmaterials und einem guten Paßsitz des Implantats juch deshalb ei forderlich, weil dadurch die
Schichtdicke des für die Befestigung einer Gelenkkopfkappe benötigten Knochenzements, einem Methylmetacrylat,
beschränkt werden kann. Dies ist deshalb wichtig, weil bei der Polymerisation des Kunststoffes im
Körper des Patienten Wärme entsteht, die so schnell wie möglich abgeleitet werden muß. Bei dickeren
Knochenzementschichten steigt die Temperatur während der Polymerisation weit über die Coagulationstemperatur
von Eiweiß, nämlich über 56" C an, so daß dadurch die Gefahr besteht, daß der Knochen unter der
Zementschicht geschädigt wird.
Bei einem bevorzugten Alisführungsbeispiel beträgt der Abstand der Schneiden von der Kugelfläche einen
Bruchteil eines Millimeters, vorzugsweise weniger als 0,J mm.
Ein guter Spanabfluß kann hierbei durch die Wahl eines geeigneten Spanwinkels, vorzugsweise eines
Spanwinkels von etwa 45°, erreicht werden.
Um ein Verstopfen der Durchbrüche durch Späne zu
vermeiden, ist es vorteilhaft, vorzusehen, daß die in der Umlaufrichtung gemessene Länge der Durchbrüche
vorzugsweise mindestens l,5mal größer ist als deren größte axiale Breite.
Bei einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, daß die Schale einen sich an den
id Äquator der Halbkugel anschließenden Teil aufweist,
der einen sich erweiternden Rand bildet, der vorzugsweise auf seiner Innenseite konvex gewölbt ist und
Durchbrüche aufweist, deren nacheilende Kanten Schneiden bilden. Dieses Ausführungsbeispiel eines
is erfindungsgemäßen Fräswerkzeuges kann in axialer
Richtung auch auf einen verhältnismäßig großen und/oder deformierten Gelenkkopf,:-. B. Hüftkopf, axial
aufgeschoben werden, da die Schneiden in dem erweiterten Rand beim axialen Aufschieben des
Fräswerkzeuges auf den Gelenkko-r" alle überstehenden
Teile wegschneiden. Die Schnellwirkung dieser Schneiden ist bei einem Fräswerkzeug für Gelenkköpfe
besonders wirksam, wenn der sich erweiternde Rand auf seiner Innenseite konvex gewölbt ist, da dann die
konvex gewölbten Schneiden dickere Späne entfernen.
Bei einem zum Fräsen von Gelenkköpfen dienenden vorteilhaften Ausführungsbeispiel der Erfindung ist
vorgesehen, daß die Schale lösbar mit einer sie in radialem Abstand von außen umfassenden Glocke
verbindbar ist, die Anschlußteile für die lösbare Verbindung mit der Handfräsmaschine aufweist. Dadurch
wird erreicht, daß die durch die Durchbrüche aus dem Fräswerkzeug heraustretenden Späne sich in dem
zwischen der Schale und der Glocke gebildeten M Zwischenraum sammeln und so ein Heraussuchen der
Späne aus dem Operationsfeld nicht mehr notwendig ist.
Wie aus dem Obigen hervorgeht, kann das erfindungsgemäße Fräswerkzeug sowohl zum Fräsi-n von
Gelenkköpfen als auch zum Fräsen von Gelenkpfannen ausgebildet werden. Hierbei müssen die Schneiden
led^lich auf der Innen- bzw. auf der Außenfläche der
Schale angeordnet werden.
Die Erfindung ist in der folgenden Beschreibung eines
in der Zeichnung dargestellten Ausfiihrungsbeispieles
eines Fräswerkzeuges zum Fräsen eines Gelenkkopfes, insbesondere eines Hüftkopfes, im einzelnen erläutert.
Es zeigt
Fig. 1 einen Axialschnitt des Ausführungsbeispieles,
wobei der Schaft abgebrochen und in Seitenansicht dargestellt ist,
Fig. 2 und 3 eine Draufsicht bzw. eine vereinfacht dargestellte Seitenansicht der Werkzeugschale des
Ausführ.ingsbeispieles nach F i g. 1,
F i g. 4 und 5 Schnitte nach den Linien IV-IV in F i g. 3 S5 bzw. V-V in Fig. 2.
Das in der Zeichnung dargestellte Fräswerkzeug für
chirurgische Zwecke zum Fräsen von kugelförmigen Gelenkköpfen wnist eine als Ganzes mit 11 bezeichnete
Schale auf, die, wie im folgenden noch näher erläutert,
fio das eigentliche Schneidwerkzeug bildet. Die Schale 11
ist mittels eines Ringes 12 und einer Glocke 13 mit einem Schaft 14 verbunden, der dazu vorgesehen ist, das
Werkzeug mit der Werkzeugaufnahme einer in der Zeichnung nicht dargestellten Handfräsmaschine zu
"i verbinden.
Die Schale Il ist zum Teil als Halbkugel 15 ausgebildet, die an ihrem in Fig. I strichpunktiert
dargestellten Äquator 16 in einen Teil übergeht, der
zunächst einen zylindrischen Mals 17 und dann einen
sich erweiternden Rand 18 bildet, der auf seiner dem
Schaleninnern zugekehrten Innenseite konvex gewölbt ist. Die Halbkugel 15 und der Hals 17 der Schale sind mit
Durchbrüchen 19 und der Rand 18 mit Durchbrüchen 21
versehen. Die Durchbrüche 19 und 21 haben die F-Orm
von halben Ovalen, deren durch die Halbierung in der Draufsicht geradlinige Endbegrenzung längs dem
kleinen Durchmesser des Ovals verläuft. Diese geradlinige Begrenzung bildet auf der dem Innern zugekehrten
Seite der Schale bei den Durchbrüchen 19 Schneiden 22 und bei den Durchbrüchen 21 Schneiden 23.
Das dargestellte Fräswerkzeug ist für eine Drehung in Richtung des Pfeiles 24 in F- i g. 2 um die zur F.bcnc des
Äquators 16 senkrechte Kugelachse ausgebildet, die somit die Drehachse 25 des Fräswerkzeuges bildet. Alle
Durchbrüche 19 und 21 sind hierbei so angeordnet, daß
die Schneiden 22 bz'.v 23 bc: der Drehuri" de.
Werkzeuges dem zugehörigen Durchbruch nacheilen und daß die Umlaufbahnen dieser Schneiden die ganzen
Innenflächen der Halbkugel 15. des Halses 17 und des anschließenden inneren Teiles des Randes 18 überdckken.
wie das aus F i g. 2 ersichtlich ist. Die Durchbrüche 19 der Halbkugel 15 sind dabei so angeordnet, daß die
Schneiden 22 in Meridianebenen der Halbkugel 15 liegen. Außerdem ist die in der Draufsicht geradlinige
Kante der Durchbrüche 19. wie aus F i g. 4 ersichtlich ist.
so angestaucht, daß die Schneider 22 in einem Abstand von etwa 0.3 mm von der Innenfläche der Halbkugel 15
und des Halses 17 verlaufen und so in das Innere der Halbkugel und des Halses eingreifende Zähne bilden.
Dieses Vorstehen der Schneiden 22 ist insbesondere für diejenigen Durchbrüche 19 der Halbkugel 15 wichtig.
deren Abstand von der Drehachse 25 kleiner ist als der Radius der Innenfläche der Halbkugel, weil diese
Schneiden beim Drehen des Werkzeuges um die Drehachse 25 eine kleinere Umlaufgeschwindigkeit und
dadurch eine geringere Schncidw:rkung haben. Die
Schneiden 23 der Durchbrüche 21 im Rand 18 liegen jedoch in der inneren Randfläche, da sie infolge der
konvexen Wölbung des Randes ohnehin eine verhältnismäßig große .Schneidwirkung besitzen. Die Schneiden
23 liegen in Ebenen, die um zur Drehachse 25 senkrechte Achsen gegenüber den die Schneiden 23
schneidenden Axialebenen um spitze Winkel geneigt sind. Dadurch wird erreicht, daß diese Schneiden beim
Umlaufen des Werkzeuges einen ziehenden Schnitt ausführen, was hier von Vorteil ist. weil diese Schneiden
die größte Umlaufgeschwindigkeit besitzen und bei deformierten oder verhältnismäßig großen Gelenkköpfen
die größte Schneidarbeit zu leisten haben.
Der Ring 12 umfaßt die äußerste Kante des Randes 18 und ist mit diesem durch Laoten oder Schweißen fest
verbunden. An seinem Außenumfang ist der Ring 12 mit einem Außengewinde 27 versehen, für das der freie
Rand der Glocke 13 ein Innengewinde aufweist, so daß die Schale 15 mit der Glocke 13 durch Verschrauben
verbindbar ist. Wie aus Fig. I ersichtlich ist. umschließen hierbei die Glocke 13 und die Schale 15 einen Raum
28
Beim Fräsen eines Gelenkkopfes, z. B. eines Hiiftkopfcs.
wird das oben beschriebene Fräswerkzeug axial auf den Gclcnkkopf gedrückt, so daß zunächst durch die
Schneiden 23 des Randes 18. die z. B. durch Verformungen überstehenden Teile des Gelcnkkopfes abgeschält
werden. Hierbei bilden sich lange Knochen- und Knorpelspäne. die sich im Raum 28 sammeln. Beim
weiteren Vorschieben des Fräswerkzeuges kommen die Schneiden 22 in Aktion und schälen ebenfalls lange
Späne ab. bis der Gelenkkopf eine saubere Kugelform besitzt, die in einen zylindrischen Teil übergeht, so daß
auf einen so bearbeiteten Gelenkkopf Kappen aufgesetzt werden können, deren Tiefe größer ist als der
Kugelradius. Solche Kappen können sich auf dem <--...1,.,,LL,.„Γ r.,ir ,!.-,.!,„„ „...ki
Bewegung ausführen, was nach neueren [Erkenntnissen der Operationstechnik besser ist als taumelnde Kappen.
Will man jedoch den Gclenkkopf so bearbeiten, daß
auch Kappen aufgesetzt werden können, deren Tiefe genauso groß ist wie der Kugclradius. so daß die
Kappen in aufgesetztem Zustand eine Taumelbewegung ausführen können, dann muß die Schale Il so
ausgebildet werden, daß sich der Rand 18 unmittelbar an den Äqu: .'jr 16 anschließt. Alle bei der Bearbeitung
eines Gclcnkkopfes entstehenden Späne sammeln sich im Raum 28. so daß eine Verunreinigung des
Operationsfeldes vermieden wird. Sollte jedoch ein Span trotzdem in das Operationsfeld fallen, so kann er
aufgrund seiner Größe leicht gefunden und herausgenommen werden. FJurch die zwischen den Durchbrüchen
19 liegende zusammenhängende Kugelflächen der Halbkugel 15 wird eine einwandfreie Führung des
Werkzeuges erreicht.
Beim dargestellten Ausführungsbeispiel verlaufen die
Schneiden 22 und 23 in Axialebenen bzw. in Ebenen, die
mit den Axialebcnen spitze Winkel bilden. Dadurch ergibt sich von selbst ein für das Schälen wichtiges
Merkmal, nämlich, daß die Tangenten in den Schneidenendpunkten mit der Umlaufbahn dieser F.ndpunkte
rechte Winkel bzw. nahezu rechte Winkel bilden. Die Schneiden müssen jedoch nicht unbedingt in den
genannten Ebenen liegen, sie können auch in der Draufsicht gewölbt sein, wichtig ist dabei jedoch, daß.
wie eben ausgeführt, die Tangenten in ihren Endpunkten mit der Umlaufbahn dieser Endpunkte Winkel von
mindestens etwa 45" bilden.
Wie ein entsprechendes Werkzeug zum Fräsen von Gelenkpfannen, z. B. des Acetabulum, ausgebildet sein
muß. ergibt sich ohne weiteres aus dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel und dem z. B. durch
die US-PS 36 05 527 gegebenen Stand der Technik, so daß sich die Beschreibung eines entsprechenden
Ausführungsbeispieles erübrigt.
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen
Claims (10)
1. Fräswerkzeug für chirurgische Zwecke zum Fräsen von kugelförmigen Gelenkköpfen oder
-pfannen, das eine Schale aufweist, die mindestens zum Teil als Halbkugel ausgebildet ist sowie für eine
Drehung um die zur Äquatorialebene der Halbkugel senkrechte Kugelachse mit einer Handfräsmaschine
verbindbar ist und die mit Durchbrüchen versehen ist, deren bei der Drehung der Schale um ihre
Drehachse nacheilende Kanten auf der Innenseite der Schale Schneiden bilden, deren Tangenten in den
Schneidenendpunkten mit der Umlaufbahn dieser Endpunkte Winkel einschließen, dadurch gekennzeichnet,
daß alle Schneiden (22, 23) des Fräswerkzeuges durch die nacheilenden Kanten von
Durchbrüchen (19 bzw. 21) gebildet sind, daß mindestens diejenigen Schneiden (22), deren Abstand
von der Drehachse (25) kleiner ist als der Radius der ίΐ jlbkugelfläche, in einem über die ganze
Länge der Schneiden gleichbleibenden Abstand von dieser Kugelfläche verlaufen und daß die Durchbrüche
auf der Halbkugel (15) so verteilt und so axial gegeneinander versetzt angeordnet sind, daß die
Umlaufbahnen der Schneiden (22) die ganze Fläche der Halbkugel überdecken.
2. Fräswerkzeug nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß der Spanwinkel der Schneiden
(22,23) etwa 45° beträgt.
3. Fräswerkzeug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand von der Kugelfläche
einen Bruchteil eines Millimeters, vorzugsweise etwa 03 mm, beträgt.
4. Fräswerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis
3, dadurch gekennzeichnet, daß Jie in der Umlaufrichtung
gemessene Länge der Durchbrüche (19,21) vorzugsweise mindestens l,5mal größer ist als deren
größte axiale Breite.
5. Fräswerkzeug nach einem der Ansprüche I bis
4, dadurch gekennzeichnet, daß die Schale (II) einen
sich an den Äquator (16) der Halbkugel (IS) anschließenden Teil (17, 18) aufweist, der einen sirh
erweiternden Rand (18) bildet, der vorzugsweise auf seiner Innenseite konvex gewölbt ist und Durchbrüche
(21) aufweist, deren nacheilende Kanten Schneiden (23) bilden.
6. Fräswerkzeug nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Schale (11) zwischen dem
sich radial erweiternden Rand (18) und der Halbkugel (15) einen zylindrischen Hals (17)
aufweist.
7. Fräswerkzeug nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Schneiden (23) des sich
erweiternden Randes (18) in der Oberfläche desselben liegen.
8. Fräswerkzeug nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die im erweiterten
Rand (18) liegenden Schneiden (23) in Ebenen liegen, die mit den die Schneiden schneidenden Axialebenen
spitze Winkel bilden.
9. Fräswerkzeug nach einem der Ansprüche I bis 8 zum Fräsen von Gelenkköpfen, dadurch gekennzeichnet,
daß die Schale (11) lösbar mit einer sie in radialem Abstand von außen umfassenden Glocke
(13) verbindbar ist, die Anschlußteile (14) für die lösbare Verbindung mit der Handfräsmaschine
aufweist.
10. Fräswerkzeug nach Anspruch 9, dadurch
.ίο
gekennzeichnet, daß am Rand (18) der Schale (11) ein Ring (12) befestigt ist, mit dem der Rand der
Glocke (13), vorzugsweise durch Verschrauben, verbindbar ist.
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ID=5957908
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