DE102014004132B4 - Tool for introducing a helical cavity into a bone - Google Patents
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Abstract
Chirurgisches Werkzeug (1) zur Einbringung einer helikalen Kavität in einen Knochen mit einem zumindest einen Teil einer Antriebswelle (9) aufnehmenden Hauptteil (2) und einem an diesem gehaltenen Werkzeugteil (3), welches ein Funktionselement (5) umfasst, das durch Ausübung einer oszillierenden Bewegung die Kavität im Knochen erzeugt, wobei das Werkzeugteil (3) einen abstehenden, drehbaren Schaft (4) umfasst, an dessen dem Hauptteil (2) gegenüberliegenden Ende sich ein das Funktionselement bildender Stift (5) durch eine Öffnung (8) aus dem Schaft (4) heraus erstreckt, der zur Ausübung einer Materialabtragung des Knochens in seiner Längsrichtung oszillierbar ist, und dass der Schaft (4) derart mit der Antriebswelle (9) gekoppelt ist, dass diese zumindest mittelbar ein Drehmoment auf den Schaft (4) und den Stift (5) ausübt, und wobei vom Schaft (4) zumindest ein Flügel (6) radial absteht, der in einem Abstand hinter dem Stift (5) beginnend sich in Umfangsrichtung des Schafts (4) helikal in Richtung des Hauptteils (2) erstreckt, dadurch gekennzeichnet, dass die Kopplung des Schaftes (4) mit der Antriebswelle (9) über eine hydrodynamische Kupplung erfolgt.Surgical tool (1) for introducing a helical cavity into a bone with a main part (2) accommodating at least part of a drive shaft (9) and a tool part (3) held thereon, which comprises a functional element (5) which can be exerted by a oscillating movement, the cavity in the bone generated, wherein the tool part (3) comprises a protruding, rotatable shaft (4), at its the main part (2) opposite end is a functional element forming pin (5) through an opening (8) of the Shaft (4) extending out, which is oscillatable for exerting a material removal of the bone in its longitudinal direction, and that the shaft (4) is so coupled to the drive shaft (9) that this at least indirectly a torque on the shaft (4) and the pin (5) exerts, and wherein from the shaft (4) at least one wing (6) projects radially, at a distance behind the pin (5) starting in the circumferential direction of the shaft (4 ) helically in the direction of the main part (2), characterized in that the coupling of the shaft (4) with the drive shaft (9) via a hydrodynamic coupling takes place.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein chirurgisches, insbesondere ein kieferchirurgisches Werkzeug zur Einbringung einer helikalen Kavität in einen Knochen, insbesondere einen Kieferknochen mit einem zumindest einen Teil einer Antriebswelle aufnehmenden Hauptteil und einem an diesem gehaltenen Werkzeugteil, welches ein Funktionselement umfasst, das durch Ausübung einer oszillierenden Bewegung die Kavität im Knochen erzeugt. Das Werkzeugteil umfasst einen abstehenden, drehbaren Schaft, an dessen dem Hauptteil gegenüberliegenden Ende sich ein das Funktionselement bildender Stift durch eine Öffnung aus dem Schaft heraus erstreckt, der zur Ausübung einer Materialabtragung des Knochens in seiner Längsrichtung oszillierbar ist, wobei der Schaft derart mit der Antriebswelle gekoppelt ist, dass diese zumindest mittelbar ein Drehmoment auf den Schaft und den Stift ausübt, und wobei vom Schaft zumindest ein Flügel radial absteht, der in einem Abstand hinter dem Stift beginnend sich in Umfangsrichtung des Schafts helikal in Richtung des Hauptteils erstreckt.The present invention relates to a surgical, in particular a jaw surgical tool for introducing a helical cavity into a bone, in particular a jawbone with a main part receiving at least a part of a drive shaft and a tool part held on it, which comprises a functional element, by exercising an oscillating movement the cavity is created in the bone. The tool part comprises a protruding, rotatable shaft, at the opposite end of which a functional element forming pin extends through an opening out of the shaft, which is oscillatable for exerting a material removal of the bone in its longitudinal direction, the shaft in such a way with the drive shaft coupled to exert at least indirectly a torque on the shaft and the pin, and wherein from the shaft at least one vane protrudes radially, which extends in a distance behind the pin helically in the circumferential direction of the shaft in the direction of the main part.
Für die Verankerung zahntechnischer Implantate in einem Kieferknochen ist es erforderlich, eine Kavität vorzusehen, die das Implantat respektive einen dieses tragende Implantatkörper aufnimmt. Im Stand der Technik sind diverse Ausführungsvarianten zahntechnischer Implantate bekannt. Insbesondere ist ein Werkzeug der genannten Gattung aus der deutschen Patentanmeldung
Eine Variante dieser Implantate besitzt einen Verankerungskörper, der aus einem massiven zylindrischen Mittelteil und zumindest einem von diesem radial abstehenden, sich schraubenlinienförmig um den Umfang des Mittelteils herum erstreckenden Flügel besteht. Auch sind zwei oder sogar mehr solcher Flügel möglich, wobei dann die Steigung der jeweiligen Flügel erheblich steiler ist als bei Vorhandensein eines einzigen Flügels. Das Implantieren eines derartigen Verankerungskörpers im Knochen kann auf unterschiedliche Art und Weise erfolgen. Gemeinsam haben diese Implantierungsarten, dass zunächst eine Bohrung in den Knochen eingebracht werden muss, die zumindest das zylindrische Mittelteil aufnimmt.A variant of these implants has an anchoring body, which consists of a solid cylindrical central part and at least one of this radially projecting, helically extending around the circumference of the central part extending wings. Also, two or even more such wings are possible, in which case the pitch of the respective wings is considerably steeper than in the presence of a single wing. The implantation of such an anchoring body in the bone can take place in different ways. Together, these types of implantation, that first a hole must be introduced into the bone, which accommodates at least the cylindrical central part.
Beispielsweise kann gemäß einer Variante der Durchmesser der Bohrung gleich dem Außendurchmesser des Mittelteils sein, wobei der oder die Flügel des Implantatkörpers dann selbstschneidend sind und der Implantatkörper in der Art einer Schraube in den Knochen eingedreht wird, wobei sich die Flügel wie die Gewinde einer Schraube in den Knochen hineinschneiden. Dies ist jedoch nur unter sehr starker Kraft- bzw. Drehmomentaufwendung möglich. Im Falle eines Zahnimplantats ist ein derartiges Einschrauben des Implantatkörpers für den Patienten äußerst unangenehm.For example, according to a variant, the diameter of the bore may be equal to the outer diameter of the middle part, wherein the wing or wings of the implant body are then self-tapping and the implant body is screwed into the bone in the manner of a screw, wherein the wings like the thread of a screw in cut in the bone. However, this is possible only under very strong force or torque expenditure. In the case of a dental implant, such a screwing of the implant body for the patient is extremely unpleasant.
Eine Alternative besteht darin, die Bohrung derart groß auszugestalten, dass ihr Durchmesser dem Gesamtdurchmesser des Implantatkörpers, d. h. einschließlich der radialen Breite des Flügels entspricht. In diesem Fall wird der Implantatkörper lediglich in die Bohrung eingeschoben, ohne dass sich die Flügel in den Knochen schneiden. Ein Nachteil dieser Variante ist jedoch, dass viel Knochenmaterial entfernt werden muss und es sehr lange dauert, bis das Knochenmaterial an den Implantatkörper heran gewachsen ist. Der Heilungsprozess ist damit unverhältnismäßig lang.An alternative is to design the bore so large that its diameter corresponds to the total diameter of the implant body, i. H. including the radial width of the wing. In this case, the implant body is simply inserted into the bore without the wings cutting into the bone. A disadvantage of this variant, however, is that much bone must be removed and it takes a very long time until the bone material has grown to the implant body. The healing process is thus disproportionately long.
Es ist natürlich gemäß einer dritten Variante auch möglich, den Durchmesser der Bohrung etwas geringer als den Gesamtdurchmesser des Implantatkörpers zu wählen, so dass sich beim Einsetzen des Implantatkörpers der oder die Flügel zwar in den Knochen hinein schneiden, jedoch die Eintauchtiefe der Flügel nur minimal ist, beispielsweise 0,5 bis 1 mm beträgt. Wenngleich der Implantatkörper bei dieser Variante schon bei seinem Einsetzen fest im Knochen einliegt, ist der Heilprozess nach wie vor lang, da ein großer Volumenbereich wieder mit Knochenmaterial zuwachsen muss.Of course, according to a third variant, it is also possible to choose the diameter of the bore slightly smaller than the total diameter of the implant body, so that while inserting the implant body, the wing or wings cut into the bone, but the immersion depth of the wings is only minimal , For example, 0.5 to 1 mm. Although the implant body rests firmly in the bone in this variant already at its onset, the healing process is still long, as a large volume area must grow back with bone material.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein chirurgisches Werkzeug bereitzustellen, um eine Kavität in einen Knochen, insbesondere einen Kieferknochen einzubringen, deren Form korrespondierend der helikalen Form des Flügels eines Implantatkörpers ist, so dass nur eine minimale Menge an Knochenmaterial für das Einsetzen des Implantatkörpers aus dem Knochen entfernt werden muss und der Heilungsprozess damit erheblich verkürzt wird.It is therefore an object of the present invention to provide a surgical tool for introducing a cavity into a bone, in particular a jawbone, whose shape corresponds to the helical shape of the wing of an implant body, so that only a minimal amount of bone material is required for insertion of the implant body must be removed from the bone and the healing process is significantly shortened.
Diese Aufgabe wird durch ein chirurgisches Werkzeug gemäß Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen dieses Werkzeugs sind in den Unteransprüchen angegeben.This object is achieved by a surgical tool according to
Erfindungsgemäß wird ein chirurgisches, insbesondere kieferchirurgisches Werkzeug zur Einbringung einer helikalen Kavität in einen Knochen, insbesondere einen Kieferknochen mit einem zumindest einen Teil einer Antriebswelle aufnehmenden Hauptteil und einem an diesem gehaltenen Werkzeugteil vorgeschlagen, welches ein Funktionselement umfasst, das durch Ausübung einer oszillierenden Bewegung die Kavität im Knochen erzeugt, wobei das Werkzeugteil einen abstehenden, drehbaren Schaft umfasst, an dessen dem Hauptteil gegenüberliegenden Ende sich ein das Funktionselement bildender Stift durch eine Öffnung aus dem Schaft heraus erstreckt, der zur Ausübung einer Materialabtragung des Knochens in seiner Längsrichtung oszillierbar ist. Der Schaft ist derart mit der Antriebswelle gekoppelt, dass diese zumindest mittelbar ein Drehmoment auf den Schaft und den Stift ausübt, wobei vom Schaft zumindest ein Flügel radial absteht, der in einem Abstand hinter dem Stift beginnend sich in Umfangsrichtung des Schafts helikal in Richtung des Hauptteils erstreckt, wobei die Kopplung des Schafts mit der Antriebswelle über eine hydrodynamische Kupplung erfolgt.According to the invention, a surgical, in particular jaw-surgical, tool is proposed for introducing a helical cavity into a bone, in particular a jawbone with a main part accommodating at least a part of a drive shaft and a tool part held on it, which comprises a functional element which, by exercising an oscillating movement, forms the cavity produced in the bone, wherein the tool part comprises a protruding, rotatable shaft, at the opposite end of the main body is a functional element forming pin through an opening out of the shaft extends, which is oscillatable for exerting a material removal of the bone in its longitudinal direction. The shaft is coupled to the drive shaft such that it at least indirectly exerts a torque on the shaft and the pin, wherein at least one wing radially projects from the shaft, starting at a distance behind the pin helically in the direction of the main part in the circumferential direction of the shaft extends, wherein the coupling of the shaft with the drive shaft via a hydrodynamic coupling takes place.
Ein Kernaspekt des erfindungsgemäßen Werkzeugs ist es, dass das Werkzeugteil während des bestimmungsgemäßen Betriebs zwei Bewegungen vollführt, nämlich zum einen eine translatorische Bewegung, um die Materialabtragung am Knochen durch den Stift zu bewirken, und zum anderen eine rotatorische Bewegung, um den Stift voranzutreiben. Unter einer rotatorischen Bewegung oder Drehbewegung des Werkzeugteils, Schafts oder Stifts ist hier lediglich ein Vorschub entlang eines Kreissegments zu verstehen, d. h. es sind keine vollen Umdrehungen gemeint. Auf den Schaft respektive den Stift wird vielmehr lediglich ein Drehmoment ausgeübt, das einen Vorschub des Stifts in Umfangsrichtung bewirkt, so dass sich das Werkzeugteil zunehmend in den Knochen hineinarbeitet.A key aspect of the tool according to the invention is that the tool part performs two movements during normal operation, namely on the one hand a translational movement to cause the removal of material on the bone by the pin, and on the other a rotational movement to advance the pin. Under a rotary movement or rotational movement of the tool part, shaft or pin is here to understand only a feed along a circle segment, d. H. it does not mean full revolutions. On the other hand, only a torque is exerted on the shaft or the pin, which causes a feed of the pin in the circumferential direction, so that the tool part increasingly works into the bone.
Durch die Überlagerung der beiden Bewegungen entsteht in dem Knochen die gewünschte Kavität, die sich schließlich helikal in den Knochen hineinerstreckt. Der vom Schaft radial abstehende Flügel dient dabei der Stabilisierung und Führung des Werkzeugteils.The superposition of the two movements creates the desired cavity in the bone, which finally extends helically into the bone. The wing projecting radially from the shaft serves to stabilize and guide the tool part.
Durch den Flügel erhält der Schaft eine Form, die im Wesentlichen dem zu implantierenden Implantatkörper entspricht. Der zumindest eine Flügel tritt mit zunehmendem Fortschritt der Kavitätsherstellung in die Kavität ein und bildet somit eine Führung für das Werkzeug bzw. das Werkzeugteil. Ferner definiert der Flügel den Winkel, in dem sich der Stift in den Kieferknochen hineinarbeitet, so dass sichergestellt ist, dass die Kavität mit dem Schraubengewinde des zu implantierenden Implantatkörpers korrespondiert.The shaft gives the shaft a shape which substantially corresponds to the implant body to be implanted. The at least one wing enters the cavity with increasing progress of Kavitätsherstellung and thus forms a guide for the tool or the tool part. Furthermore, the wing defines the angle at which the pin works into the jawbone, so that it is ensured that the cavity corresponds to the screw thread of the implant body to be implanted.
Die Erstreckung des Flügels in radialer Richtung entspricht maximal dem Maß, um das der Stift vom Schaft hervorsteht, damit der Flügel keinen Widerstand bildet, wenn das Werkzeug in den Kieferknochen hinein getrieben wird. Denn dies würde das für den Vorschub aufzubringende Drehmoment erheblich erhöhen. Aus diesem Grund ist auch die Dicke des Flügels geringer als die Dicke des Stifts. Beispielsweise kann die Dicke des Flügels zwischen 0,5 und 1,2 mm, insbesondere 1 mm betragen. Die Dicke des Stifts ist dann entsprechend größer zu wählen. Da der zumindest eine Flügel die Außenwand der Kavität nicht berührt und der Stift in der Bewegungsrichtung des Schafts dem Flügel vorgelagert ist, beteiligt sich der Flügel nicht aktiv an der Herstellung der Kavität. Er muss also nicht selbstschneidend ausgeführt sein und kann folglich eine stumpfe Außenkante besitzen. Dies hat den Vorteil, dass diese Kante nicht speziell bearbeitet sein muss.The extent of the wing in the radial direction corresponds maximally to the extent to which the pin protrudes from the shaft, so that the wing forms no resistance when the tool is driven into the jawbone. Because this would considerably increase the torque to be applied for the feed. For this reason, the thickness of the wing is less than the thickness of the pin. For example, the thickness of the wing between 0.5 and 1.2 mm, in particular 1 mm. The thickness of the pen is then to be selected correspondingly larger. Since the at least one wing does not touch the outer wall of the cavity and the pin is upstream of the wing in the direction of movement of the shaft, the wing does not actively participate in the manufacture of the cavity. So it does not have to be self-tapping and can therefore have a dull outer edge. This has the advantage that this edge does not have to be specially processed.
Es genügt, wenn sich der Flügel entlang 2/3 bis 4/5 des Schaftumfangs erstreckt. Selbst wenn das in die Kavität einzusetzende Implantat einen Flügel mit einer vollen oder gar 1½-fachen Schraubenumdrehung um das Mittelteil des Implantatkörpers herum besitzt, kann der Flügel des erfindungsgemäßen Werkzeugs gleichwohl eine geringere Umfangslänge aufweisen, weil dieser Flügel nur zur Stabilisierung und Führung des Werkzeuges respektive des Stifts dient.It is sufficient if the wing extends along 2/3 to 4/5 of the shaft circumference. Even if the implant to be inserted into the cavity has a wing with a full or even 1½-fold screw revolution around the central part of the implant body, the wing of the tool according to the invention may nevertheless have a smaller circumferential length, because this wing only for stabilizing and guiding the tool respectively serves the pin.
Der Flügel kann in radialer Richtung eine Breite aufweisen, die das 0,5- bis 1,1-fache des Durchmessers des Schafts besitzt. Entsprechend steht der Stift vom Schaft um eine Länge hervor, die dem 0,6- bis 1,2-fachen des Schaftdurchmessers entspricht. So können beispielsweise bei einem Schaftdurchmesser von 3 mm der Gesamtdurchmesser von Schaft und Flügel 9 mm betragen. Je nach zu implantierendem Implantatkörper kann jedoch auch eine geringere oder größere Erstreckung des Flügels respektive des Stifts in radialer Richtung realisiert werden.The wing may have a width in the radial direction which is 0.5 to 1.1 times the diameter of the shaft. Accordingly, the pin protrudes from the shaft by a length corresponding to 0.6 to 1.2 times the shaft diameter. For example, with a shaft diameter of 3 mm, the overall diameter of the shaft and wing can be 9 mm. Depending on the implant body to be implanted, however, a smaller or larger extension of the wing or the pin in the radial direction can be realized.
Es sei angemerkt, dass vor der Verwendung des erfindungsgemäßen chirurgischen Werkzeugs ebenfalls eine Bohrung in den Knochen eingebracht werden muss, deren Durchmesser mindestens, vorzugsweise genau dem Außendurchmesser des Schafts entspricht. Sodann kann das erfindungsgemäße Werkzeug auf den Knochen aufgesetzt werden, wobei der Stift am Knochen zur Anlage gelangt. Zur Stabilisierung der Position kann die Öffnung, durch die sich der Stift hindurch erstreckt, in einem geringen Abstand von beispielweise 1 bis 2 mm von dem dem Hauptteil gegenüberliegenden Ende des Schafts vorhanden sein, so dass der Schaft mit seinem bis zur Öffnung reichenden Endabschnitt in die Bohrung im Knochen eingesetzt werden kann, bevor das Werkzeug in Betrieb genommen wird. Er ist damit in der Bohrung gehalten und laterale Bewegungen des Werkzeugteils werden verhindert.It should be noted that prior to the use of the surgical tool according to the invention, a bore also has to be introduced into the bone, the diameter of which corresponds at least, preferably exactly to the outer diameter of the shaft. Then, the tool according to the invention can be placed on the bone, the pin comes to rest on the bone. To stabilize the position, the opening through which the pin extends may be at a small distance of, for example, 1 to 2 mm from the end of the shaft opposite the main part, so that the shaft with its end portion reaching into the opening into the Bore in the bone can be used before the tool is put into operation. He is thus held in the bore and lateral movements of the tool part are prevented.
Wie bereits beschrieben, vollführt der Stift im Betrieb des erfindungsgemäßen Werkzeugs eine Oszillationsbewegung in Längsrichtung sowie gleichzeitig eine rotatorische Bewegung. Die hierfür jeweils benötigten Antriebsmittel können beliebig ausgebildet sein. Es können unabhängige Antriebsmittel, vorzugsweise jedoch ein Antriebsmittel vorgesehen werden, das beide Bewegungen bewirkt. Dies wird nachfolgend noch veranschaulicht.As already described, during operation of the tool according to the invention, the pin performs an oscillation movement in the longitudinal direction and at the same time a rotational movement. The respectively required for this drive means can be designed arbitrarily. Independent drive means, but preferably a drive means, can be provided which effects both movements. This will be illustrated below.
Zumindest ein Teil der Oberfläche des Stifts kann beispielsweise diamantiert sein, so dass der Stift infolge der Bewegung wie eine Feile wirkt, die Knochenmaterial wegfeilt. Alternativ kann zumindest ein Teil der Oberfläche des Stifts ein Sägezahnprofil, insbesondere ein rotationssymmetrisches Sägezahnprofil aufweisen, so dass der Stift infolge der Bewegung wie eine Säge wirkt, die Knochenmaterial wegsägt. For example, at least part of the surface of the pin may be diamond-coated so that the pin, as a result of the movement, acts like a file that sweeps away bone material. Alternatively, at least a part of the surface of the pin may have a sawtooth profile, in particular a rotationally symmetrical sawtooth profile, so that the pin, as a result of the movement, acts like a saw sawing away bone material.
Die Oszillation kann beispielsweise bei einer Frequenz zwischen 25 kHz und 30 kHz, insbesondere bei ca. 28 kHz erfolgen, wobei im Falle eines sägenden Stift auch eine deutlich geringere Frequenz möglich ist, beispielsweise zwischen 50 und 600 Hz.The oscillation can take place, for example, at a frequency between 25 kHz and 30 kHz, in particular at about 28 kHz, wherein in the case of a sawing pin also a significantly lower frequency is possible, for example between 50 and 600 Hz.
Im Falle der feilenden Wirkung des Stifts genügt es, wenn die Auslenkung des Stifts mikroskopisch ist, d. h. 0,1 mm oder weniger beträgt. Der Stift arbeitet dabei nicht unter Druck, jedoch zwecknotwendigerweise unter Kontakt mit dem Kieferknochen.In the case of the styling effect of the post, it is sufficient if the deflection of the post is microscopic, i. H. 0.1 mm or less. The pen does not work under pressure, but necessarily necessary under contact with the jawbone.
Die Oszillation kann beispielsweise mittels eines Vibrationsantriebs erreicht werden, der mit einer sich durch den Schaft erstreckenden Vibrationswelle gekoppelt ist, an deren Ende der Stift fest gehalten ist. Die Vibrationswelle dient zur Übertragung der Vibrationen vom Antrieb zum Stift, da der Vibrationsantrieb aus Platzgründen nicht im Schaft angeordnet werden kann. Er kann jedoch im Hauptteil oder außerhalb des erfindungsgemäßen Werkzeugs angeordnet sein.The oscillation can be achieved, for example, by means of a vibration drive which is coupled to a vibration shaft extending through the shaft, at the end of which the pin is firmly held. The vibration wave is used to transmit the vibrations from the drive to the pin, because the vibration drive can not be placed in the shaft for reasons of space. However, it can be arranged in the main part or outside of the tool according to the invention.
Der Vibrationsantrieb kann beispielsweise ein Piezoelement sein, das bei entsprechender Anregung mit einer Wechselspannung Schwingungen mikroskopischer Auslegungen gleicher Frequenz erzeugt. Die Schwingungen können dabei eine Amplitude bis zu einigen 100 μm betragen.The vibration drive, for example, be a piezoelectric element that generates oscillations microscopic interpretations of the same frequency with appropriate excitation with an AC voltage. The vibrations can be an amplitude up to several 100 microns.
Alternativ kann der Vibrationsantrieb durch einen Miniaturmotor oder eine spezielle Welle gebildet sein, die eine Unwucht aufweist oder trägt, welche die Vibrationen erzeugt. Durch das Drehen der Unwucht wird der Motor respektive die Welle in Schwingung versetzt. Durch eine mechanische Kopplung des Elektromotors bzw. der Welle mit der Vibrationswelle werden diese Schwingungen auf die Vibrationswelle übertragen.Alternatively, the vibratory drive may be formed by a miniature motor or a special shaft having or carrying an imbalance that generates the vibrations. Turning the unbalance causes the motor or shaft to vibrate. By a mechanical coupling of the electric motor or the shaft with the vibration wave these vibrations are transmitted to the vibration wave.
Gemäß einer anderen, bevorzugten Ausführungsvariante kann die Oszillation auch durch die Antriebswelle erreicht werden. Dies hat den Vorteil, dass kein gesonderter Vibrationsantrieb benötigt wird. Hierzu kann die Antriebswelle einen von ihrem stirnseitigen Ende abstehenden Exzenterstift aufweisen, der mit der sich durch den Schaft erstreckenden Vibrationswelle in Eingriff steht. Dieser Eingriff erfolgt geeigneterweise derart, dass der Exzenterstift in eine längliche Nut hineinragt, die in der Stirnseite der Vibrationswelle ausgebildet ist. Der Exzenterstift ist ein Vorsprung, der bezogen auf die Achse der Antriebswelle außermittig liegt. Bei einer Drehung der Welle vollführt er folglich eine Kreisbewegung. Durch den Eingriff des Exzenterstifts in die längliche Nut wirkt dieser als Mitnehmer, der seine Kreisbewegung in eine eindimensionale Hin-und-Her-Bewegung der Vibrationswelle überträgt. Eine Vibration der Vibrationswelle wird folglich durch die Drehung der Antriebswelle erreicht, die beispielsweise zwischen 20.000 und 40.000 Umdrehungen pro Minute betragen kann.According to another, preferred embodiment, the oscillation can also be achieved by the drive shaft. This has the advantage that no separate vibration drive is needed. For this purpose, the drive shaft may have a projecting from its front end eccentric pin, which is in engagement with the shaft extending through the vibration shaft. This engagement is suitably such that the eccentric pin protrudes into an elongated groove which is formed in the end face of the vibration shaft. The eccentric pin is a projection that is off-center relative to the axis of the drive shaft. Upon rotation of the shaft, it thus performs a circular motion. By the engagement of the eccentric pin in the elongated groove this acts as a driver, which transmits its circular motion in a one-dimensional reciprocating motion of the vibration wave. A vibration of the vibration wave is thus achieved by the rotation of the drive shaft, which may for example be between 20,000 and 40,000 revolutions per minute.
Diese endseitig der Vibrationswelle erzeugten Vibrationen werden dann von der Vibrationswelle an ihr gegenüberliegendes Ende übertragen, an dem der Stift fest gehalten ist. Hierdurch führt auch der Stift die Oszillationsbewegung durch.These vibrations generated at the end of the vibration wave are then transmitted from the vibration wave to its opposite end, to which the pin is firmly held. As a result, the pin performs the oscillatory motion.
Die Vibrationswelle kann nicht nur als Überträger der Vibration vom Antrieb zum Stift sondern kann auch als Verstärker oder Dämpfer der Vibrationen dienen. Letzteres kann beispielsweise durch die Lage eines Festlagers beeinflusst werden, das im Schaft angeordnet ist und gegen das sich die Vibrationswelle abstützen kann. Vorzugsweise ist das Festlager eine Scheibe, durch die sich die Vibrationswelle idealerweise konzentrisch hindurch erstreckt. Ist dieses Festlager beispielsweise mittig zwischen dem Ort der Vibrationseinkopplung oder Erzeugung und dem Stift angeordnet, so findet weder eine Verstärkung noch eine Dämpfung statt. Wird das Lager hingegen ausgehend von dieser Mitte näher zur Erregerquelle verschoben, wirkt der Stab bzw. die Vibrationswelle in Folge des größeren Abstandes zwischen Festlager und Stift gegenüber dem Abstand zwischen Festlager und Erregungsquelle als Verstärker und die Vibrationen sind am Ende der Vibrationswelle, d. h. dort, wo der Stift gehalten ist, größer als an ihrem Anfang, an dem der Vibrationsantrieb die Schwingungen in die Vibrationswelle einkoppelt oder der Exzenterstift in die Langnut eingreift.Not only can the vibration wave transmit the vibration from the drive to the pin, but it can also serve as an amplifier or damper of vibration. The latter can be influenced for example by the position of a fixed bearing, which is arranged in the shaft and against which the vibration wave can be supported. Preferably, the fixed bearing is a disc through which the vibration wave ideally extends concentrically therethrough. If this bearing is arranged, for example, centrally between the location of the vibration injection or generation and the pin, then there is no gain or damping. If the bearing, however, shifted closer to the excitation source from this center, the rod or the vibration wave acts as an amplifier as a result of the larger distance between the bearing and pin against the distance between the bearing and the excitation source and the vibrations are at the end of the vibration wave, d. H. where the pin is held, greater than at its beginning, where the vibration drive couples the vibrations in the vibration wave or the eccentric pin engages in the long groove.
Vorzugsweise kann die Lage des Festlagers zumindest in einem begrenzten Maße in axialer Richtung zur Vibrationswelle veränderlich sein, um je nach gewünschter Oszillation des Stifts einen mehr oder weniger großen Bewegungshub des Stiftes zu erreichen.Preferably, the position of the fixed bearing can be variable at least to a limited extent in the axial direction of the vibration wave to achieve a more or less large stroke of movement of the pin depending on the desired oscillation of the pin.
Neben der Art und Weise, die Oszillation des Stifts zu erzeugen, kann auch sein Vorschub, d. h. die Kopplung von Schaft und Antriebswelle auf vielerlei Art und Weise erreicht werden.In addition to the way to produce the oscillation of the pen, also his feed, d. H. the coupling of shaft and drive shaft can be achieved in many ways.
Erfindungsgemäß erfolgt die Kopplung des Schafts mit der Antriebswelle über eine hydrodynamische Kupplung. Bei einer derartigen Kupplung erfolgt die Kraftübertragung von einem treibenden Element zu einem getriebenen Element mittels einer Flüssigkeit, insbesondere die Bewegungsenergie dieser Flüssigkeit. Die Flüssigkeit wird von dem treibenden Element in Rotation versetzt, so dass ein Wirbel in der Art eines Zyklons entsteht, welcher wiederum das getriebene Element mitnimmt. Zum Bewegen der Flüssigkeit kann das treibende Element Lamellen oder Schaufeln aufweisen, die in Rotation versetzt werden und die Flüssigkeit antreiben. Entsprechend kann das getriebene Element ebenfalls Lamellen oder Schaufeln aufweisen, welche durch das rotierende Wasser mitgenommen und so das getriebene Element ebenfalls in Rotation versetzt wird.According to the invention, the coupling of the shaft with the drive shaft via a hydrodynamic coupling. In such a coupling, the power transmission from a driving element to a driven element by means of a liquid, in particular the kinetic energy of this takes place Liquid. The fluid is set in rotation by the driving element to form a cyclone-like vortex, which in turn entrains the driven element. To move the liquid, the driving element may comprise fins or vanes which are set in rotation and drive the liquid. Accordingly, the driven element may also have lamellae or vanes, which are entrained by the rotating water and thus the driven element is also set in rotation.
Als treibendes Element kann beispielsweise die Antriebswelle dienen, die an ihrem im Hauptteil liegenden Ende vorzugsweise radial oder tangential nach außen abstehende Lamellen oder Schaufeln aufweist. Entsprechend kann als angetriebenes Element das Hauptteil dienen, das an seiner Innenseite radial oder tangential nach innen gerichtete Lamellen oder Schaufeln aufweist. Diese können den Lamellen oder Schaufeln der Antriebswelle gegenüberliegen. Vorzugsweise sind die Lamellen des treibenden und angetriebenen Elements im Falle einer tangentialen Anordnung gegensätzlich zueinander tangential angeordnet bzw. im Falle von Schaufeln gegensätzlich zueinander gebogen, so dass jeweils ein hohes Drehmoment auf die Flüssigkeit auf die Flüssigkeit übertragen bzw. von dieser aufgenommen wird.As a driving element, for example, serve the drive shaft, which preferably has at its end lying in the main part radially or tangentially outwardly projecting fins or blades. Accordingly, serve as a driven element, the main part, which has on its inside radially or tangentially inwardly directed fins or blades. These may be opposite to the fins or blades of the drive shaft. Preferably, in the case of a tangential arrangement, the lamellae of the driving and driven element are arranged tangentially opposite one another or, in the case of blades, bent oppositely to each other, so that in each case a high torque is transmitted to the liquid or absorbed by the liquid.
Durch die hydrodynamische Kupplung wird folglich über eine Flüssigkeit ein Drehmoment von der Antriebswelle auf das Hauptteil übertragen. Dabei kann das Hauptteil ein zylindrisches Gehäuse aufweisen, das drehbar gelagert ist. Das Werkzeugteil kann drehfest mit dem Hauptteil verbunden sein, so dass das Werkzeugteil und folglich auch der Schaft samt Stift durch die Drehung des Hauptteils mitgedreht wird bzw. das Drehmoment auch auf das Werkzeugteil samt Schaft und Stift übertragen wird.As a result of the hydrodynamic coupling, a torque is transmitted from the drive shaft to the main part via a fluid. In this case, the main part may have a cylindrical housing which is rotatably mounted. The tool part may be non-rotatably connected to the main part, so that the tool part and consequently also the shaft and pin is rotated by the rotation of the main part or the torque is transmitted to the tool part including shaft and pin.
Beispielsweise kann das Werkzeugteil das zylindrische Gehäuse trommelartig umgreifen und an diesem fest gehalten sein, so dass es die notwendige Stabilität erhält. Hierzu kann das Werkzeugteil entsprechend einen rohrförmigen Abschnitt aufweisen, der konzentrisch zum Hauptteil liegt und an einem axialen Ende mittels einer Lochscheibe geschlossen ist. Des Weiteren kann der Schaft einteilig mit diesem Abschnitt ausgebildet sein, wobei er koaxial von diesem auf der dem Hauptteil gegenüberliegenden Seite absteht, so dass die Lochscheibe den Abstand zwischen der Außenseite des Schafts und der Innenseite des rohrförmigen Abschnitts schließt.For example, the tool part can surround the cylindrical housing like a drum and be held firmly on it, so that it receives the necessary stability. For this purpose, the tool part corresponding to a tubular portion which is concentric with the main part and is closed at one axial end by means of a perforated disc. Further, the shaft may be integrally formed with this portion, coaxially protruding therefrom on the opposite side of the main body, so that the perforated disk closes the distance between the outside of the stem and the inside of the tubular portion.
Sofern sich eine Vibrationswelle durch den Schaft hindurch erstreckt, ist der Schaft entsprechend hohl ausgebildet. Beispielsweise kann der Schaft durch ein dünnwandiges Rohr gebildet sein. Ein hohler Schaft hat den Vorteil, dass durch ihn hindurch eine Flüssigkeit, beispielsweise sterilisiertes Wasser, gefördert werden kann. Idealerweise besitzt der Schaft an seinem dem Hauptteil abgewandten Ende eine Öffnung, durch die die Flüssigkeit austreten und die Kavität an der Arbeitsfront ausspülen kann. Abgeriebene Knochenpartikel werden dabei mitgenommen und aus der bereits erstellten Kavität heraus geschwemmt. Die Öffnung kann beispielsweise an der Stirnseite des Schafts vorhanden sein, so dass die Flüssigkeit in axialer Richtung zum Schaft aus diesem strömt. Die Flüssigkeit kann alternativ oder zusätzlich auch radial durch einen Ringspalt derjenigen Öffnung austreten, durch den sich der Stift aus dem Schaft heraus erstreckt. Dies hat den Vorteil, dass die Flüssigkeit direkt in die bereits erzeugte helikale Kavität, d. h. an die Arbeitsfront strömt, so dass abgetragenes Knochenmaterial, das die Oberflächenstrukturierung des Stifts zusetzt, heraus gespült und abtransportiert wird. Ferner kann neben dem Stift auf der dem Flügel gegenüberliegenden Seite in derselben Radialebene des Schafts wie der Stift eine weitere Öffnung im Schaft vorhanden sein, durch die die Flüssigkeit strömt.If a vibration wave extends through the shaft, the shaft is correspondingly hollow. For example, the shaft may be formed by a thin-walled tube. A hollow shaft has the advantage that a liquid, for example sterilized water, can be conveyed through it. Ideally, the shaft has an opening at its end facing away from the main part, through which the liquid can exit and flush out the cavity on the working front. Scuffed bone particles are taken along and washed out of the already created cavity. The opening may be present, for example, on the end face of the shaft, so that the liquid flows in the axial direction to the shaft from this. The liquid may alternatively or additionally also pass radially through an annular gap of the opening through which the pin extends out of the shaft. This has the advantage that the liquid directly into the already generated helical cavity, d. H. flows to the working front, so that worn bone material, which adds the surface structure of the pen, is flushed out and transported away. Further, in addition to the pin on the opposite side of the wing in the same radial plane of the shaft as the pin, a further opening in the shaft may be present, through which the liquid flows.
Um die Ausschwemmung abgeriebener Knochenpartikel weiter zu verbessern, kann der Stift hohl ausgebildet sein, wobei er an seinem im Schaft einliegenden Endbereichen Querbohrungen aufweisen kann, durch die die in den Schaft geförderte Spülflüssigkeit in den Stift eintreten kann. An dem der Vibrationswelle gegenüberliegenden Ende kann der Stift dann offen ausgebildet sein, so dass die Spülflüssigkeit in axialer Richtung aus diesem Ende des Stifts austreten und dann achsparallel vom radialen Ende der hergestellten Kavität in Richtung des Schafts strömen kann. Die abgeschabten Knochenpartikel werden somit effektiv heraus gespült.In order to further improve the elutriation of abraded bone particles, the pin may be formed hollow, wherein it may have transverse bores at its end regions lying in the shaft through which the rinsing fluid delivered into the shaft can enter the pin. At the opposite end of the vibration shaft, the pin can then be designed to be open, so that the rinsing liquid can exit in the axial direction from this end of the pin and then flow axially parallel from the radial end of the cavity produced in the direction of the shaft. The scraped off bone particles are thus effectively flushed out.
Damit der Schaft nicht am Boden der Bohrung im Knochen vollflächig mit seiner Stirnseite aufliegt, kann die Stirnseite uneben ausgebildet sein. So kann sie beispielsweise einer bogen-, insbesondere sinusförmigen Linie entsprechen, so dass der Schaft nur an zwei oder mehr Stellen in der Knochenbohrung aufliegt.Thus, the shaft does not rest on the bottom of the hole in the bone over its entire surface with its front side, the front page may be uneven. For example, it may correspond to a curved, in particular sinusoidal line, so that the shaft rests only at two or more points in the bone bore.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen chirurgischen Werkzeugs, kann dem Stift diametral gegenüberliegend ein zweiter Stift angeordnet sein, der sich ebenfalls durch eine Öffnung aus dem Schaft heraus erstreckt und der zur Ausübung einer Feilwirkung in Längsrichtung oszillierbar ist. Sofern dieser Stift durch dieselbe Quelle in Schwingung versetzt wird, wie der erste Stift, wird der zweite Stift im Gegentakt zum ersten Stift bewegt. Durch die Verwendung von zwei oszillierenden Stiften kann an gegenüberliegenden Stellen im Knochen gleichzeitig eine helikale Kavität erzeugt werden. Dies ist für Implantatkörper erforderlich, die zwei um 180° versetzt zueinander liegende Flügel in der Art von zwei Gewindegängen aufweisen.According to an advantageous development of the surgical tool according to the invention, the pin can be arranged diametrically opposite a second pin, which also extends through an opening out of the shaft and which is oscillatable in the longitudinal direction to exercise a Feilwirkung. If this pin is vibrated by the same source as the first pin, the second pin is moved in push-pull to the first pin. By using two oscillating pins, a helical cavity can be created simultaneously at opposite locations in the bone. This is necessary for implant bodies which have two wings arranged offset by 180 ° in the manner of two threads.
Des Weiteren kann vom Schaft ein zweiter Flügel radial abstehen, der um 180° versetzt zum ersten Flügel liegt und sich in einem Abstand hinter dem zweiten Stift beginnend in Umfangsrichtung des Schafts helikal nach oben erstreckt. Auf diese Weise wird ein 180° symmetrischer Aufbau des Schafts erreicht. Auch der zweite Flügel dient lediglich zur Führung und Bewegungsstabilisierung des Werkzeugs, sobald der zweite Stift die Ausbildung der entsprechenden Kavität soweit voran getrieben hat, dass sein nachgelagerter Flügel in diese Kavität zunehmend eingreift. Auch der zweite Flügel steht radial gegenüber dem zweiten Stift zurück und kann daher an seiner Peripherie stumpf ausgebildet sein. Furthermore, a second wing can protrude radially from the shank which is offset by 180 ° relative to the first wing and extends helically upward at a distance behind the second pin, starting in the circumferential direction of the shank. In this way, a 180 ° symmetrical structure of the shaft is achieved. Also, the second wing is only used for guiding and stabilizing the movement of the tool, as soon as the second pin has advanced the formation of the corresponding cavity so far that its downstream wing increasingly engages in this cavity. Also, the second wing is radially back relative to the second pin and may therefore be formed blunt on its periphery.
Da die Oberfläche des Stifts mit der Zeit verschleißen kann, ist es erforderlich, den Stift bzw. die Stifte auswechselbar vorzusehen. Hierfür kann der erste und/oder der zweite Stift mittels eines Schraubgewindes an der Vibrationswelle befestigt sein. Es ist jedoch alternativ auch möglich, das gesamte Werkzeugteil als Verschleißteil auszuwechseln. Hierzu ist vorgesehen, dass das Werkzeugteil lösbar an dem Hauptteil befestigt, insbesondere aufgesteckt ist.Since the surface of the pen can wear over time, it is necessary to provide the pin or pins interchangeable. For this purpose, the first and / or the second pin can be fastened by means of a screw thread on the vibration shaft. However, it is alternatively also possible to replace the entire tool part as a wearing part. For this purpose, it is provided that the tool part is releasably attached to the main part, in particular plugged.
Der erste und/oder der zweite Stift können im Querschnitt rund oder oval sein, wobei ihre Dicke mindestens so dick, vorzugsweise 10 bis 20% dicker als die Dicke des bzw. der Flügel sein sollte, damit der bzw. die Flügel in der gebildeten Kavität nicht stecken bleiben. Ein Steckenbleiben ist grundsätzlich möglich, wenn die Dicke des Stifts und die Dicke des Flügels im Wesentlichen gleich groß sind und sich von dem Stift abgeriebene Knochenpartikel zwischen den Flügel und den Knochen setzen.The first and / or the second pin may be round or oval in cross-section, with their thickness at least as thick, preferably 10 to 20% thicker than the thickness of the wing (s), so that the wing or wings in the cavity formed do not get stuck. Sticking is basically possible when the thickness of the pin and the thickness of the blade are substantially equal and bone particles rubbed off the pin sit between the wing and the bones.
Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung werden nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels und der beigefügten Figuren näher erläutert. Es zeigen:Further advantages and features of the invention will be explained in more detail with reference to an embodiment and the accompanying figures. Show it:
Vom Außenmantel des Schafts
Der Flügel
Der Schaft
Das Werkzeug
Das Hauptteil
Die Antriebswelle
An der Innenseite des Hauptteilgehäuses
Das Gehäuse
Das rohrförmige Gehäuse
In dem Schaft
Diese Kopplung erfolgt durch eine in der Stirnseite der Vibrationswelle
Die endseitig erzeugten Schwingungen pflanzen sich entlang der Vibrationswelle
Gemäß einer nicht dargestellten Alternative zur Festlagerscheibe
Der Stift
Wie bereits erwähnt, ist der Schaft
Es ist von Vorteil, wenn aus dem Schaft
Im Bereich innerhalb des Hauptteils
Auf der dem Winkelstück
Um den Austritt der Flüssigkeit am Ende des Schafts
Die Stirnseite des Schafts
Wie in
Wie aus
Des Weiteren zeigt
Es sei angemerkt, dass zur Anwendung des erfindungsgemäßen Werkzeugs
Sobald sich der Stift
Auf diese Weise wird im Kieferknochen nur ein Minimum an Knochenmaterial entfernt, so dass der Heilungsprozess, während dessen der Kieferknochen mit dem Zahnimplantat verwächst, erheblich verkürzt wird.In this way, only a minimum of bone material is removed in the jawbone, so that the healing process during which the jawbone fuses with the dental implant is considerably shortened.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Chirurgisches WerkzeugSurgical tool
- 22
- HauptteilBulk
- 33
- Werkzeugteiltool part
- 44
- Schaftshaft
- 55
- Stiftpen
- 66
- Flügelwing
- 77
- Vibrationswellevibration wave
- 88th
- Öffnung im SchaftOpening in the shaft
- 99
- Antriebswelledrive shaft
- 1010
- Langnutlong groove
- 1111
- Exzenterstifteccentric
- 1212
- Kanalchannel
- 1313
- Innenraum des SchaftsInterior of the shaft
- 1414
- Stirnkante des FlügelsFront edge of the wing
- 1515
- Gewindethread
- 1616
- Kanalchannel
- 1717
- Querbohrungcross hole
- 1818
- Sägezahnprofilsawtooth
- 1919
- Außenlamellenouter disk
- 2020
- Innenlamelleninner disk
- 2121
- FestlagerscheibeBearing plate
- 2222
- Drehlagerpivot bearing
- 2323
- Dichtringseal
- 2424
- Öffnung in WerkzeuggehäuseOpening in tool housing
- 2525
- Drehlagerpivot bearing
- 2626
- Stirnkante des SchaftFront edge of the shaft
- 2727
- Innenraum des Hauptteils/FreiraumInterior of the main body / clearance
- 2828
- KreisringscheibeAnnular disk
- 2929
-
Gehäuse des Hauptteils
2 Housing of themain part 2 - 3030
- Winkelstückelbow
- 3131
- Haltemittelholding means
- 3232
- Kegelradbevel gear
- 3333
- Querbohrungencross holes
- 3434
- KreisringscheibeAnnular disk
- 3535
- Kragencollar
- 3636
- KreisringscheibeAnnular disk
- 3737
-
Gehäuse des Werkzeugteils
3 Housing of thetool part 3
Claims (9)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102014004132.8A DE102014004132B4 (en) | 2014-03-24 | 2014-03-24 | Tool for introducing a helical cavity into a bone |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102014004132.8A DE102014004132B4 (en) | 2014-03-24 | 2014-03-24 | Tool for introducing a helical cavity into a bone |
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Publication Number | Publication Date |
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DE102014004132A1 DE102014004132A1 (en) | 2015-09-24 |
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ID=54053343
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Citations (4)
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---|---|---|---|---|
US20040230211A1 (en) * | 2000-01-10 | 2004-11-18 | Hydrocision, Inc. | Liquid jet-powered surgical instruments |
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-
2014
- 2014-03-24 DE DE102014004132.8A patent/DE102014004132B4/en not_active Expired - Fee Related
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