WO2010003256A1

WO2010003256A1 - Vorrichtung zur simulation von hüftgelenkersatzoperationen

Info

Publication number: WO2010003256A1
Application number: PCT/CH2008/000313
Authority: WO
Inventors: Vladimir Hikov; Thomas Parkel; Arno Silvestri
Original assignee: SYNBONE AG
Current assignee: SYNBONE AG
Priority date: 2008-07-11
Filing date: 2008-07-11
Publication date: 2010-01-14
Anticipated expiration: 2011-01-11

Abstract

Vorrichtung (1) zur Simulation von Hüftgelenkersatzoperationen umfassend A) eine Grundplatte (2) mit einer Längsseite (20), einer Querseite (21) und einer Deckfläche (8), auf welcher eine sich entlang einer Längsachse (7) erstreckende erste Lagervorrichtung (4) zur Aufnahme eines proximalen Oberschenkelknochenabschnitts (16) mit einem Hüftgelenkkopf (18) und in einem Abstand D > 0 quer zur Längsachse (7) gemessen eine zweite Lagervorrichtung (3) zur variablen und lösbaren Fixierung eines Beckenknochenteiles (15) mit einer Hüftgelenkpfanne (17) angeordnet sind, wobei B) die erste Lagervorrichtung (4) ein Stützteil (9) mit einer auf der Deckfläche (8) der Grundplatte (2) aufliegenden Unterseite (10) und einer dieser gegenüberliegenden Oberseite (11), und ein an der Oberseite (11) des Stützteils (9) befestigtes rohrförmiges Lagerteil (5) mit einer Länge L umfasst; wobei C) das Stützteil (9) in einer zur Deckfläche (8) der Grundplatte (2) parallelen Ebene schwenkbar mit der Grundplatte (2) verbunden ist; D) das rohrförmige Lagerteil (5) in einer zur Deckfläche (8) der Grundplatte (2) senkrecht stehenden Ebene schwenkbar ist; und E) das rohrförmige Lagerteil (5) koaxial zur Längsachse (7) angeordnet ist und ein gegen die erste Lagervorrichtung (3) gerichtetes erstes Ende (12), axial entgegengesetzt ein zweites Ende (13) und einen koaxialen Hohlraum (6) zur um die Längsachse (7) rotierbaren Aufnahme mindestens eines proximalen Oberschenkelknochenabschnitts (16) umfasst.

Description

Vorrichtung zur Simulation von Hüftgelenkersatzoperationen

Die Erfindung bezieht sich auf Vorrichtung zur Simulation von Hüftgelenkersatzoperationen gemäss dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 , auf eine Verwendung der Vorrichtung gemäss dem Oberbegriff des Patentanspruchs 15, sowie auf ein Verfahren zur Simulation einer Hüftgelenkersatzoperation gemäss dem Oberbegriff des Patentanspruchs 16.

In der Ausbildung von Chirurgen werden immer häufiger Vorrichtungen zur Simulation von Gelenkersatzoperationen eingesetzt. Solche Vorrichtungen sollen es ermöglichen, jeden Operationsschritt einer Gelenkersatzoperation simulieren zu können, angefangen beim Zugang über die Resektion der entsprechenden Knochenteile bis zum Einsetzen der Gelenkendoprothese.

Aus dem Dokument WO 2004/064010 BROWNE-WILKINSON ist eine Vorrichtung zur Instruktion von chirurgischen Operationsmethoden, insbesondere Operationsmethoden für den Kniegelenkersatz bekannt. Die offenbarte Vorrichtung umfasst eine Grundplatte mit einer Lagervorrichtung, welche eine festklemmbare Kugelgelenkschale zur Aufnahme und Fixierung des Oberschenkelkopfes eines künstlichen Oberschenkelknochenteils umfasst. Ferner ist eine Schiene an der Grundplatte angeordnet, welche eine Flexions-/Extensionsbewegung von Ober- und Unterschenkelknochen ermöglicht und zur Positionierung von Ober- und Unterschenkelknochen in einer für den Kniegelenkersatz geeigneten Lage dient. Die offenbarte Vorrichtung ermöglicht eine Simulation der Kinematik der natürlichen Knochen. Ferner sind bei der offenbarten Vorrichtung die künstlichen Ober- und Unterschenkelknochenteile und das Kniegelenk austauschbar. Eine Anwendung dieser bekannten Vorrichtung auf Operationsmethoden für den Hüftgelenkersatz ist jedoch nicht möglich, da die Vorrichtung keine hinter die medio-laterale Ebene geführten Extensionsbewegungen des montierten künstlichen Oberschenkelknochens und kein Aus- respektive Einkugeln des Oberschenkelkopfes aus der, respektive in die Hüftgelenkschale zulässt. Hier will die Erfindung Abhilfe schaffen. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zu schaffen, welche die Extensions- und Adduktionsbewegungen eines an der Vorrichtung befestigten künstlichen Oberschenkelknochens und die Rotationsbewegungen desselben um seine Längsachse ermöglicht.

Die Erfindung löst die gestellte Aufgabe mit einer Vorrichtung zur Simulation von Hüftgelenkersatzoperationen mit einer Vorrichtung, welche die Merkmale des Anspruchs 1 aufweist, mit einer Verwendung der Vorrichtung, welche die Merkmale des Anspruchs 15 aufweist, sowie mit einem Verfahren zur Simulation von Hüftgelenkersatzoperationen, welches die Merkmale des Anspruchs 16 aufweist.

Die durch die Erfindung erreichten Vorteile sind im wesentlichen darin zu sehen, dass dank der erfindungsgemässen Vorrichtung:

- die Extensions- und Adduktionsbewegungen des simulierten Oberschenkelknochens mechanisch geführt in den für die Operation notwendigen Ebenen ausführbar sind;

- die für das Aus- und Einkugeln des Oberschenkelkopfes aus der, respektive in die Hüftgelenkschale notwendige Rotationsbewegungen um die Längsachse des simulierten Oberschenkelknochens ausführbar sind; und

- die für den chirurgischen Eingriff im Falle eines Hüftgelenkersatzes notwendigen Bewegungen des simulierten Oberschenkelknochens in einer geführten Form ausführbar und somit für den Chirurgen taktil erlernbar sind.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung können wie folgt kommentiert werden:

In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst die Vorrichtung ein Stützteil mit einer auf der Deckfläche der Grundplatte aufliegenden Unterseite und einer dieser gegenüberliegenden Oberseite, wobei das rohrförmige Lagerteil eine Länge L aufweist und an der Oberseite des Stützteils befestigt ist.

In einer weiteren Ausführungsform ist das Stützteil in einer zur Deckfläche der Grundplatte parallelen Ebene schwenkbar mit der Grundplatte verbunden. In einer anderen Ausführungsform ist das rohrförmige Lagerteil in einer zur Deckfläche der Grundplatte senkrecht stehenden Ebene schwenkbar.

In wiederum einer weiteren Ausführungsform umfasst die Vorrichtung erste Feststellmittel, mittels welcher die Schwenkbarkeit des Stützteils relativ zur Grundplatte lösbar feststellbar ist.

In einer anderen Ausführungsform umfasst die Vorrichtung zweite Feststellmittel, mittels welcher die Schwenkbarkeit des rohrförmigen Lagerteils in einer zur Deckfläche der Grundplatte senkrecht stehenden Ebene lösbar feststellbar ist.

Der Vorteil dieser Feststellmittel ist im wesentlichen darin zu sehen, dass für das Aus-, respektive Einkugeln des Gelenkes, die Resektion des Oberschenkelknochens und den Einsatz des Gelenkersatzimplantates der Oberschenkelknochen bezüglich der Schwenkbewegungen in der Vorrichtung fixiert werden kann. Zudem wird das Ausführen einer Rotationsbewegung des simulierten Oberschenkelknochens mit dem Aus- oder Einkugeln des Hüftgelenkes angemessenem Kraftaufwand ohne Verschiebung des simulierten Oberschenkelknochens in antero-posteriorer und/oder medio-lateraler Richtung ermöglicht. Ferner kann mittels der ersten und zweiten Feststellmittel eine separate Ausführung der Extensions- respektive Adduktionsbewegung des Oberschenkelknochens erreicht werden.

In einer weiteren Ausführungsform beträgt die Länge L des rohrförmigen Lagerteils zwischen 100 mm und 220 mm, typischerweise 175 mm. Dadurch ist der Vorteil erreichbar, dass das rohrförmige Lagerteil, welches bildet den mittleren Abschnitt des Oberschenkelknochens bildet, in seiner Länge so bemessen werden kann, dass die Rotationsbewegung des Oberschenkelknochens um seine Längsachse ausreichend geführt wird und der Operateur dennoch mit einer Hand den in das rohrförmige Lagerteil eingeführten distalen Oberschenkelabschnitt fassen kann.

In wiederum einer weiteren Ausführungsform umfasst die Vorrichtung zusätzlich mindestens einen den Hüftgelenkkopf und den Oberschenkelhals umfassenden proximalen Oberschenkelknochenabschnitt, mindestens einen eine Hüftgelenkpfanne umfassenden Beckenknochenteil und mindestens einen die Kniegelenkwalzen umfassenden distalen Oberschenkelknochenabschnitt, wobei der proximale und distale Oberschenkelknochenabschnitt mittels einer Verdrehsicherung relativ zueinander verdrehfest miteinander verbindbar sind.

In einer weiteren Ausführungsform sind der proximale und distale Oberschenkelknochenabschnitt und das Beckenknochenteil aus Kunststoff hergestellt sind.

In wiederum einer weiteren Ausführungsform wird durch den Hüftgelenkkopf und die Hüftgelenkpfanne nach deren Montage in der Vorrichtung ein mechanischer Drehpunkt eines simulierten Hüftgelenkes definiert.

In einer anderen Ausführungsform umfasst die Vorrichtung ein erstes Drehgelenk mit einer senkrecht auf der Deckfläche stehenden ersten Drehachse, mittels welchem die Schwenkbarkeit des Stützteils relativ zur Grundplatte geführt wird, wobei die erste Drehachse parallel zur Längsachse gemessen einen Abstand X zwischen 0 mm und 2 mm zum mechanischen Drehpunkt und orthogonal zur Längsachse gemessen einen Abstand Y zwischen 18 mm und 22 mm zum mechanischen Drehpunkt aufweist.

In einer weiteren Ausführungsform umfasst die Vorrichtung ein zweites Drehgelenk mit einer senkrecht zur ersten Drehachse und senkrecht zur Längsachse stehenden zweiten Drehachse umfasst, mittels welchem die Schwenkbarkeit des rohrförmigen Lagerteils geführt wird. Dadurch ist der Vorteil erreichbar, dass ein austauschbarer Einsatz von Skelettteilen von unterschiedlichen Grossen ermöglicht wird. Die erste und die zweite Drehachse liegen in einer von der Längsachse durchstossenen Ebene. Für Drehwinkel A und B = 0° steht die Längsachse senkrecht auf dieser Ebene.

In wiederum einer weiteren Ausführungsform weist die zweite Drehachse parallel zur ersten Drehachse gemessen einen Abstand Z zwischen 90 mm und 100 mm zum mechanischen Drehpunkt auf. Der durch die Abstände X, Y und Z gebildete Freiraum zwischen der ersten Lagervorrichtung und dem proximalen Oberschenkelknochenabschnitt ermöglicht ein unbehindertes Ausführen der Resektionsschritte. Die durch die Operationstechnik und der Modularität der Vorrichtung notwendigen Abstände X, Y und Z sind so bemessen, dass die Extensions-, Adduktions- und Rotationsbewegungen nur minimal beeinflusst werden und für den Zugang für die Operation ausreichend Raum verbleibt.

In einer anderen Ausführungsform umfasst die Vorrichtung eine erste Führungsvorrichtung, mittels welcher die Schwenkbarkeit des Stützteils in der zur Deckfläche der Grundplatte parallelen Ebene zwischen einer zur Längsseite der Grundplatte parallelen Lage mit einem Winkel B von 0° und einer eingeschwenkten Lage mit einem Winkel B von 30° begrenzt wird. Der Schwenkwinkel B ist in einem relevanten Bereich begrenzt, so dass eine mechanisch geführte Adduktionsbewegung des Oberschenkelknochens ausgeführt werden kann.

In wiederum einer anderen Ausführungsform umfasst die Vorrichtung eine zweite Führungsvorrichtung, mittels welcher die Schwenkbarkeit des rohrförmigen Lagerteils in der zur Deckfläche der Grundplatte senkrecht stehenden Ebene zwischen einer zur Deckfläche der Grundplatte parallelen Lage mit einem Winkel A von 0° und einer ausgeschwenkten Lage mit einem Winkel A zwischen 12° und 18°, typischerweise 13° begrenzt wird. Der Schwenkwinkel A ist in einem relevanten Bereich begrenzt, so dass eine mechanisch geführte Extensionsbewegung des Oberschenkelknochens ausgeführt werden kann.

In einer weiteren Ausführungsform umfasst der Beckenknochenteil eine austauschbare Hüftgelenkpfanne.

In wiederum einer weiteren Ausführungsform umfasst die Vorrichtung zusätzlich eine Gelenkkapsel und einen Gewebeteilmantel mit simulierten Muskelgruppen und Weichteilen.

In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst das Verfahren zur Simulation von

Hüftgelenkersatzoperationen die zusätzlichen Schritte:

D2) Anbringen sämtlicher Muskulaturen;

D3) Eröffnung des Gelenkes;

E3) Resektion des proximalen Oberschenkelknochenabschnitts; F) Ausführen einer Rotationsbewegung des durch den proximalen und den distalen Oberschenkelknochenabschnitt simulierten Oberschenkelknochens um die Längsachse des rohrförmigen Lagerteils;

G) Präparation des proximalen Oberschenkelknochenabschnitts und der Hüftgelenkpfanne für den Einsatz der Hüftgelenkprothesenteile;

H) Implantieren der Hüftgelenkprothesenteile in den proximalen Oberschenkelknochenabschnitt und die Hüftgelenkpfanne; und I) Einkugeln der Hüftgelenkprothese durch Rotation des durch den proximalen und den distalen Oberschenkelknochenabschnitt simulierten Oberschenkelknochens um die Längsachse des rohrförmigen Lagerteils.

In einer weiteren Ausführungsform umfasst das Verfahren zur Simulation von Hüftgelenkersatzoperationen die zusätzlichen Schritte:

E1) Ausführen einer Schwenkbewegung des rohrförmigen Lagerteils in der zur Deckfläche der Grundplatte senkrecht stehenden Ebene zur Ausführung einer Extensionsbewegung des durch das rohrförmige Lagerteil, den proximalen und den distalen Oberschenkelknochenabschnitt simulierten Oberschenkelknochens; und E2) Ausführen einer Schwenkbewegung des Stützteils in der zur Deckfläche der Grundplatte parallelen Ebene zur Ausführung einer Adduktionsbewegung des durch das rohrförmige Lagerteil, den proximalen und den distalen Oberschenkelknochenabschnitt simulierten Oberschenkelknochens.

Die Erfindung und Weiterbildungen der Erfindung werden im Folgenden anhand der teilweise schematischen Darstellungen mehrerer Ausführungsbeispiele noch näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht einer Ausführungsform der erfindungsgemässen Vorrichtung;

Fig. 2 eine perspektivische Ansicht in Richtung des Pfeils I der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform der erfindungsgemässen Vorrichtung; Fig. 3 eine perspektivische Ansicht gemäss Fig. 1 ohne simulierte Knochenteile;

Fig. 4 eine perspektivische Ansicht der künstlichen proximalen und distalen Oberschenkelknochenabschitte gemäss Fig. 1 ;

Fig. 5 eine perspektivische Ansicht des künstlichen proximalen Oberschenkelabschnitts gemäss Fig. 1 zusammen mit einer künstlichen Hüftgelenkschale und einer künstlichen Gelenkkapsel;

Fig. 6 eine perspektivische Ansicht der künstlichen Knochenteile gemäss Fig. 5 in zusammengefügtem Zustand; und

Fig. 7. eine perspektivische Ansicht Vorrichtung gemäss Fig. 1 mit einem Gewebeteilmantel.

Die in den Fig. 1 - 3 dargestellte Ausführungsform der erfindungsgemässen Vorrichtung 1 zur Simulation von Hüftgelenkersatzoperationen umfasst im wesentlichen eine Grundplatte 2 mit einer Längsseite 20, einer Querseite 21 und einer Deckfläche 8, eine auf der Deckfläche 8 angeordnete eine erste Lagervorrichtung 4 zur Aufnahme eines proximalen und eines distalen Oberschenkelknochenabschnitts 16, 29 und eine ebenfalls auf der Deckfläche 8 angeordnete zweite Lagervorrichtung 3 zur variablen und lösbaren Fixierung eines Beckenknochenteiles 15.

Die erste Lagervorrichtung 4 erstreckt sich entlang einer Längsachse 7, welche im wesentlichen in Richtung der Längsseite 20 der Grundplatte 2 verläuft und der Knochenlängsachse des in der Vorrichtung 1 simulierten Oberschenkelknochens entspricht. Die zweite Lagervorrichtung 3 ist in einem Abstand D > 0 quer zur Längsachse 7 gemessen auf der Deckfläche 8 der Grundplatte 2 angeordnet. Der Abstand D ist mindestens so gross, dass die Bewegbarkeit der ersten Lagervorrichtung 4 relativ zur zweiten Lagervorrichtung 3 nicht behindert wird.

Die erste Lagervorrichtung 4 umfasst ein Stützteil 9 mit einer auf der Deckfläche 8 der Grundplatte 2 aufliegenden Unterseite 10 und einer dieser gegenüberliegenden Oberseite 11 und ein an der Oberseite 10 des Stützteils 9 angeordnetes rohrförmiges Lagerteil 5 mit einer Länge L. Das Stützteil 9 ist aus einem parallel zur Deckfläche 8 der Grundplatte 2 angeordneten plattenartigen Basisteil 52, einem ersten und einem zweiten plattenförmigen Teil 50, 51 zusammengesetzt, wobei das erste und zweite plattenförmige Teil 50, 51 senkrecht zur Deckfläche 8 der Grundplatte 2 auf der oberen Seite des Basisteils 52 angeordnet sind. Die untere Seite des Basisteils 52 bildet die Unterseite 10 des Stützteils 9 und liegt auf der Deckfläche 8 der Grundplatte 2 auf. Auf der oberen Seite des Basisteils 52 ist das erste plattenförmige Teil 50 befestigt. Ferner ist das Basisteil 52 mittels eines erstes Drehgelenkes 31 um eine senkrecht zur Deckfläche 8 stehende erste Drehachse 32 schwenkbar mit der Grundplatte 2 verbunden. Dadurch ist das gesamte Stützteil 9 in einer zur Deckfläche 8 der Grundplatte 2 parallelen Ebene schwenkbar auf der Grundplatte 2 angeordnet. Das ebenfalls senkrecht zur Deckfläche 8 der Grundplatte 2 angeordnete zweite plattenförmige Teil 51 des Stützteils 9 ist mittels eines zweiten Drehgelenkes 33 um eine zweite Drehachse 34 schwenkbar mit dem ersten plattenförmigen Teil 50 verbunden, wobei die zweite Drehachse 34 senkrecht zur ersten Drehachse 32 und senkrecht zur Längsachse 7 der ersten Lagervorrichtung 4 angeordnet ist. Die obere Seite des zweiten plattenförmigen Teils 51 bildet die Oberseite 11 des aus dem Basisteil 52, dem ersten und dem zweiten plattenförmigen Teil 50, 51 zusammengesetzten Stützteils 9.

An der Oberseite 10 des Stützteils 9 ist das rohrförmige Lagerteil 5 derart angeordnet, dass das erste Ende 12 des rohrförmigen Lagerteils 5 gegen die zweite Lagervorrichtung 3 gerichtet ist und das axial entgegengesetzte zweite Ende 13 des rohrförmigen Lagerteils 5 von der zweiten Lagervorrichtung 3 entfernt angeordnet ist. Das rohrförmige Lagerteil 5 umfasst einen koaxialen kreiszylindrischen Hohlraum 6 zur um die Längsachse 7 rotierbaren Aufnahme eines proximalen und eines distalen Oberschenkelknochenabschnitts 16, 29. Durch das zweite Drehgelenk 33 sind das erste und zweite plattenförmige Teil 50, 51 derart schwenkbar miteinander verbunden, dass das zweite plattenförmige Teil 51 zusammen mit dem rohrförmige Lagerteil 5 in einer zur Deckfläche 8 der Grundplatte 2 senkrecht stehenden Ebene schwenkbar ist.

Die zweite Lagervorrichtung 3 umfasst eine Befestigungsplatte 55, welche mit dem Kugelkopf 59 eines feststellbaren Kugelgelenkes 56 verbunden ist und woran ein Beckenknochenteils 15 mit einer Hüftgelenkpfanne 17 befestigt werden kann. Die Befestigungsplatte 55 gestattet eine bezüglich der relativen Position zwischen dem Beckenknochenteil 15 und der Befestigungsplatte 55 variable Fixation des Beckenknochenteils 15, so dass translative Einstellmöglichkeiten der Position der Hüftgelenkschale 17 vorhanden sind. Die Gelenkschale 57 des Kugelgelenkes 56 ist auf der Deckfläche 8 der Grundplatte 2 befestigt. Zudem kann das Kugelgelenk 56 mittels eines Hebels 58 lösbar blockiert werden. Das Kugelgelenk 56 ermöglicht eine winkelvariable Einstellung des Beckenknochenteils 15 relativ zur Deckfläche 8 der Grundplatte 2.

Ferner umfasst die Vorrichtung 1 erste Feststellmittel 22 und zweite Feststellmittel 23, wobei mittels der ersten Feststellmittel 22 die Schwenkbarkeit des Stützteils 9 relativ zur Grundplatte 2 und mittels der zweiten Feststellmittel 23 die Schwenkbarkeit des zweiten plattenförmigen Teil 51 zusammen mit dem rohrförmigen Lagerteil 5 in einer zur Deckfläche 8 der Grundplatte 2 senkrecht stehenden Ebene lösbar feststellbar ist. Die ersten Feststellmittel 22 umfassen eine in einer ersten Führungsvorrichtung 25 bewegbare erste Schraube 63, welche mittels ihres Schraubenkopfes (nicht gezeichnet) gegen eine Verschiebung parallel zur Schraubenachse in Richtung der Deckfläche 8 gesichert ist, und eine erste Mutter 60 mit einem Handgriff, so dass beim Anziehen der ersten Mutter 60 die ersten Feststellmittel 22 fixiert werden und das Stützteil 9 bezüglich einer Schwenkbewegung um die erste Drehachse 32 arretiert wird. Analog umfassen die zweiten Feststellmittel 23 eine in einer zweiten Führungsvorrichtung 26 bewegbare zweite Schraube 64, welche mittels ihres Schraubenkopfes 62 (Fig. 1) gegen eine Verschiebung parallel zur Schraubenachse in Richtung des zweiten plattenförmigen Teils 51 gesichert ist, und eine zweite Mutter 61 (Fig. 2 und 3) mit einem Handgriff, so dass beim Anziehen der zweiten Mutter 61 die zweiten Feststellmittel 23 fixiert werden und das zweite plattenförmige Teil 51 zusammen mit dem rohrförmige Lagerteil 5 bezüglich ihrer Schwenkbarkeit in der zur Deckfläche 8 der Grundplatte 2 senkrecht stehenden Ebene und relativ zum ersten plattenförmigen Teil 50 arretiert werden.

In der in Fig. 2 dargestellten Ausführungsform umfasst die Vorrichtung 1 zusätzlich einen proximalen Oberschenkelknochenabschnitt 16 mit Hüftgelenkkopf 18 und Oberschenkelhals, einen Beckenknochenteil 15 mit einer Hüftgelenkpfanne 17 und einen distalen Oberschenkelknochenabschnitt 29 mit den Kniegelenkwalzen. Der Schaft 70 (Fig. 4) des proximalen Oberschenkelknochenabschnittes 16 wird vom ersten Ende 12 des rohrförmigen Lagerteils 5 in dessen Hohlraum 6 eingeführt, während der Schaft 71 (Fig. 4) des distalen Oberschenkelknochenabschnittes 29 vom zweiten Ende 13 des rohrförmigen Lagerteils 5 in dessen Hohlraum 6 eingeführt wird. Der proximale und distale Oberschenkelknochenabschnitt 16, 29 werden im Hohlraum 6 des rohrförmigen Lagerteils 5 miteinander verbunden, so dass ein vollständiger um seine Knochenlängsachse rotierbarer Oberschenkelknochen simuliert werden kann.

Der proximale und distale Oberschenkelknochenabschnitt 16, 29 sind mittels einer Verdrehsicherung 30 relativ zueinander verdrehfest miteinander verbunden. Diese Verdrehsicherung 30 umfasst eine parallel zur Knochenlängsachse am freien Ende 72 des Schaftes 70 angeordnete Erhebung 73 mit einer rechteckförmigen Querschnittsfläche und eine am freien Ende 74 des Schaftes 71 angeordnete Vertiefung 75 mit einer zur Erhebung 73 kongruenten Querschnittsfläche. Mittels eines Bolzens 76, welcher durch eine quer zur Knochenlängsachse durch den Schaft 71 des distalen Oberschenkelknochenabschnittes 29 und die Erhebung 73 verlaufenden Bohrung 77 durchführbar ist, werden der proximale und distale Oberschenkelknochenabschnitt 16, 29 axial relativ zueinander gesichert.

Wie in Fig. 2 ersichtlich, wird durch den mit der ersten Lagervorrichtung 4 verbundenen Hüftgelenkkopf 18 und die mit der zweiten Lagervorrichtung 3 verbundene Hüftgelenkpfanne 17 ein mechanischer Drehpunkt 27 eines simulierten Hüftgelenkes definiert. Die Position dieses mechanischen Drehpunktes 27 relativ zur Deckfläche 8 der Grundplatte 2 und relativ zur Längsachse 7 der ersten Lagervorrichtung 4 wird einerseits durch die Abmessungen des am rohrförmigen Lagerteil 5 befestigten proximalen Oberschenkelknochenabschnittes 16 und des an der Befestigungsplatte 55 befestigten Beckenknochenteils 15 und andererseits durch den gewählten Ort der Fixierung des Beckenknochenteils 15 an der Befestigungsplatte 55 und deren mittels des Kugelgelenkes 56 einstellbaren Orientierung relativ zur Deckfläche 8 der Grundplatte 2 definiert.

Das erste Drehgelenk 31 ist so an der Grundplatte 2 angeordnet, dass die senkrecht auf der Deckfläche 8 stehende erste Drehachse 32 parallel zur Längsachse 7 der ersten Lagervorrichtung 4 gemessen einen Abstand X und orthogonal zur Längsachse 7 gemessen einen Abstand Y zum mechanischen Drehpunkt 27 aufweist. Das zweite Drehgelenk 33, mittels welchem das erste und zweite plattenförmige Teil 50, 51 des Stützteils 9 schwenkbar miteinander verbunden sind, ist so an der ersten Lagervorrichtung 4 angeordnet, dass die zweite Drehachse 34 parallel zur ersten Drehachse 32 gemessen einen Abstand Z zum mechanischen Drehpunkt 27 aufweist.

Durch den Abstand Z zwischen der zweiten Drehachse 34 und dem mechanischen Drehpunkt 27 wird ein rechteckförmiger Ausschnitt aus dem zweiten plattenförmigen Teil 51 des Stützteils 9 ermöglicht, so dass der in den Hohlraum 6 des rohrförmigen Lagerteils 5 eingeführter proximale Oberschenkelknochenabschnitt 16 resektioniert und präpariert werden kann, ohne dass die Bewegungsfreiheit des Operateurs durch das Stützteil 9 eingeschränkt wird.

Ferner wird durch die erste Führungsvorrichtung 25 die Schwenkbarkeit des Stützteils 9 in der zur Deckfläche 8 der Grundplatte 2 parallelen Ebene innerhalb eines festgelegten Bereichs für den Winkel B begrenzt. Der Bereich für den Winkel B ist so bemessen, dass eine für eine Hüftgelenkersatzoperation notwendige Adduktionsbewegung des simulierten Oberschenkelknochens ausgeführt werden kann.

Analog wird durch die zweite Führungsvorrichtung 26 die Schwenkbarkeit des rohrförmigen Lagerteils 5 in der zur Deckfläche 8 der Grundplatte 2 senkrecht stehenden Ebene innerhalb eines festgelegten Bereichs für den Winkel A begrenzt. Der Bereich für den Winkel A ist so bemessen, dass eine für eine Hüftgelenkersatzoperation notwendige Extensionsbewegung des Oberschenkelknochens ausgeführt werden kann.

Die erste Führungsvorrichtung 25 umfasst eine die Grundplatte 2 senkrecht zur Deckfläche 8 durchdringende erste kreisbogenförmige Öffnung 80, innerhalb welcher die Schraube 63 der ersten Feststellmittel 22 verschiebbar gelagert ist. Das Zentrum dieser ersten kreisbogenförmigen Öffnung 80 liegt auf der ersten Drehachse 32. Der Bereich des Winkels B wird durch den Bogenwinkel der ersten kreisbogenförmigen Öffnung 80 definiert. Die zweite Führungsvorrichtung 26 umfasst eine das erste plattenförmige Teil 50 des Stützteils 9 senkrecht zur Längsachse 7 durchdringende zweite kreisbogenförmige Öffnung 82, innerhalb welcher die Schraube 62 der zweiten Feststellmittel 23 verschiebbar gelagert ist. Das Zentrum dieser zweiten kreisbogenförmigen Öffnung 82 liegt auf der zweiten Drehachse 34. Der Bereich des Winkels A wird durch den Bogenwinkel der zweiten kreisbogenförmigen Öffnung 82 definiert.

Fig. 5 und 6 illustrieren eine aus Kunststoff gefertigte künstliche Gelenkkapsel 39, welche die Hüftgelenkpfanne 17 am Beckenknochenteil 15 und den Hüftgelenkkopf 18 umschliesst. Zudem ist die Hüftgelenkpfanne 17 austauschbar, so das nach erfolgter simulierte Hüftgelenkersatzoperation, die präparierte Hüftgelenkpfanne 18 zusammen mit der während der simulierten Operation eingesetzten Gelenkschale und der präparierte proximale Oberschenkelknochenabschnitt 16 zusammen mit dem während der simulierten Operation eingesetzten Gelenkkopfprothese austauschbar ist.

Fig. 7 zeigt die Vorrichtung 1 zusammen mit einem Gewebeteilmantel 40, welcher simulierte Muskelgruppen und Weichteile umfasst und den simulierten Oberschenkelknochen und um den Beckenknochenteil umschliesst.

Nachstehend werden einige Ausführungsformen des erfindungsgemässen Verfahrens zur Simulation von Hüftgelenkersatzoperationen unter Verwendung der in den Fig. 1 bis 6 beschriebenen Vorrichtung erläutert:

1. Bereitstellung der Vorrichtung

A) Fixieren eines eine Hüftgelenkpfanne 17 umfassenden Beckenknochenteils 15 an der ersten Lagervorrichtung 3;

B) Einführen eines einen Hüftgelenkkopf 18 umfassenden proximalen Oberschenkelknochenabschnitts 16 an einem gegen die zweite Lagervorrichtung 3 gerichteten ersten Ende 12 des rohrförmigen Lagerteils 5;

C) Einführen eines Kniegelenkwalzen umfassenden distalen Oberschenkelknochenabschnitts (29) an dem axial entgegengesetzten zweiten Ende (13) des rohrförmigen Lagerteils 5; und

D1) Zusammenführen der Verdrehsicherung 30 zwischen dem proximalen und distalen Oberschenkelknochenabschnitt 16, 29.

2. Simulation einer Hüftgelenkersatzoperation mit den Schritten: A) - DI) wie oben unter 1. beschrieben; D2) Anbringen sämtlicher Muskulaturen;

D3) Eröffnung des Gelenkes;

E3) Resektion des proximalen Oberschenkelabschnitts 16;

F) Ausführen einer Rotationsbewegung des durch den proximalen und den distalen Oberschenkelknochenabschnitte 16, 29 simulierten Oberschenkelknochens um die Längsachse 7 des rohrförmigen Lagerteils 5;

G) Präparation des proximalen Oberschenkelabschnitts 16 und der Hüftgelenkpfanne 17 für den Einsatz der Hüftgelenkprothesenteile;

H) Implantieren der Hüftgelenkprothesenteile in den proximalen Oberschenkelabschnitt 16 und die Hüftgelenkpfanne 17; und

I) Einkugeln der Hüftgelenkprothese durch Rotation des durch den proximalen und den distalen Oberschenkelknochenabschnitte 16, 29 simulierten Oberschenkelknochens um die Längsachse 7 des rohrförmigen Lagerteils 5.

3. Weitere Simulation einer Hüftqelenkersatzoperation mit den Schritten: A) - D3) wie oben unter 2. beschrieben;

E1) Ausführen einer Schwenkbewegung des rohrförmigen Lagerteils 5 in der zur Deckfläche 8 der Grundplatte 2 senkrecht stehenden Ebene zur Ausführung einer Extensionsbewegung des durch das rohrförmige Lagerteil 5, den proximalen und den distalen Oberschenkelknochenabschnitte 16, 29 simulierten Oberschenkelknochens; E2) Ausführen einer Schwenkbewegung des Stützteils 9 in der zur Deckfläche 8 der Grundplatte 2 parallelen Ebene zur Ausführung einer Adduktionsbewegung des durch das rohrförmige Lagerteil 5, den proximalen und den distalen Oberschenkelknochenabschnitte 16, 29 simulierten Oberschenkelknochens; E3) bis I) wie oben unter 2. beschrieben.

Claims

Patentansprüche

1. Vorrichtung (1) zur Simulation von Hüftgelenkersatzoperationen umfassend

A) eine Grundplatte (2) mit einer Längsseite (20), einer Querseite (21) und einer Deckfläche (8), auf welcher eine sich entlang einer Längsachse (7) erstreckende erste Lagervorrichtung (4) zur Aufnahme eines proximalen Oberschenkelknochenabschnitts (16) mit einem Hüftgelenkkopf (18) und in einem Abstand D > 0 quer zur Längsachse (7) gemessen, eine zweite Lagervorrichtung (3) zur variablen und lösbaren Fixierung eines Beckenknochenteiles (15) mit einer Hüftgelenkpfanne (17) angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass

B) die erste Lagervorrichtung (4) ein polyaxial schwenkbares rohrförmiges Lagerteil (5) umfasst, welches koaxial zur Längsachse (7) angeordnet ist und ein gegen die erste Lagervorrichtung (3) gerichtetes erstes Ende (12), axial entgegengesetzt ein zweites Ende (13) und einen koaxialen Hohlraum (6) zur um die Längsachse (7) rotierbaren Aufnahme mindestens eines proximalen Oberschenkelknochenabschnitts (16) umfasst.

2. Vorrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (1) ein Stützteil (9) mit einer auf der Deckfläche (8) der Grundplatte (2) aufliegenden Unterseite (10) und einer dieser gegenüberliegenden Oberseite (11) umfasst, und dass das rohrförmige Lagerteil (5) eine Länge L aufweist und an der Oberseite (11) des Stützteils (9) befestigt ist.

3. Vorrichtung (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Stützteil (9) in einer zur Deckfläche (8) der Grundplatte (2) parallelen Ebene schwenkbar mit der Grundplatte (2) verbunden ist.

4. Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das rohrförmige Lagerteil (5) in einer zur Deckfläche (8) der Grundplatte (2) senkrecht stehenden Ebene schwenkbar ist.

5. Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (1) erste Feststellmittel (22) umfasst, mittels welcher die Schwenkbarkeit des Stützteils (9) relativ zur Grundplatte (2) lösbar feststellbar ist.

6. Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (1) zweite Feststellmittel (23) umfasst, mittels welcher die Schwenkbarkeit des rohrförmigen Lagerteils (5) in einer zur Deckfläche (8) der Grundplatte (2) senkrecht stehenden Ebene lösbar feststellbar ist.

7. Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (1) zusätzlich mindestens einen den Hüftgelenkkopf (18) und den Oberschenkelhals umfassenden proximalen Oberschenkelknochenabschnitt (16), mindestens einen eine Hüftgelenkpfanne (17) umfassenden Beckenknochenteil (15) und mindestens einen die Kniegelenkwalzen umfassenden distalen Oberschenkelknochenabschnitt (29) umfasst, wobei der proximale und distale Oberschenkelknochenabschnitt (16, 29) mittels einer Verdrehsicherung (30) relativ zueinander verdrehfest miteinander verbindbar sind.

8. Vorrichtung (1) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der proximale und distale Oberschenkelknochenabschnitt (16, 29) und das Beckenknochenteil (15) aus Kunststoff hergestellt sind.

9. Vorrichtung (1) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass durch den Hüftgelenkkopf (18) und die Hüftgelenkpfanne (17) nach deren Montage in der Vorrichtung (1) ein mechanischer Drehpunkt (27) eines simulierten Hüftgelenkes definiert wird.

10. Vorrichtung (1) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (1) ein erstes Drehgelenk (31) mit einer senkrecht auf der Deckfläche (8) stehenden ersten Drehachse (32) umfasst, mittels welchem die Schwenkbarkeit des Stützteils (9) relativ zur Grundplatte (2) geführt wird, und dass die erste Drehachse (32) parallel zur Längsachse (7) gemessen einen Abstand X zwischen 0 mm und 2 mm zum mechanischen Drehpunkt (27) und orthogonal zur Längsachse (7) gemessen einen Abstand Y zwischen 18 mm und 22 mm zum mechanischen Drehpunkt (27) aufweist.

11. Vorrichtung (1) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (1) ein zweites Drehgelenk (33) mit einer senkrecht zur ersten Drehachse (32) und senkrecht zur Längsachse (7) stehenden zweiten Drehachse (34) umfasst, mittels welchem die Schwenkbarkeit des rohrförmigen Lagerteils (5) geführt wird.

12. Vorrichtung (1) nach Anspruch 11 , dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Drehachse (34) parallel zur ersten Drehachse (32) gemessen einen Abstand Z zwischen 90 mm und 100 mm zum mechanischen Drehpunkt (27) aufweist.

13. Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 8 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Beckenknochenteil (15) eine austauschbare Hüftgelenkpfanne (17) umfasst.

14. Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 8 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (1) zusätzlich eine Gelenkkapsel (39) und einen Gewebeteilmantel (40) mit simulierten Muskelgruppen und Weichteilen umfasst.

15. Verwendung der Vorrichtung (1) gemäss einem der Ansprüche 1 bis 17 zur Simulation des operativen Zuganges zum Hüftgelenk, insbesondere zur Simulation einer Hüftgelenkersatzoperation.

16. Verfahren zur Simulation von Hüftgelenkersatzoperationen unter Verwendung einer Vorrichtung (1) gemäss einem der Ansprüche 1 bis 14 mit den Schritten:

A) Fixieren eines eine Hüftgelenkpfanne (17) umfassenden Beckenknochenteils (15) an der zweiten Lagervorrichtung (3);

B) Einführen eines einen Hüftgelenkkopf (18) umfassenden proximalen Oberschenkelknochenabschnitts (16) an einem gegen die zweite Lagervorrichtung (3) gerichteten ersten Ende (12) des rohrförmigen Lagerteils (5);

C) Einführen eines Kniegelenkwalzen umfassenden distalen Oberschenkelknochenabschnitts (29) an dem axial entgegengesetzten zweiten Ende (13) des rohrförmigen Lagerteils (5); und

D1) Zusammenführen der Verdrehsicherung (30) zwischen dem proximalen und distalen Oberschenkelknochenabschnitt (16, 29).

17. Verfahren zur Simulation von Hüftgelenkersatzoperationen gemäss Anspruch 16, mit den zusätzlichen Schritten:

D2) Anbringen sämtlicher Muskulaturen; D3) Eröffnung des Gelenkes;

E3) Resektion des proximalen Oberschenkelabschnitts (16);

F) Ausführen einer Rotationsbewegung des durch den proximalen und den distalen Oberschenkelknochenabschnitt (16, 29) simulierten Oberschenkelknochens um die Längsachse (7) des rohrförmigen Lagerteils (5);

G) Präparation des proximalen Oberschenkelknochenabschnitts (16) und der Hüftgelenkpfanne (17) für den Einsatz der Hüftgelenkprothesenteile;

H) Implantieren der Hüftgelenkprothesenteile in den proximalen Oberschenkelknochenabschnitt (16) und die Hüftgelenkpfanne (17); und I) Einkugeln der Hüftgelenkprothese durch Rotation des durch den proximalen und den distalen Oberschenkelknochenabschnitt (16, 29) simulierten Oberschenkelknochens um die Längsachse (7) des rohrförmigen Lagerteils (5).

18. Verfahren zur Simulation von Hüftgelenkersatzoperationen gemäss Anspruch 17, mit den zusätzlichen Schritten:

E1) Ausführen einer Schwenkbewegung des rohrförmigen Lagerteils (5) in der zur

Deckfläche (8) der Grundplatte (2) senkrecht stehenden Ebene zur Ausführung einer

Extensionsbewegung des durch das rohrförmige Lagerteil (5), den proximalen und den distalen Oberschenkelknochenabschnitt (16, 29) simulierten Oberschenkelknochens; und

E2) Ausführen einer Schwenkbewegung des Stützteils (9) in der zur Deckfläche (8) der

Grundplatte (2) parallelen Ebene zur Ausführung einer Adduktionsbewegung des durch das rohrförmige Lagerteil (5), den proximalen und den distalen

Oberschenkelknochenabschnitt 16, 29 simulierten Oberschenkelknochens.