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Technischer Hintergrund
der Erfindung
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1. Technisches Gebiet
der Erfindung
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Die
Erfindung bezieht sich auf Verfahren und Instrumente für den Einsatz
der Vorbereitung einer Knochenoberfläche für die Befestigung einer Prothese.
Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf Verfahren und die Instrumentierung
zur Hilfe der Ausrichtung und der Positionierung einer Schnittführung relativ
zu Knochenoberflächen,
um die Knochenoberflächen
herauszuschneiden und sie für
die Befestigung von Endoprothesen vorzubereiten. Eine übliche Prozedur,
bei der diese Erfindung eingesetzt werden kann, ist die Knie-Athroplastie.
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2. Kurze Beschreibung
des Standes der Technik
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Der
Ersatz von Gelenken, wie die vollständige Knie-Athroplastie, umfasst
den Ersatz der lasttragenden Oberflächen von Knochen mit künstlichen Komponenten.
Die richtige Implantierung von diesen Komponenten, oder Implantaten,
erfordert genaue Vermessungen des Gelenkes sowohl als auch genaue
Schnittführungen
beim Herausschneiden der Knochenoberflächen in Vorbereitung der Befestigung an
jeweilige Komponenten.
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Wie
hier im Folgenden verwendet wird, wenn man sich auf Knochen oder
andere Körperteile
bezieht, bedeutet der Begriff "proximal" am nächsten zum
Herzen und der Begriff "distal" bedeutet weiter entfernt
vom Herzen. Wenn sich der Bezug auf Instrumente oder Werkzeuge richtet,
bedeutet der Begriff "proximal" am nächsten zum
Benutzer und der Begriff "distal" bedeutet entfernt
vom Benutzer.
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Beim
Versuch, das natürliche
Verhalten eines Gelenkes zu duplizieren, erfordern Ersatzkomponenten
spezifische Positionierung und Befestigung an Knochen der Gelenke,
die zu ersetzen sind, in Übereinstimmung
mit detaillierten Vermassungen. Üblicherweise,
da die knochenberührende
Oberfläche
eines Implantats, beispielsweise einer distal femoralen Komponente,
eine spezifische Geometrie hat, muss der Knochen, an den diese zu
befestigen ist, in genauer Weise herausgeschnitten und geformt werden,
um mit der Geometrie des Implantats übereinzustimmen und des Implantates
richtige Ausrichtung in dem Gelenk zu gewährleisten.
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Die
Vermassungen und Anordnung der distalen femoralen Komponente, beispielsweise,
erfordert die Bestimmung der folgenden vier Orientierungen vor der
Implantation: proximal/distal, Beugung/Streckung, varus/valgus,
und interne/externe Rotation.
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Verschiedene
Techniken und Instrumente sind bekannt, um diese Messungen zu vereinfachen und
dann die Knochenoberfläche
entsprechend herauszuschneiden. Beispiele von diesem können in den
veröffentlichten
Patentanmeldungen aus den USA mit den Veröffentlichungsnummern US 2002/0133' 160, US 2002/133' 161, US 2002/133'162 und US 2002/133' 163 gefunden werden,
wie auch in der Patentanmeldung mit der Anmeldenummer US 09/974,524
mit dem Titel „Verfahren
und Werkzeuge für
femorale Schnitte in der Kniechirurgie". Diese Verfahren lehren eine Ausrichtführung, die
mit einem Knochenanker verbunden ist, der an dem distalen Femur
befestigt ist. Die Ausrichtführung
ist auch mit einer Ausschneideführung über einen
Befestigungsstab verbunden. Die Orientierung und die Verriegelung
der Ausschneideführung
wird über
drei Nockenverriegelungen auf der Ausrichtführung vorgenommen. Eine Nockenverriegelung
dient zur Einstellung und Verriegelung der varus/valgus-Orientierung,
eine andere für
die Biegung/Streckung, und eine dritte ist für die proximale distale-Orientierung
der Ausschnittführung
in bezug auf den distalen Femur vorgesehen. Diese Ausrichtungsführung ist
daher ausgestaltet für die
unabhängige
Verriegelung von drei Orientierungspositionen der Ausschnittführung. Die
Entfernung der Ausschnittführung
und die Befestigung von weiteren Instrumenten würde weitere Positionierfähigkeiten
ermöglichen.
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Kürzlich sind
verschiedene computerisierte Systeme eingeführt worden, um dem Chirurgen
während
der unterschiedlichen chirurgischen Verfahren zu helfen. Diese Systeme
umfassen Mehrfach-Videokameras, die oberhalb des Operationsorts
angeordnet sind, und eine Vielzahl von dynamischen Referenzrahmen-Vorrichtungen
(DRF-Vorrichtungen genannt für
den sogenannten „dynamic
reference frame"),
auch bekannt als Tracker, die an Körperteile und chirurgischen
Instrumenten befestigt sind. Diese Tracker sind üblicherweise LED-Vorrichtungen, die für die Kameras
sichtbar sind. Unter Einsatz von Software, die insbesondere für die operativen
Vorgänge geeignet
ist, führt
ein Computer, der die Eingangssignale der Kameras erhält, die
Anordnung der chirurgischen Instrumente.
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Zusätzlich ist
eine computerunterstützte Operationsführung entwickelt
worden, die ein Tracking-System einsetzt, welches Positionen von
Patienten und/oder Instrumenten zu gespeicherten Röntgen-,
CT-Scan-, und MRI-Daten herstellt, die vorher von den Patienten
erhalten worden sind. Kürzlich sind
bildfreie computerunterstützte
Operationsverfahren eingesetzt worden, bei denen mechanische Beziehungen
aus anatomischen Referenzpunkten berechnet werden können, wie
in der Gelenkplastik. Diese Systeme werden interoperativ für die Durchführung verschiedener
chirurgischer Verfahren eingesetzt, umfassend auch den Ersatz von
künstlichen Gelenken.
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Es
ist insbesondere nützlich,
verfolgbare medizinische Instrumente für den Einsatz bei Operationen
zu benutzen, die computerunterstützte
bildgeführte
oder bildfreie medizinische und operative Navigationssysteme einsetzen.
Systeme unter Einsatz von Körperbildern
sind in den Patenten
US 5,383,454 für Bucholz
und
US 6,021,343 für Foley
et al. dargestellt. Im Allgemeinen nutzen diese bildgeführten Systeme
computergespeicherte digitale Bilder eines Körperteils, welche beispielsweise
durch CT-Scans vor der Operation erhalten worden sind, um Bilder
auf einem Bildschirm zu erzeugen, wie auf einem Überwachungsbildschirm, für und während der
Operation. Diese Bilder werden im Zusammenhang mit Echtzeitinformation
zur Darstellung der Position eines chirurgischen Instruments in
bezug auf den Körperteil
eingesetzt. Die Systeme umfassen üblicherweise Tracking-Systeme
wie beispielsweise einen Tracker, der LED's hat und an einem chirurgischen Instrument
sowohl als auch an einem Körperteil
des Patienten befestigbar ist, eine Trackingmatrix, die während der Operation
in Echtzeit eingesetzt wird, um die Position des Körperteils
und des Instrumentes über
den Tracker zu verfolgen, und einen Überwachungsbildschirm, um die
Bilder darzustellen, die den Körper und
die Position des Instrumentes relativ zu den gespeicherten Bildern
darstellen, wenn der chirurgische Eingriff durchgeführt wird.
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Ein
bildfreies System dieser Art ist in
US 6,385,475 dargestellt.
Einige Systeme dieses Typs umfassen virtuelle Gelenkbilder. In solchen
Systemen sind aktive oder passive Markierelemente an Knochen auf
gegenüberliegenden
Seiten eines Gelenkes und einer Vermessungsvorrichtung angebracht,
wie eine optische Erfassungskamera, die mit einem Datenverarbeitungssystem
verbunden ist, an welches Signale gesendet werden, die Positionierdaten
der Markierelemente entsprechen, welche durch das optische Kamerasystem
geliefert werden, um mit Markern auf den gegenüberliegenden Seiten des Gelenkes
in Korrelation zu treten. Mit einem zeigerverbundenem Tracker ist
es möglich,
verschiedene anatomische Referenzpunkte auf den Gelenken zu lokalisieren,
um es dem System zu gestatten, ein Schneidinstrument wie einen Schaber
oder ein Sägeblatt
zu positionieren.
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Die
Instrumente gemäss
dem Stand der Technik, die eingesetzt werden, um die korrekten Orientierungen
für den
tibialen und femoralen Ausschnitt in der vollständigen Knie-Athroplastie zu bestimmen, lassen beispielsweise
Raum für
die Optimierung in bezug auf ihr Design, die Wechselwirkung mit
dem Instrumentarium der computerunterstützten Operationsweise sowohl
als auch in bezug auf ihre Geschwindigkeit und die Einfachheit ihres
Einsatzes.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Es
ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, ein Instrument anzugeben,
welches die Bestimmung und das Setzen von verschiedenen gewünschten
Ausrichtungsorientationen in bezug auf den Knochen zu vereinfachen.
Unter Bezugnahme auf einen distalen Femur beispielsweise beziehen
sich diese auf proximal/distal, Beugung/Streckung, varus/valgus
und interne/externe Rotation. Der Fachmann wird erkennen, dass vergleichbare
Bewegungen und Orientierungen auf anderen Knochensegmenten auftreten werden,
obwohl diese dort üblicherweise
andere Benennungen erfahren, was in gleicher Weise aber durch die
vorliegende Erfindung vereinfacht werden wird.
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Es
ist auch ein Ziel der vorliegenden Erfindung, ein Instrument anzugeben,
welches die Bestimmung und das Einstellen von verschiedenen gewünschten
Orientierungen gleichzeitig gestattet, eher als sequenziell.
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Ein
weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, ein verbessertes
Instrumentendesign anzugeben, welches grössere Geschwindigkeit und Einfachheit
des Einsatzes ermöglicht.
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Diese
und andere Ziele werden durch die vorliegende Erfindung gelöst, bei
der es sich um eine universelle Ausrichtführung für die Positionierung eines
Instrumentes in bezug auf ein Knochen handelt.
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Bei
einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist
die Ausrichtführung
mit einer sphärischen
Basis und einem Kragen versehen, der mit der Basis zusammenhängt, in
solcher einer Weise, um die universale Bewegung des Kragens in bezug
auf die Basis zu vereinfachen. Die Basis ist an einem Ende eines Knochenankers
befestigt, wobei der Knochenanker in einem Knochen an seinem anderen
Ende eingesetzt ist. Es wird festgehalten, dass die sphärische Basis
keine volle Kugel sein muss, sondern nur genug Struktur haben muss,
um die universelle Bewegung zwischen Kragen und Basis, wie hier
beschrieben, zu vereinfachen.
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Bei
einem zweiten Ausführungsbeispiel
ist der Kragen, eher als die Basis, mit dem Knochenanker in Beziehung,
was es der Basis erlaubt, sich in bezug auf den Kragen frei zu bewegen.
In bezug auf dieses Ausführungsbeispiel
kann die Beschreibung der Merkmale der anderen Ausführungsbeispiele, wie
auch des bevorzugten Ausführungsbeispiels,
in gleicher Weise in diesem zweiten Ausführungsbeispiel realisiert werden.
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Es
ist festzustellen, dass der Knochenanker an jedem geeigneten Ort
in jedem gewünschten
Knochen eingesetzt werden kann. Beispielsweise kann der Anker medial
oder lateral auf dem distalen Femur eingesetzt werden, oder auf
dem Kopf des Humerus. Vorteilhafterweise ist dieser Anker so positioniert,
um die nicht beeinträchtigte
Positionierung und Einsatz einer Ausrichtführung und einer Ausschnittführung zu vereinfachen,
wie auch von anderen Instrumenten, Auswahlkomponenten und Implantaten.
Auch wird der Anker vorteilhafterweise 7,62 cm (3 Zoll) von dem Ende
des distalen Femurs eingesetzt. Zusätzlich kann der Anker zu dem
Knochen in einer Vielzahl von Weisen befestigt sein, die dem Fachmann
bekannt sind. Solche nicht limitierenden Beispiele der Befestigung
sind Verschraubung, Verklemmung oder Zementieren des Ankers in Knochen.
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Bei
einem bevorzugten Ausführungsbeispiel kann
eine Ausschnittführung
an dem freibeweglichen Kragen befestigt sein, zur universellen,
im Prinzip kugelgelenkgeführten,
Positionierung in bezug auf den Knochen. Alternativ, bei einem zweiten
Ausführungsbeispiel,
kann die Ausrichtführung
an der freibeweglichen Basis für
den selben Zweck befestigt sein.
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Wie
dem Fachmann wohl bekannt, wird die Ausrichtführung eingesetzt, um das Schneiden
des Knochens in gewünschten
Orientierungen zu vereinfachen. Die Befestigung und die Manipulation
von anderen Schnittführungen
und Instrumenten wird auch betrachtet und wird im Allgemeinen durch
den Begriff Ausschnittführung
umfasst, wie er hier benutzt worden ist.
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Beim
bevorzugten Ausführungsbeispiel
ist der Kragen vorzugsweise von einem oberen und einem unteren Ausschnitt
aus zusammengebaut. Diese beiden Ausschnitte sind so positioniert,
um die sphäroide
Basis zu umfassen und sind dann zusammengefügt worden. Das bevorzugte Verfahren
zum Zusammenführen
der zwei Abschnitte ist das geschützte Metalllichtbogenschweissen
(SMAW für „shielded
metal arc welding). Es ist anerkannt, dass es viele andere Verfahren,
Techniken und Möglichkeiten
gibt, um die zwei Abschnitte des Kragens in einfacher Weise zusammenzuführen.
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Bei
dem bevorzugten Ausführungsbeispiel enthält die Basis
eine Durchgangsbohrung oder Passage für das kooperative Zusammenwirken
mit einem Ende des Knochenankers. Bei einem dritten Ausführungsbeispiel,
das in den Zeichnungen nicht dargestellt ist, endet der Durchgang
innerhalb der Basis anstatt den ganzen Weg hindurchzuführen. Bei einem
zweiten Ausführungsbeispiel
umfasst der Kragen mindestens einen Durchgang für den kooperativen Zusammenbau
mit einem Ende des Knochenankers.
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Bei
dem bevorzugten Ausführungsbeispiel, sobald
der Knochenanker in den Durchgang in der Basis eingeführt worden
ist, und um die Basis gegen den Knochenanker zu verriegeln, ist
ein gewindeter Schlitz in der Basis zusammen mit einem zugehörigen Befestigungsmittel
oder Fixierschraube vorgesehen. Der Schlitz kreuzt den Durchgang
und die Fixierschraube wird durch den Schlitz vorgeschoben, bis sie
gegen den Knochenanker stösst,
und so die Basis in Position gegen den Knochenanker stabilisiert
und verriegelt. Eine Öffnung
oder Fenster ist weiterhin in dem Kragen der Ausrichtführung vorgesehen,
um zusätzlichen
Zugang zur Fixierschraube zu gestatten. Bei dem zweiten Ausführungsbeispiel
wird dies in ähnlicher
Weise erreicht, mit der Ausnahme, dass der Knochenanker in einen
Durchgang in den Kragen eingeführt
wird.
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Bei
dem bevorzugten Ausführungsbeispiel auf
dem Abschnitt der Basis, welche gegenüber dem Knochen liegt, ist
eine abgeflachte Oberfläche
vorgesehen, um eine nähere Positionierung
der Basis und damit der Ausrichtführung in bezug auf den Knochen zu
ermöglichen.
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Weiterhin
enthält
der Kragen bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel einen Bewegungsführer, welcher
das Verriegeln des Kragens gegen die Basis vereinfacht, sobald die
gewünschte
Position des Kragens in bezug auf den Knochen ausgewählt worden ist.
Die Bewegungsführung
besteht aus einem Aktuator oder gewindeten Knopf und einer gewindeten Öffnung im
Kragen. Vorzugsweise ist die gewindete Öffnung in einem Ansatz auf
dem Kragen vorgesehen. Inmitten anderer Vorteile liefert der Ansatz
zusätzliche
Oberfläche
zu der Öffnung
für einen
erhöhten
gewindeten Eingriff zwischen dem Knopf und dem Kragen. Das zweite
Ausführungsbeispiel
enthält eine ähnliche
Struktur.
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Bei
dem bevorzugten Ausführungsbeispiel wird
das Verriegeln des Kragens gegen die Basis in derselben Art und
Weise erreicht, wie das Verriegeln der Basis gegen den Knochenanker.
Dies bedeutet, dass der gewindete Knopf durch die Öffnung in
dem Kragen vorgeschoben wird, bis der Knopf gegen die Basis stösst und
den Kragen in der Position gegen die Basis verriegelt.
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Bei
dem bevorzugten Ausführungsbeispiel enthält die Ausrichtführung eine
Schnittführung.
Die Schnittführung
hat zwei Befestigungsstäbe,
die in gleitbarer Weise in zwei Kanäle im Kragen eingreifen. Es
ist jedoch möglich,
dass die Schnittführung
oder jedes andere zu befestigende Instrument an die Ausrichtführung über mindestens
eine Kontaktfläche
gekoppelt werden kann.
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Vorzugsweise
haben die Kanäle
und Stäbe der
Schnittführung
runde Umkreise, aber jegliche andere Geometrie kann auch vorgesehen
sein. Vorzugsweise sind die Kanäle
in Ansätzen
auf dem Kragen angeordnet, was zusätzliches Material dem Kragen
liefert, um die Einheit zu stützen
und die Zusammenwirkung mit der Schnittführung zu verbessern.
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Bei
dem bevorzugten Ausführungsbeispiel enthält jeder
dieser Ansätze
auf dem Kragen mindestens zwei gewindete Bohrungen. An jedem Ansatz sind
die Bohrungen im 90 Grad Winkel zueinander als auch zu dem Kanal
ausgerichtet. Jede Bohrung nimmt einen Stopper oder gewindeten Knopf
auf. Es ist auch angedacht, dass ein Ansatz mindestens eine Bohrung haben
kann und dass die Winkelbeziehung einer Bohrung relativ zu einer
anderen Bohrung oder zu einem Kanal anders als 90 Grad sein kann.
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Bei
einem bevorzugten Ausführungsbeispiel wird
jeder der zwei Knöpfe
bei der Einführung
von beiden Befestigungsstäben
der Schnittführung
in die jeweiligen Kanäle
des Kragens, wenn sie durch eine ausgewählte Bohrung in einander gegenüber angeordneten
und orientierten Ansätzen
des Kragens vorgeschoben werden, eingesetzt, um die Schnittführung an
Ort und Stelle zu verriegeln. Es ist festzustellen, dass die Existenz
von zwei Bohrungen, die im 90 Grad Winkel zueinander auf einem Ansatz
angeordnet sind in vorteilhafter Weise einen zusätzlichen Einführungswinkel
der Knöpfe
für das
Verriegeln der Befestigungsstäbe
auf der Schnittführung
gegen den Kragen ermöglicht.
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Das
bevorzugte Verfahren des Einsatzes der vorliegenden Erfindung umfasst
das Befestigen eines Knochenankers an einem Knochen wie einem Femur
oder Humerus, das Verbinden der Basis der Ausrichtführung mit
dem Knochenanker, das Verriegeln der Basis gegen den Anker, um seine
Bewegung in bezug auf den Knochen zu verhindern, das Befestigen
einer Schnittführung
an dem Kragen, das Orientieren der Schnittführung relativ zum Knochen durch Bewegung
des Kragens relativ zum Knochen und das Fixieren der gewünschten
Position der Schnittführung
durch das Verriegeln des Kragens gegen die Basis mit einem Aktuator
und Verriegeln der Schnittführung
in den Kragen mit entsprechenden Stoppern.
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Unter
Bezugnahme auf den distalen Femur und ohne Bezug auf bestimmte Instrumente,
die an der Ausrichtführung
befestigt sind, werden die Orientationen der Beugung/Streckung,
varus/valgus und innerer/äusserer
Rotation durch Bewegen des Kragens relativ zur Basis bei dem bevorzugten
Ausführungsbeispiel
erreicht. Proximale/distale Orientierung wird durch Bewegung der
Schnittführung
relativ zum Kragen erreicht.
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Es
ist bevorzugt, zuerst alle der gewünschten Orientierungen einzustellen
und dann den Kragen und die Schnittführung an Ort und Stelle zu
verriegeln. Das Verriegeln des Kragens und der Schnittführung in
sequenzieller Weise ist ebenfalls möglich.
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Die
vorliegende Erfindung kann an sich oder in Zusammenhang mit anderen
Navigationsausrüstungen
wie einen computergeführtem
Operationssystem unter Einsatz eines optischen Verfolgersystems eingesetzt
werden, welches auf dem Instrument montiert ist, und welches die
Anordnung und die Positionierung der verschiedenen Schnittebenen
relativ zum Knochen einstellen hilft.
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Kurze Beschreibung der
Zeichnungen
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Bei
den Zeichnungen sind ähnliche
Bezugszeichen für ähnliche
Elemente über
die verschiedenen Ansichten verwendet worden. Es zeigen:
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1 ist
eine Explosionsansicht der universellen Ausrichtführung, die
an einer Schnittführung befestigt
ist, wobei die Basis an einem Knochenanker befestigbar ist, welcher
an einem seiner Enden in dem distalen Femur implantiert ist,
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2 ist
eine perspektivische Ansicht der universellen Ausrichtführung gegenüber dem
distalen Femur, mit einer befestigten Schnittführung,
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3 ist
eine Explosionsansicht des hinteren Abschnitts der universellen
Ausrichtführung,
die entlang den Linien 3-3 der 1 geschnitten
ist,
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4 ist
eine Vorderansicht der Ausrichtführung,
die entlang den Linien 4-4 in der 1 geschnitten
ist,
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5 ist
eine perspektivische Ansicht eines ersten alternativen Ausführungsbeispiels
der universellen Ausrichtführung,
wobei der Kragen an dem Knochenanker befestigbar ist,
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6 ist
eine Seitenansicht eines seitlichen Schneidblocks, welcher in Übereinstimmung
mit dem seitlichen Zugang für
die Knieersatzchirurgie eingesetzt wird,
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7 ist
eine perspektivische Ansicht der Ausrichtführung, der seitlichen Schnittführung und des
Trackers in einer seitlichen Ausrichtung in bezug auf ein Kniegelenk,
und
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8 ist
eine perspektivische Ansicht eines Satzes von verschieden grossen
seitlichen Schneidblöcken.
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Detaillierte Beschreibung:
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Unter
der Bezugnahme auf die 1 und 2 wird ein
bevorzugtes Ausführungsbeispiel
der universellen Ausrichtführung
der vorliegenden Erfindung dargestellt, welche im Allgemeinen mit
dem Bezugszeichen 10 versehen ist, wobei eine Schnittführung 50 befestigt
ist. Die Ausrichtführung
ist über
einem Knochenanker 60 positioniert, welcher in dem distalen
Femur 70 implantiert ist.
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Ursprünglich ist
der Knochenanker 60 mit einem ersten Ende 61 und
einem zweiten Ende 62 an seinem ersten Ende 61 in
den vorderen Abschnitt des distalen Femurs 70 implantiert.
Bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel
umfasst die Konfiguration des zweiten Endes 62 des Knochenankers 60 einen Querbalken 63,
der in einen Schlitz 21a eines Durchgangs 21 einer
sphäroidalen
Basis 20 eingreift und das geeignete Einpassen mit der
Ausrichtführung 10 vereinfacht.
Zusätzlich
dient der Querbalken 63 als ein Befestigungspunkt für einen
Tracker 30, wie er in 7 dargestellt
ist. Es ist anerkannt, dass verschiedene andere Ausführungen
und Designs des zweiten Endes 62 des Knochenankers 60 für diese
Zwecke ausreichend sein können.
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Unter
Bezugnahme auf die 2, wo die Seite der Ausrichtführung 10 gegenüber dem
distalen Femur 70 für
eine bessere Sichtbarkeit der Strukturen dargestellt ist, hat die
Ausrichtführung 10 eine sphäroidale
Basis 20. Die Basis 20 hat eine äussere sphärische Oberfläche 20a und
einen Durchmesser von vorzugsweise 2,54cm (1 Zoll), obwohl andere
Dimensionen möglich
sind. Die Basis 20 hat vorteilhafterweise eine abgeflachte
Oberfläche 22 auf
der Seite, die gegenüber
dem Femur 70 liegt, um eine nähere Positionierung zum Knochen
zu gestatten. Es ist festzuhalten, dass die Basis 20 keine
volle Sphäre sein
muss, sondern nur Teil einer Struktur, um die universelle Bewegung
zwischen dem Kragen 30 und der Basis 20 zu vereinfachen,
wie es hier beschrieben ist.
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Bei
dem bevorzugten Ausführungsbeispiel hat
die Basis 20 einen Durchgang oder Bohrung 21, in
welche der Knochenanker 60 eingeführt ist. Bei einem alternativen
Ausführungsbeispiel,
welches in den Zeichnungen nicht dargestellt ist, kann der Durchgang 21 innerhalb
der Basis 20 enden. In dem bevorzugten Ausführungsbeispiel
hat der Durchgang 21 einen Kreuzschlitz 21a dergestalt,
dass er mit dem Querbalken 63 des zweiten Endes 62 des
Knochenankers 60 zusammenpasst und diesen aufnehmen kann.
Die Basis 20 hat weiterhin einen gewindeten Schlitz 23,
der auf der Basis 20 so orientiert ist, dass er den Durchgang 21 schneidet.
Sobald das zweite Ende 62 des Knochenankers 60 in
den Durchgang 21 in der Basis der Ausrichtführung 10 eingeführt ist, wird
eine Feststell- oder Setzschraube 24 in den Schlitz 23 eingeführt und
vorgeschoben, bis sie gegen den Knochenanker 61 in den
Durchgang 21 stösst.
Das Anziehen der Setzschraube 24 gegen den Knochenanker 60 sichert
die Basis gegen den Knochenanker 60.
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Bei
dem bevorzugten Ausführungsbeispiel hat
die Ausrichtführung 10 auch
einen Kragen 34, der teilweise die Basis 20 umschliesst
und damit die universelle Bewegung des Kragens 30 in bezug
auf die Basis 20 vereinfacht. Wie in der 3 gesehen
werden kann, wird der Kragen 30 aus zwei Hälften aus ausgebildet,
die zusammengefügt
sind. Die inneren Oberflächen 31a und 32 des
Kragens 30 passen mit der äusseren sphärischen Oberfläche 20a der
Basis 20 für
einen gleitenden Eingriff überein.
Der obere Abschnitt 31 und der untere Abschnitt 32 sind
ursprünglich
auf beiden Seiten der Basis 20 positioniert, werden miteinander
in Kontakt gebracht und werden dann durch geschütztes Metalllichtbogenschweissen
(SMAW) geschweisst. Es ist wohl verstanden, dass viele andere Variationen
und Konfigurationen möglich
sind, um den Kragen 30 um die Basis 20 anzuordnen.
Zusätzlich
wird festgehalten, dass der Kragen 30 in vorteilhafter
Weise ein Fenster 47 aufweist, welches Zugang zum Schlitz 23 in
der Basis 20 für
die Einstellung der Setzschraube 24 im Schlitz 23 gestattet.
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Unter
Bezugnahme auf die 2 und 3 im bevorzugten
Ausführungsbeispiel
hat der Kragen 30 drei Ansätze 34, 35, 36.
Der Ansatz 34 hat eine gewindete Öffnung oder Loch 37,
welche zur Basis 20 führt,
während
die Ansätze 35 und 36 jeweils
drei orthogonale Öffnungen
aufweisen. Genauer gesagt hat der Ansatz 35 zwei orthogonale
gewindete Bohrungen 38 und 43 und den Kanal 45.
In ähnlicher Weise
hat der Ansatz 36 zwei orthogonal gewindete Bohrungen 39 und 44 sowie
den Kanal 46. Obwohl als Knopf oder Betätiger 40 dargestellt,
der in gewindeter Weise mit der Bohrung 37 zusammenwirkt,
und als Knöpfe
oder Stopper 41 und 42, die in gewindeter Weise
mit den Bohrungen 38 und 39 zusammenwirken, ist
es wohl verstanden, dass die Bohrungen 37, 38, 39, 43 sowie 44 in ähnlicher
Weise gewindet sind und Knöpfe 40, 41 und 42 in
austauschbarer Weise aufnehmen können.
Bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel
sind die Knöpfe 40, 41 und 42 mit
strukturierten Knopfköpfen 40a, 41a und 42a sowie
gewindeten Schäften 40b, 41b bzw. 42b versehen.
Der Einsatz von Ansätzen 34, 35 und 36 sowohl
als auch der Bohrungen 37, 38, 39, 43, 44 und
der Knöpfe 40, 41 und 42 wird
nunfolgend in grössrem
Detail beschrieben.
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Wie
oben angesprochen enthalten die Ansätze 35 und 36 Kanäle 45 und 46,
die in die Ansätze 35 und 36 jeweils
eindringen. Diese Kanäle 45 und 46 sind
für einen
Eingriff mit der Schnittführung 50 ausgestattet.
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Die
Schnittführung 50 hat
erste und zweite Befestigungsstäbe 51 und 52,
die in gleitbarer Weise in entsprechende Kanäle 45 und 46 in
den Ansätzen 35 und 36 des
Kragens 30 eingreifen können.
Es ist festzustellen, dass, obwohl die Querschnitte der Kanäle 45, 46 und
der Stäbe 51 und 52 hier
rund sind, jegliche andere zusammenwirkende Formen und Konfigurationen
möglich
sind. Die Schnittführung 50 umfasst
auch drehbare Pinführungen 50a und 50b, um
das Zusammenfügen
von anderen chirurgischen Instrumenten an die Schnittführung 50 zu
vereinfachen, sowohl als auch Befestigungspunkte 50c und 50d zum
Einsatz in der Verbindung von Trackern, wie dem Tracker 300,
der in der 7 dargestellt ist, an der Schnittführung 50.
Ein anderes Ausführungsbeispiel
einer Schnittführung,
wie in den 6–8 als seitliche
Schnittführung 100 dargestellt,
wird im grösserem
Detail nun beschrieben.
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Die
Ansätze 34, 35 und 36 liefern
zusätzliches
Material für
den Kragen für
die Zusammenwirkung der Knöpfe 40, 41 und 42 der
Schnittführung 50. Es
ist jedoch auch angedacht, dass der Kragen 30 ohne Ansätze hergestellt
werden kann und gleichförmig
verteiltes grösseres
Umkreismaterial aufweist, um mit den Knöpfen 40, 41, 42 sowie
der Schnittführung 50 zusammenzuwirken.
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Bei
der Operation werden die Knöpfe 41 und 42 eingesetzt,
um die Schnittführung 50 an
Ort und Stelle zu verriegeln, sobald die Stäbe 51 und 52 der Schnittführung 50 in
ihre jeweiligen Kanäle 45 bzw. 46 eingeführt worden
sind. Dies wird beispielsweise durch schraubbares Vorführen des
Knopfes 41 durch die Bohrung 38 erreicht, bis
der Knopf 41 gegen den Stab 51 der Schnittführung 50 innerhalb
des Ansatzes 35 stösst
und damit die Schnittführung 50 an
Ort und Stelle in bezug auf den Kragen 30 arretiert. Obwohl
festzuhalten ist, dass ein Knopf die Schnittführung 50 an Ort und
Stelle halten wird, ist vorzugsweise ein zweiter Knopf 42 in
ebenfalls schraubender Vorführung
durch die Bohrung 38 fortgeführt, bis er gegen den Stab 52 im
Kanal 46 stösst,
um in sichererer Weise die Schnittführung 50 an dem Kragen 30 der
Ausrichtführung 10 zu
befestigen. Es ist weiter festzuhalten, dass die Schnittführung 50 nur
einen Befestigungsstab haben kann, der an dem Kragen 30 über nur
diesen einen Stab befestigt und verriegelt werden kann.
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Unter
Bezugnahme auf die 1, 2 sowie 4 sind
an dem Ansatz 35 die Bohrungen 38, 43 sowie
der Kanal 45 im Winkel von 90° zueinander orientiert und auf
dem Ansatz 36 sind die Bohrungen 39, 44 sowie
der Kanal 46 in ähnlicher
Weise in einem Winkel von 90° zueinander
angeordnet. Der Zweck für
zusätzliche
Bohrungen 43 und 44 liegt darin, zusätzliche
Winkel des Eingriffs der Stäbe 51 und 52 der
Schnittführung 50 durch
die Knöpfe 41 und 42 vorzusehen.
Dies ist beispielsweise nützlich,
wenn während
der Operation ein unzureichender Raum besteht oder es nachteilig
sein könnte,
den Knopf 41 durch die Bohrung 38 einzuführen. Demgemäss kann
der Knopf 41 in alternativer Weise durch die Bohrung 43 vorgeführt werden,
um die Ausrichtführung 50 an
Ort und Stelle zu verriegeln.
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Die
Komponenten der Ausrichtführung 10 sind
vorzugsweise aus chirurgischem Material hergestellt. Bei einem bevorzugten
Ausführungsbeispiel sind
die Basis 20, der Kragen 30, die Feststellschraube 24 sowohl
als auch die Knopfköpfe 40a, 41a und 42a und
auch die Knopfschäfte 40b, 41b und 42b aus
chirurgischem Stahl hergestellt. Andere chirurgische Materialien
wie auch Wegwerfmaterialien können
eingesetzt werden.
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Im
Zusammenhang mit dem bevorzugten Ausführungsbeispiel, welches in
den 1 bis 4 dargestellt ist, kann die
folgende bevorzugte Prozedur eingesetzt werden, um die universelle
Schnitzführung 10 zu
benutzen. Obwohl nur illustrierend dargestellt, ist es für den Fachmann
wohl verstanden, dass diese Schritte nicht notwendigerweise in dieser Abfolge
durchgeführt
werden müssen.
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Zuerst
wird der Knochenanker 60 in die anteriore Oberfläche des
distalen Femur 70 ungefähr 7,62cm
(3 Zoll) von dem Ende des distalen Femurs implantiert. Wie oben
erwähnt
wird der Anker vorteilhafterweise so positioniert, um eine nicht
störende Positionierung
und Einsatz der Ausrichtführung
und der Schnittführung
sowohl als auch anderer Instrumente, Versuchselemente und Implantate
in bezug auf die gewünschte
chirurgische Operation zu vereinfachen. Es ist festzuhalten und
in der 7 dargestellt, dass ein seitlicher Ansatz eingesetzt
werden kann, wobei teilweise der Knochenanker 60 in der seitlichen
Oberfläche
des distalen Femurs implantiert werden kann. Dies wird in grösserem Detail
weiter unten beschrieben.
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Gemäss dem bevorzugten
Ausführungsbeispiel
wird dann die Ausrichtführung 10 auf
dem Knochenanker 60 durch das Mittel der Ausrichtung des Querbalkens 63 mit
dem Schlitz 64 platziert und der Knochenanker 60 durch
die Durchführung 21 in
der Basis 20 geschoben. Die Ausrichtführung 10 wird dann
an Ort und Stelle in bezug auf den Knochenanker 60 durch
schraubendes Einführen
und Vorschieben einer Feststellschraube 24 durch den Schlitz 23 in
der Basis verriegelt, bis die Feststellschraube 24 gegen
den Knochenanker 60 in einer Weise anstösst, die notwendig ist, um
eine Bewegung der Basis 20 in bezug auf den Knochenanker 60 sicher
zu vermeiden. Zu diesem Zeitpunkt ist der Kragen 30 frei,
um seine Basis 20 zu rotieren.
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Die
Schnittführung 50 wird
dann an dem Kragen 30 durch Einführen der Befestigungsstäbe 51 und 52 in
die jeweiligen Kanäle 45 bzw. 46 im
Kragen 30 befestigt. Die Schnittführung 50 kann dann
relativ zum distalen Femur 70 positioniert werden. Wie
oben beschrieben sind die Beugung/Streckung, varus/valgus und interne/externe
Rotation für
die Bewegung des Kragens 30 relativ zur Basis 20 einstellbar.
Die proximale/distale Orientierung ist der Bewegung der Schnittführung 50 relativ
zum Kragen 30 zugeordnet. Um in simultaner Weise die Beugung/Streckung,
varus/valgus und interne/externe Rotationsposition der Schnittführung 50 zu
fixieren, wird, unter Bezugnahme auf die 3, der Knopf 40 in
schraubender Weise durch die Öffnung 37 in
den Ansatz 34 des Kragens 30 vorgeschoben, bis
der gewindete Schaft 40b in ausreichender Weise gegen die
Basis 20 stösst, um
den Kragen 30 in einer Position relativ zur Basis 20 zu
verriegeln. Um dann die proximale/distale Position der Schnittführung 50 zu
verriegeln, werden die Knöpfe 41 und 42 in
schraubender Weise durch die Bohrungen 38 und 39 vorgeschoben,
bis die gewindeten Schäfte 41b und 42b jeweils
gegen die Stäbe 51 und 52 der
Schnittführung 50 stossen
und diese an Ort und Stelle in bezug auf den Kragen 30 fixieren. Sobald
die Beugung/Streckung, varus/valgus, interne/externe Rotation, und
die proximale/distale Orientierung der Schnittführung 50 relativ zum
distalen Femur 70 fixiert sind, werden weitere Prozeduren durchgeführt, die
dem Fachmann wohl bekannt sind, um den distalen Femur 70 zu
schneiden. Beispielsweise kann die Oberfläche 80 der Führung 50 eingesetzt
werden, um eine Säge
zu führen,
die die distale Oberfläche
des Femurs 70 formt.
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Die 5 zeigt
ein zweites Ausführungsbeispiel
der universellen Ausrichtführung,
die hier mit dem Bezugszeichen 200 identifiziert wird.
Alle anderen Aspekte der bevorzugten und anderen zweiten Ausführungsbeispielen
sind ähnlich,
die Ausrichtführung 200 unterscheidet
sich im Wesentlichen von der Ausrichtführung 10 dadurch,
dass die Ausrichtführung 200 an
dem Knochenanker 60 am Kragen 230 befestigt ist.
Der Kragen 230 hat Durchgänge 221, die ausgestaltet
sind, um den Knochenanker 60 aufzunehmen. Insbesondere
kann der Knochenanker 60 an jeglichen Durchgang 221 auf
dem Kragen 230 verbunden und an Ort und Stelle verriegelt
werden. Um den Kragen 230 gegen den Knochenanker 60 zu
fixieren, wird ein Fixator 224, ähnlich zum Fixator 24 des
bevorzugten Ausführungsbeispiels,
in schraubender Weise in Eingriff gebracht und in einem gewindetem
Schlitz 223 auf dem Kragen 23Q vorgeschoben, bis
der Fixator 224 gegen den Knochenanker 60 in der
Durchführung 221 stösst.
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In
dem zweiten Ausführungsbeispiel
ist die Schnittführung 205,
vergleichbar zur Schnittführung 50 des
bevorzugten Ausführungsbeispiels
an der Basis 220 der Ausrichtführung 200 über mindestens
einen Befestigungsstab 255 verbunden. Der Befestigungsstab 255 ist
in fester Weise an der Basis 220 vorgesehen und greift
gleitend in die Schnittführung 250 ein.
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Die
Beugung/Streckung, varus/valgus und interne/externe Rotation werden
der Bewegung der Basis 220 innerhalb des Kragens 230 zugeschrieben.
Um diese Orientierungen festzustellen oder zu verriegeln, wird der
Aktuator 40 in schraubender Weise durch den Kragen 230 in
derselben Art und Weise wie bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel
vorgeschoben, bis er gegen die Basis 220 stösst und
diese relativ zum Kragen 230 verriegelt.
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Die
proximale/distale Orientierung ist der Bewegung der Schnittführung 250 entlang
dem Befestigungsstab 255 zugeschrieben, relativ zur Basis 220. Es
weiter festzustellen, dass die einzelne Stabbefestigung an der Schnittführung 250 auch
die interne/externe Rotation vereinfacht. Um die Schnittführung 250 gegen
den Stab 255 zu verriegeln, ist ein Stopper 254 vorgesehen,
der in schraubender Weise in die Schnittführung 250 eingreift
und vorgeschoben werden kann, bis er gegen den Stab 255 stösst und diesen
an Ort und Stelle verriegelt.
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Mit
der Ausnahme der oben erwähnten
Unterschiede in der Struktur des zweiten Ausführungsbeispiels ist das Verfahren
zum Einsatz der Schnittführung 200 ähnlich zu
der beim bevorzugten Ausführungsbeispiel.
Der Knochenanker 60 ist in einen Knochen implantiert, wie
dem distalen Femur 70 in einer Vielzahl von Orientationen,
wie anterior oder lateral. Dies Ausrichtführung 200 wird dann
auf den Knochenanker 60 aufgesetzt und an Ort und Stelle durch
das schraubende Einführen
und Vorführen
des Fixators 224 im Schlitz 223 im Kragen 230 verriegelt, bis
der Fixator 224 gegen den Knochenanker 60 in einem
Masse stösst,
die notwendig ist, um eine Bewegung des Kragens 230 in
bezug auf den Knochenanker 60 zu verhindern. Zu diesem
Zeitpunkt ist die Basis 220 frei, innerhalb des Kragens 230 zu
rotieren. Dann wird die Schnittführung 250 in
gleitender Weise an dem Befestigungsstab 255 befestigt.
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Um
gleichzeitig die Beugung/Streckung, varus/valgus und interne/externe
Rotations-Position der Schnittführung 250 zu
fixieren, wird der Aktuator 40 in schraubender Weise durch
den Kragen 230 vorgeschoben, bis er in ausreichender Weise
gegen die Basis 220 stösst,
um den Kragen 230 in Position relativ zur Basis 220 zu
verriegeln. Um dann die proximale/distale Position der Schnittführung 250 zu
verriegeln, wird der Stopper 254 in schraubender Weise durch
die Schnittführung 250 vorgeschoben,
bis er gegen den Stab 255 stösst und diesen an Ort und Stelle
relativ zur Basis 220 verriegelt. Sobald die Beugung/Streckung,
varus/valgus, interne/externe Rotation und die proximale/distale
Orientierung der Schnittführung 250 relativ
zum distalen Femur 70 fixiert sind, können weitere Prozeduren ausgeführt werden,
die dem Fachmann bei dem Schneiden des distalen Femurs 70 wohl
bekannt sind.
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Unter
Bezugnahme auf die 6 und 8 wird ein
weiteres Ausführungsbeispiel
einer Schnittführung
dargestellt, insbesondere eine laterale Schnittführung 100, die mit
der universalen Ausrichtführung
der vorliegenden Erfindung eingesetzt werden kann. Unter Bezugnahme
auf die 6 ist zu sehen, dass die laterale
Schnittführung 100 zwei
Befestigungsstäbe 110 und 112 aufweist,
die ähnlich
sind zu und dieselbe Funktion ausüben wie die Befestigungsstäbe 51 und 52 der
Schnittführung 50 beim bevorzugten
Ausführungsbeispiel,
in dem Masse, dass sie die Schnittführung 100 mit der
Ausrichtführung
zusammenbringen.
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Im
Gegensatz zur Schnittführung 50 ist
die laterale Schnittführung 100 vorgesehen
für den
Einsatz der lateralen Vorgehensweise bei der Knieersatzchirurgie,
wie diese in der 7 dargestellt ist. In spezifischer
Weise umfasst dies das Einführen
des Knochenankers 60 in die seitliche Oberfläche 74 eines
Knochens wie dem distalen Femur 70, im Gegensatz zur vorderen
Oberfläche 72,
wie dies bei dem bevorzugten und dem zweiten Ausführungsbeispiel
geschieht. Insbesondere ist es vorteilhaft, den Knochenanker 60 ungefähr 7,62cm
(3 Zoll) von dem Ende des distalen Femurs einzuführen. Dann wird die Ausrichtführung 10 oder 200 an
dem Knochenanker 60 verbunden, die laterale Schnittführung 100 an der
Ausrichtführung
befestigt und vorzugsweise dies am Kniegelenk ausgerichtet, wie
es dem Fachmann auf diesem Gebiet wohl bekannt ist.
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Die
laterale Schnittführung 100 liefert
fünf Schneidführungsoberflächen, um
das Kniegelenk für Ersatzkomponenten
vorzubereiten. Spezifisch gesehen hat die laterale Schnittführung 100 eine
vordere Schnittführungsoberfläche 130,
eine anteriore abgeschrägte
gefaste Schneidführungsoberfläche 140, eine
distale Schnittführungsoberfläche 150,
eine hintere gefaste Schnittführungsoberfläche 160 und
eine posteriore Schnittführungsoberfläche 170.
Zusätzlich bestehen
Merkmale 120 wie Löcher
und Schlitze, um das Markieren der Position und das Festhalten am Knochen 70 zu
vereinfachen. Aufgrund der verschiedenen anatomischen Grössen der
Knochen kann die laterale Schnittführung 100 in einer
Vielzahl von Grössen
vorgesehen sein, wie diese in der 8 dargestellt
ist.
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Obwohl
die hier beschriebene Erfindung unter Bezugnahme auf bestimmte Ausführungsbeispiele
beschrieben worden ist, ist es wohl verstanden, dass diese Ausführungsbeispiele
nur für
die Prinzipien und Anwendungsmöglichkeiten
der vorliegenden Erfindung illustrierend sind.