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Hintergrund der Erfindung
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Gebiet der Erfindung
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Die
Erfindung betrifft langgestreckte, motorisch angetriebene chirurgische
Instrumente zur Verwendung bei endoskopischer Geweberesektion. Insbesondere
betrifft die Erfindung ein Instrument mit einer langgestreckten
Innenröhre,
die in einer langgestreckten feststehenden Außenröhre drehbar angeordnet ist,
wobei sowohl die Innen- als auch die Außenröhre Schneidöffnungen an ihren distalen
Enden haben, die zusammenwirken, um bei endoskopischen chirurgischen
Eingriffen Gewebe zu resezieren oder anderweitig darauf einzuwirken.
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Beschreibung
des Standes der Technik
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Die
Verwendung von langgestreckten chirurgischen Schneid- oder Resektionsinstrumenten
hat bei der Durchführung
von geschlossenen Eingriffen, z. B. bei arthroskopischen oder allgemeiner
bei endoskopischen Eingriffen, allgemeine Anerkennung gefunden.
Bei geschlossenen Eingriffen erfolgt der Zugang zur Operationsstelle über einen
oder mehrere Eingänge,
und die Instrumente, die beim chirurgischen Eingriff verwendet werden,
müssen
langgestreckt sein, damit die distalen Enden der Instrumente die
Operationsstelle erreichen können.
Chirurgische Schneidinstrumente zur Verwendung bei geschlossenen
Eingriffen - auch als "Shaver" (Schaber) bekannt – haben
herkömmlicherweise
ein gerades, langgestrecktes äußeres röhrenförmiges Teil,
das an einem distalen Ende mit einer Öffnung in dem Ende oder in
der Seitenwand (oder in beiden) endet, um eine Schneidöffnung oder
ein Schneidfenster zu bilden, und ein gerades, langgestrecktes inneres
röhrenförmiges Teil,
das in den äußeren röhrenförmigen Teil
konzentrisch angeordnet ist und ein distales Ende aufweist, das
nahe der Öffnung
im distalen Ende des äußeren röhrenförmigen Teils
angeordnet ist. Das distale Ende des inneren röhrenförmigen Teils hat auch eine
Fensteröffnung
mit einer Fläche oder
Kante zum Eingriff mit dem Gewebe durch die Öffnung im äußeren röhrenförmigen Teil und wirkt in vielen
Fällen
(jedoch nicht in allen) mit der äußeren Öffnung zusammen,
um Gewebe zu trennen, zu schneiden oder zu beschneiden. In bestimmten
Fällen,
z. B. bei Bohrern, ermöglicht
die Öffnung
der Außenröhre lediglich
den Zugriff auf das Gewebe und wirkt ansonsten nicht mit dem Innenfenster
zusammen. Das innere röhrenförmige Teil
wird von seinem proximalen Ende aus um seine Achse drehbar angetrieben,
normalerweise über
ein Handstück
mit einem kleinen Elektromotor, der mit fingerbetätigten Schaltern
am Handstück
gesteuert wird, einem Fußschalter
oder Schaltern auf einer Konsole, die das Handstück mit Strom versorgt. Das
distale Ende des inneren röhrenförmigen Teils
kann verschiedene Konfigurationen in Abhängigkeit von dem durchzuführenden chirurgischen
Eingriff haben, und die Öffnung
im distalen Ende des äußeren röhrenförmigen Teils
hat eine Konfiguration, die mit der bestimmten Konfiguration des
distalen Endes des inneren röhrenförmigen Teils
zusammenwirken kann. Die verschiedenen Konfigurationen und Kombinationen
von inneren und äußeren Teilen
erzeugen Anordnungen, deren einzelne und kombinierte Komponenten
allgemein mit Shaver-Klingen oder Schneidklingen bezeichnet werden.
Reseziertes Gewebe wird durch das hohle Lumen des inneren röhrenförmigen Teils
abgesaugt, um über
eine Vakuumröhre,
die mit dem Handstück in
Verbindung steht, aufgefangen zu werden.
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Die
oben erwähnten
langgestreckten chirurgischen Schneidinstrumente sind auch in angewinkelten
Konfigurationen hergestellt worden, in denen die distalen Spitzen
der inneren und äußeren Teile entweder
ausgerichtet und versetzt oder mit einem festen oder variablen Winkel
in bezug auf die proximalen Enden der ausgerichteten inneren und äußeren Teile
gebogen sind. Beispiele für
rotierende chirurgische Instrumente mit festem und variablem Winkel
sind in den US-Patenten 4 646 738 (Trott) und 5 411 514 (Fucci et
al.) dargestellt, die beide auf denselben Anmelder übertragen
sind. In anderer Hinsicht ist der Betrieb von Shavern mit festem
und variablem Winkel weitgehend der gleiche wie der der oben beschriebenen
geraden Shaver.
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Shaver-Klingen
sind normalerweise für
einen bestimmten chirurgischen Eingriff oder Teil desselben optimiert.
Bei einem Eingriff kann also ein Chirurg Shaver-Klingen verwenden,
die zum Schneiden von weichem Gewebe optimiert sind. Wenn es beim Eingriff
notwendig ist, härteres
Gewebe zu resezieren, z. B. Knochen, kann der Chirurg entweder versuchen,
die bereits im Gebrauch befindliche Klinge zu verwenden oder kann
auf einen Shaver in Form einer Bohrer- oder aggressiveren Klinge
umschalten. Normalerweise wird die letztere Methode gewählt, da Weichgewebeklingen
blockieren oder klemmen, wenn Knochen reseziert wird. Schneidkanten
am distalen Ende des Innenröhrenschneidfensters
haben nicht die flache Öffnungswinkelgeometrie,
die für eine
effiziente Knochenresektion erforderlich ist. Die hohen Kräfte, die
auftreten, wenn Knochen reseziert wird, haben die Neigung, ein Versagen
der Klinge durch Deformation infolge hoher Torsionslasten zu bewirken.
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Es
wäre daher
erwünscht,
und es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine universelle Shaver-Klinge
herzustellen, die für
alle Typen von Gewebe besser geeignet ist als bekannte Vorrichtungen.
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Außerdem ist
es bisher schwierig gewesen, eine praktische Ausführung herzustellen,
die sowohl für
Seiten- als auch für
Stirnseitenschnitte geeignet ist und dabei gleichzeitig die Klingenschärfe und
-festigkeit beibehält.
Folglich sind bekannte Shaver-Klingen zumeist so konfiguriert, daß sich die
eine oder die andere ergibt, aber normalerweise nicht beide. Seitenschneid-Shaver
haben zur Seite und zur Stirnseite gerichtete Fenster in der zylindrischen
Wand des äußeren Teils,
und die Schneidkante am inneren Teil ist geeignet, eine Resektion
entlang des äußeren Fensterrandes
zu bewirken, der in einer Linie zur Shaverachse im allgemeinen parallel
oder geringfügig
geneigt ist. Der Begriff "Seitenschneider" schließt Vollradius-Resektionsinstrumente
ein, bei denen die Ebene des Außenfensters
zur Achse angewinkelt ist. Obwohl die Seitenschneider Fenster haben,
die teilweise zur Stirnseite gerich tet sind, sind sie als Stirnseitenschneider
nicht effizient, da die Schneidkanten an den distalen Enden der
Schneidfenster der Innen- und Außenröhre beide große Öffnungswinkel
haben. Das heißt,
die Kante ist nicht scharf genug, so daß die Resektion am distalen
Ende des Schneidfensters im wesentlichen durch einen "Quetschvorgang" zwischen den relativ
flachen Schneidkanten der Innenröhre
und der Außenröhre erfolgt,
die aneinander vorbeigleiten. Ebenso sind die Schneidinstrumente, die
zum Stirnseitenschneiden geeignet sind, relativ ineffizient als
Seitenschneider, da die Schneidkanten an den Seiten der Schneidfenster
der Innen- und Außenröhre beide
große Öffnungswinkel
haben. Das Gewebe wird in diesem Bereich durch den gleichen, oben
erwähnten "Quetschmechanismus" reseziert. In bestimmten
Fällen
ist die Resektionseffizienz etwas verbessert worden, indem die Wanddicke
der Innenröhre
(wodurch die flache Kante schmaler wurde), die Außenröhre oder
beide entweder über
die gesamte Röhrenlänge oder
nur am Radius des distalen Endes verringert wurde. Solche Röhren neigen jedoch
zur Deformation infolge hoher Torsionslasten, wenn die innere und äußere Schneidkante
auf Gewebe trifft, das schwer zu resezieren ist. Eine solche Deformation
führt häufig zum
Klemmen des Shavers oder zu Metallspänen am Arbeitsort infolge der
Behinderung zwischen den Schneidkanten der Innen- und der Außenröhre.
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Ein
allgemeines Ziel der Shaver-Klingenherstellung ist die Schärfe. Obwohl
dieses Ziel auf verschiedene Weise erreicht werden kann, muß jedoch die
Ausführung
der Klinge und das Verfahren zur ihrer Herstellung, um wirklich
praktisch zu sein, anpaßbar
sein, um effizient große
Volumen von Shaver-Klingen
mit scharfen Kanten herzustellen.
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Bekannt
ist das US-Patent
US 5 123 904 (Shimomura
et al.), das ein chirurgisches Resektionsinstrument beschreibt und
die Grundlage für
die schriftliche Darstellung der zweiteiligen Form in Anspruch 1
bildet. Das Instrument hat ein Gehäuseteil, das eine Drehantriebsverbindung
bereitstellt, und ein einfügbares
Teil, das im lebenden Körper
in das Gewebe einzuführen
ist und das an ein vorderes Endteil des Körperteils angefügt ist und
sich von diesem erstreckt. Das einfügbare Teil weist auf: eine
röhrenförmige Außenröhre, die
im Spitzenteil geöffnet
ist und eine äußere Hülse des
einfügbaren
Teils bildet, und eine Innenröhre,
die in der Außenröhre vorgesehen ist
und durch die Drehantriebsverbindung gedreht und angetrieben wird.
Eine äußere röhrenförmige Klinge
ist im Spitzenteil der Außenröhre vorgesehen. Die
Spitze der äußeren Klinge
ist offen und hat einen Schlitz, der sich von der Spitze in einer
Umfangswand erstreckt und ein Klingenteil an einer Kante des Schlitzes
bildet. Eine innere Klinge zum Schneiden von lebendem Körpergewebe
zusammen mit einem äußeren Klingenteil
ist im Spitzenteil der Innenröhre innerhalb
der äußeren Klinge
vorgesehen. Die innere Klinge hat ein Scherklingenteil, das so ausgebildet ist,
daß der
Winkel, der mit dem äußeren Klingenteil am
Anfang eines Schneidvorgangs gebildet wird, größer ist als der Winkel, der
mit dem Klingenteil gebildet wird, wenn der Schneidvorgang fortgesetzt wird.
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Eine
weitere bekannte Ausführungsform (1 bis 4) zur Verbesserung der Klingeneffizienz ist
eine Shaver-Klingenanordnung
mit einem äußeren Fenster,
das in einer Ebene liegt, die zur Klingenachse geneigt ist (1) und einem Doppelfensterinnenteil
mit nach innen gerichteten Schneidzähnen (2). Die ebene Form des äußeren Fensters
erzeugt eine tränenartige
Fensterform mit einem flachen Öffnungswinkel
um den Fensterumfang herum, obwohl dieser Winkel um den Umfang nicht
gleichmäßig ist.
Die Doppelfensterform im Inneren kann beispielsweise durch einen
EDM-(elektroerosiven Bearbeitung-)Prozeß erzeugt werden, bei dem der Draht
quer zur Achse durch diametral gegenüberliegende Abschnitte der
zylindrischen Wand des Innenteils geführt wird. Die dabei entstehende Überschneidung
zwischen der zylindrischen Außenfläche und der
nach innen gerichteten Wandfläche
bildet die Schneidkante. Es ist verständlich, daß durch die Bewegung des Drahtes
durch die gegenüberliegenden Wände bei
gleichzeitigem Halten des Drahtes in großen radialen Abständen von
der Röhrenachse
das in 2 gezeigte bogenförmige Muster
der parallelen Schneidkanten entstehen kann. Wie in 4 zu sehen ist, sind diametral gegenüberliegende
Fenster durch Formung diametral gegenüberliegender Seiten der Innenteile
ausgebildet. Die radial äußersten
Kanten des Umfangs der Fenster, die derartig in der Oberfläche der
Innenröhre
ausgebildet sind, schneiden die zylindrische Fläche der Röhre, um die sich in Längsrichtung
erstreckenden inneren Schneidkanten mit Zähnen zu bilden. Diese Kanten
haben einen Öffnungswinkel,
der kleiner wird, wenn sich der Abstand zwischen der Kante und der
Röhrenachse
vergrößert. Je
schärfer
diese Kante ist, um so leichter ist es, das Gewebe zu schneiden,
da sich diese inneren Schneidkanten am äußeren Fensterumfang vorbei drehen.
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Obwohl
die oben beschriebene Shaver-Klinge effektiv ist, begrenzt die Innenfensterbildung
die Effizienz der Geweberesektion an der distalen Spitze und trägt wenig
dazu bei, daß die
Klinge hartes Gewebe, z. B. Knochen, schneiden kann. Die Wanddicke
an der distalen Spitze außen
ermöglicht
es, daß die
innere Schneidkante nur Gewebe schneidet, das sich an dieser Dicke
vorbei und in das äußere Fenster
hinein erstreckt. Wegen des Bedarfs oder des Wunsches nach Lagerungskontakt
zwischen den distalen Spitzen des inneren und äußeren Teils (auf der Achse
entlang der Innenfläche)
und wegen der abgerundeten Spitze im Innern ist diese Ausführung in
ihrer Fähigkeit
begrenzt, Stirnseitenschnitte durchzuführen. Wie beispielsweise in 3 und 4 gezeigt, ist die distale Spitze des
bekannten Doppelfensterinnenteils flach ausgeführt und von der Achse beabstandet.
Außerdem
ist die Herstellung einer solchen Spitze möglicherweise schwieriger, als
man sich das in der Produktion wünscht.
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Es
ist demzufolge eine Aufgabe der Erfindung, eine drehbare Shaver-Klinge
herzustellen, die zur Verwendung als Seitenschneider und/oder Stirnseitenschneider
geeignet ist.
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Es
ist ebenfalls eine Aufgabe der Erfindung, eine drehbare Shaver-Klinge
herzustellen, bei der das innere Teil eine Doppelschneidfensterkonfiguration
hat.
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Es
ist eine zusätzliche
Aufgabe der Erfindung, eine drehbare Shaver-Klinge herzustellen,
die einen nach innen weisenden Abschnitt der zylindrischen Wand
einer langgestreckten Röhre
benutzt, um eine Schneidkante bereitzustellen.
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Es
ist ebenfalls eine Aufgabe der Erfindung, eine drehbare Shaver-Klinge
herzustellen, die weiches Gewebe oder hartes Gewebe, z. B. Knochen, resezieren
kann.
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Es
ist eine weitere Aufgabe der Erfindung, ein inneres Teil für eine Shaver-Klingenanordnung herzustellen,
wobei das innere Teil mehrere Schneidkanten an seiner distalen Spitze
hat und die Schneidkanten flache Öffnungswinkel haben.
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Es
ist ebenfalls eine Aufgabe der Erfindung, eine solche Shaver-Klinge
herzustellen, die für
feste und biegsame Shaver geeignet ist.
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Es
ist ebenfalls eine Aufgabe der Erfindung, eine solche Shaver-Klinge
herzustellen, die eine geringere Neigung hat, bei Verwendung infolge
der Deformation der Innen- oder Außenröhre zu klemmen oder Gewebstrümmer zu
erzeugen.
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Es
ist eine weitere Aufgabe der Erfindung, eine Shaver-Klinge mit einer
Schneidkante bereitzustellen, die elastisch genug ist, um sich entspannend zu
biegen, wenn sie übermäßigen Resektionskräften ausgesetzt
ist, wobei jegliche Neigung zum Klemmen minimiert wird.
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Zusammenfassung
der Erfindung
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Diese
und weitere Aufgaben der Erfindung, deren Merkmale in den beigefügten Ansprüchen ausgeführt sind,
werden erfindungsgemäß gelöst. Eine bevorzugte
Ausführungsform,
die hier offenbart ist, ist ein chirurgisches Geweberesektionsinstrument mit
einem langgestreckten äußeren röhrenförmigen Teil
mit einer Achse, einem distalen Ende, einem proximalen Ende und
einem Fenster am distalen Ende und einem langgestreckten inneren
röhrenförmigen Teil,
das axial im äußeren röhrenförmigen Teil
ausgerichtet und geeignet ist, sich in diesem zu bewegen. Das innere
Teil ist ein zylindrischer Körper
mit einem distalen Ende, einem proximalen Ende und einer Schneideinrichtung
am distalen Ende zum Schneiden von Gewebe, das durch das Fenster
des äußeren Teils
vorgelegt wird. Die Schneideinrichtung weist mindestens zwei diametral
gegenüberliegende
Fingerteile auf, die sich in Längsrichtung
vom distalen Ende des inneren röhrenförmigen Teils
erstrecken, wobei jedes der Fingerteile einen Körper mit einem proximalen Abschnitt
und einem distalen Abschnitt aufweist. Der proximale Abschnitt der
Finger erstreckt sich in Längsrichtung
und ist an den zylindrischen Körper
angefügt.
In der bevorzugten Ausführungsform schneidet
dieser proximale Abschnitt eine vorbestimmte bogenförmige Strecke
von weniger als 180°,
und der distale Abschnitt ist an den proximalen Abschnitt angefügt. Der
distale Abschnitt erstreckt sich quer und längs vom proximalen Abschnitt
und endet in einer Spitze, die um einen vorbestimmten Abstand von
der Achse beabstandet ist. Folglich sind die distalen Spitzen der
Finger voneinander beabstandet, so daß sich die Finger als Antwort
auf übermäßige Kräfte, denen
sie während
der Geweberesektion ausgesetzt sein können, radial verbiegen können.
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Unter
einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung das Verfahren zur Ausbildung
einer Shaver-Klinge für
eine Shaver-Klingenanordnung, beginnend
mit einer langgestreckten zylindrischen Röhre mit einer Achse, einem
vorbestimmten Außendurchmesser
und einem geschlossenen, abgerundeten Ende. Dieses Verfahren weist,
wie in Anspruch 13 ausgeführt,
den Schritt des Formens der distalen Spitze der Röhre durch
Bereitstellung einer Formeinrichtung zum Formen des geschlossenen,
abgerundeten Endes der Röhre
auf. In einer bevorzugten Ausführungsform
hat die Formeinrichtung eine Länge,
die größer ist
als der Durchmesser der Röhre, eine
Breite, die kleiner ist als der Durchmesser der Röhre, und
das Verfahren weist ferner den Schritt des Formens der distalen
Spitze der Röhre
durch Ausrichtung der Formeinrichtung quer zur Achse der Röhre und
durch axiales Führen
derselben durch die distale Spitze der Röhre auf. Die Formeinrichtung wird
dann proximal entlang einer ersten vorbestimmten Kontur zu einem
vorbestimmten Bereich an der Röhre
und dann entlang einer zweiten vorbestimmten Kontur, die zu der
ersten vorbestimmten Kontur symmetrisch ist, zurück zum Ausgangspunkt bewegt.
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Die
Erfindung ermöglicht
die Resektion von Gewebe mit einer chirurgischen Shaver-Klingenanordnung
mit einem langgestreckten inneren röhrenförmigen Teil, das in einem langgestreckten äußeren röhrenförmigen Tei
drehbar angeordnet ist. Dieses Verfahren weist die Schritte auf:
Bereitstellen des Fensters am distalen Ende des äußeren röhrenförmigen Teils und Bereitstellen
des mindestens einen Paars von diametral gegenüberliegenden Fingern am distalen
Ende des inneren röhrenförmi gen Teils, wobei
die Finger zur Seite gerichtete Schneidkanten haben. Das Verfahren
weist ferner die Schritte auf: Drehen des inneren röhrenförmigen Teils
relativ zum äußeren, um
Gewebe zu resezieren, und Bewirken, daß die Finger als Antwort auf
Kräfte,
die während der
Resektion auf sie ausgeübt
werden, sich radial verbiegen.
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Kurzbeschreibung der Zeichnungen
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1 ist eine Schnittansicht
der distalen Spitze eines äußeren Teils
einer bekannten Shaver-Klingenanordnung.
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2 ist eine Draufsicht eines
Doppelfensterinnenteils zur Verwendung mit dem in 1 gezeigten äußeren Teil.
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3 ist eine Seitenansicht
von 2.
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4 ist eine Stirnseitenansicht
von 3.
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5 ist eine Draufsicht der
distalen Spitze eines inneren Teils einer Shaver-Klingenanordnung, die
erfindungsgemäß aufgebaut
ist.
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6 ist eine Seitenansicht
von 5.
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7 ist eine Stirnseitenansicht
von 6.
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8 ist eine perspektivische
Vorderansicht von 7.
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9 ist eine Schnittansicht
von 5, geschnitten entlang
der Linie 9–9.
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10 ist eine Schnittansicht
von 5, geschnitten entlang
der Linie 10–10.
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11 ist eine Draufsicht einer
alternativen Ausführungsform
der Erfindung.
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12 ist eine Seitenansicht
von 11.
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13 ist eine Stirnseitenansicht
von 12.
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14 ist eine perspektivische
Vorderansicht von 13.
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15 ist eine Ansicht der
distalen Spitze einer Shaver-Klingenanordnung, die durch die Kombination
des in 5 bis 8 gezeigten inneren Teils,
zusammengefügt
mit einem repräsentativen äußeren Teil,
ausgebildet ist.
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16 ist eine Stirnseitenansicht
von 15.
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17 ist eine Ansicht von 15 und zeigt die Position
der Komponenten in einem anderen Eingriffsstadium.
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18 ist eine Stirnseitenansicht
von 17.
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19 ist eine Schnittansicht
von 17, geschnitten
entlang der Linie 19–19.
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20 ist eine Schnittansicht
von 17, geschnitten
entlang der Linie 20–20.
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21 ist eine Schnittansicht
von 17, geschnitten
entlang der Linie 21–21.
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22 ist eine Schnittansicht
von 17, geschnitten
entlang der Linie 22–22.
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Beschreibung der bevorzugten
Ausführungsform
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Eine
ausführliche
Ansicht der distalen Spitze eines inneren Teils 14, das
erfindungsgemäß aufgebaut
ist, ist in 5 bis 8 gezeigt. Es versteht sich, daß die Klinge
ohne zugehörige
Außenröhre dargestellt
ist, mit der sie zusammengefügt
werden muß, um
eine Shaver-Klingenanordnung zur zweckmäßigen Verwendung zu ergeben.
Die distale Spitze des inneren Teils 14 ist mit einem Paar
diametral gegenüberliegender,
quer angeordneter gebogener Finger 20 und 22 versehen,
die einen seitlich und stirnseitlich offenen Raum 24 zwischen
sich bilden. Die Finger 20 und 22 sind symmetrisch
um die Achse 26 und sind in der bevorzugten Ausführungsform
einstückig mit
dem zylindrischen Körper
des inneren Teils 14 ausgebildet und erstrecken sich vom
Körper über eine
Länge L.
Wegen ihres symmetrischen Charakters gilt die Beschreibung des einen
Fingers hierin ebenso für
den anderen. Die äußere Fläche 28 jedes Fingers
ist eine bogenförmige
Fortsetzung der zylindrischen Außenfläche des inneren Teils. Ebenso
ist die Innenfläche 29 jedes
Fingers eine bogenförmige Fortsetzung
der Innenfläche
des inneren Teils. Die radial nach innen gerichteten Flächen 30 und 32 der Finger 20 bzw. 22 sind
also symmetrisch und liegen einander gegenüber mit imaginären axialen
Ebene dazwischen, die die Achse 26 schneidet. Die Flächen 30 und 32 stoßen an der
Achse am proximalen Ende des Raums 24 aneinander und bilden
tatsächlich eine
durchgehende Fläche
um den Raum, obwohl der Einfachheit halber hier angenommen wird,
daß jeder
Finger eine getrennte Fläche
hat. Die Überschneidung
dieser Flächen 30 und 32 mit
der äußeren zylindrischen
Fläche 34 des
inneren Teils bildet Schneidkanten 36 bzw. 38.
Jede Kante 36 und 38 hat ein krummliniges U-förmiges Profil
(in 7 von der Seite
zu sehen) mit einem Paar sich längs
erstreckender Kanten, deren distale Enden durch eine sich quer und
längs erstreckende
distale Kante verbunden sind. Wie man am besten in 6 sehen kann, hat der Finger 20 also
eine obere Längskante 39, eine
untere Längskante 40 und
eine distale Kante 41. Ebenso hat der Finger 22 eine
obere 42, eine untere Längskante 43 und
eine distale Kante 44. Die Längskanten liegen entlang des
proximalen, zur Seite gerichteten Abschnitts jedes Fingerkörpers, während die
distalen Kanten entlang des zur Stirnseite gerichteten distalen
Abschnitts des Körpers
liegen. Obwohl die Längskanten
im allgemeinen seitlich zur Achse gerichtet sind, um Gewebe zu resezieren,
während sich
die Klinge dreht, haben die distalen Kanten eine quer gerichtete
Komponente nahe der Achse, um Gewebe zu resezieren, während die
Klinge axial dagegen geschoben wird. Wie man nachstehend verstehen
wird, sind die distalen Kanten durch einen distalen Endschlitz 60 voneinander
getrennt.
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Die
Kontur der Kanten 36 und 38 ist derartig, daß sich der Öffnungswinkel
entlang ihrer Längen ändert und
an der distalen Spitze kleiner wird. Es versteht sich, daß wegen
der Doppelfensterkonfiguration, wenn sich die innere Klinge in der äußeren dreht, nur
ein Finger und eine seiner entsprechenden Kanten aktiv sind, um
zu einer Zeit Gewebe zu schneiden. Jeder Finger hat ein proximales
Ende 45 und ein distales Ende 46, und jeder Teil
der Finger schneidet eine andere bogenförmige Strecke relativ zur Achse 26 in
Abhängigkeit
von seiner Position entlang der Länge der inneren Klinge 14 (wie
in 9 und 10 zu sehen ist) . In einer Ebene quer
zur Achse ist also die bogenförmige
Strecke, die vom proximalen Abschnitt 45 geschnitten wird,
größer als
die, die von einem mittleren Abschnitt 48 geschnitten wird.
Wie man am besten in 6 sehen
kann, hat jeder Finger das Konturprofil einer "Eieruhr", dessen schmalste Abschnitten im Bereich 48 und
nahe den distalen Spitzen 50 und 52 der Finger
liegen. Die großen
Abmessungen des proximalen Abschnitts 45 bieten Festigkeit
und Unterstützung
für die
relativ kleine distale Spitze.
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Die
Erfindung schließt
das Verfahren zur Formung einer zylindrischen Röhre ein, um eine Shaver-Klinge
auszubilden. Es versteht sich, daß jeder Finger 20, 22 an
der distalen Spitze einer Innenröhre
mit einem geschlossenen, abgerundeten Ende ausgebildet sein kann.
Obwohl viele verschiedene Formeinrichtungen verwendet werden können, wird in
der bevorzugten Ausführungsform
eine Formeinrichtung, z. B. ein drahtartiges Teil, in Form eines Draht-EDM-(elektroerosiven
Bearbeitungs-)Prozesses oder dgl. verwendet. In einem solchen Prozeß folgt
der Draht einer vorbestimmten Kontur (vorzugsweise auf einer Maschine
mit computernumerischer Steuerung (CNC) programmiert) durch diametral
gegenüberliegende
zylindrische Wandabschnitte der Klinge 14 in einer Richtung
quer zur Achse 26 und senkrecht zur Ebene in 5. Dadurch kann ein einzelner
Draht gleichzeitig Finger 20 und ihre beiden seitlichen
Kanten 39 und 40 und ihre distale Kante 41 ausbilden,
wie am besten in 7 zu
sehen ist. Durch weitere Bewegung des Drahtes können gleichzeitig die Kanten 42, 43 und 44 am
Finger 22 entstehen. Durch die Überschneidung der zylindrischen Wand
des inneren Teils 14 mit dem Draht entsteht die Flächen 30 und 32 innerhalb
der Dicke der Wand, und durch die Überschneidung dieser Flächen mit der äußeren zylindrischen
Fläche
des inneren Teils 14 entsteht der Öffnungswinkel ohne zusätzlichen Bearbeitungsvorgang.
Wie man in den Schnittansichten von 9 und 10 sehen kann, hat der Körper jedes
Fingers an seinen gegenüberliegenden
Seiten einen Öffnungswinkel,
der sich in Abhängigkeit
von der bestimmten Position des Fingers, an der die Messung erfolgt, ändert. Wegen
der im allgemeinen halbkugelförmigen
Form der äußeren Fläche der
distalen Spitze des inneren Teils 14 erzeugt der Fingerausbildungsprozeß auch gekrümmte, geschärfte distale Kanten 41 und 44,
die am besten in 7 zu
sehen sind. Man beachte, daß diese
distalen Kanten jedes Fingers zu einem Punkt spitz zulaufen, wie
in 5 zu sehen, wobei
eine schärfere
Kante für
eine an der Stirnseite erfolgende Resektion entsteht. Alle Punkte der
Flächen 30 und 32 liegen
in einer gemeinsamen Kontur 80, die viele verschiedene
Profile haben kann, wenn man sie als Projektion auf einer Ebene
senkrecht zur axialen Ebene zwischen den Fingern betrach tet. In
der bevorzugten Ausführungsform
folgt die Kontur 80 der krummlinigen Form des Raums 24, der
von den Flächen 30 und 32 gebildet
wird, wie in 5, 7 und 8 zu sehen ist. Obwohl in der bevorzugten
Ausführungsform
alle Punkte in den Flächen
auf der Kontur 80 liegen, versteht es sich, daß die Form der
Flächen 30 und 32 geändert werden
könnte,
um etwas anders konturiert zu sein als beispielsweise parallel zur
axialen Ebene.
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Die
Doppelfensterstruktur des inneren Teils 14 kann man sich
vorstellen als mit einem Fenster über der Achse 26 versehen,
wie in 6 und 7 dargestellt und mit einem
weiteren Fenster unter der Achse versehen. Der krummlinige Fensterumfang hat
Kanten mit unterschiedlichen Öffnungswinkeln. Wenn
die Schneidfenster durch Bearbeitung der zylindrischen Innenröhre durch
beide Wände
des inneren röhrenförmigen Teils
von einem Punkt zwischen der Achse und der Röhrenwand und in einem relativ großen Abstand
von der axialen Ebene hergestellt werden, entstehen Schneidkanten
mit kleinen Öffnungswinkeln
an der Überschneidung
der Öffnung mit
der Röhrenseitenwand
und den Außenflächen der
distalen Spitze. Die Schneidfenster sind an der distalen Spitze
aneinander gefügt,
so daß ein
distaler Endschlitz 60 mit angrenzenden Fingerenden mit Schneidkanten
mit flachen Öffnungswinkeln
(am besten in 5 und 9 zu sehen). Da die Innenröhre so bemessen
ist, daß sie
in einer Außenröhre mit
einem geringen ringförmigen
Abstand (in 15 gezeigt) drehbar
aufgenommen werden kann, beeinträchtigt die
Entstehung des distalen Schlitzes 60 die Shaver-Klingenleistungsfähigkeit
nicht. Obwohl kein axialer Lagerungskontakt zwischen dem inneren
und dem äußeren Teil
besteht, erstreckt sich der Bereich um die distalen Spitzen 50 und 52 quer
und ausreichend weit, um einen angemessenen Lagerungskontakt zwischen
dem inneren und dem äußeren Teil
zu ermöglichen.
Wie am besten in der Stirnseitenansicht zu sehen ist, die in 14 und 15 gezeigt ist, überlappen das innere und das äußere Teil 102 und 104 im
Bereich der Achse 126, um einen Lagerungskontakt entlang
eines vorbestimmten Teils der proximal gerichteten Innenfläche des äußeren Teils
und der sich quer erstreckenden Außenfläche des inneren Teils zu erzeugen.
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Die
Drehung des inneren röhrenförmigen Teils
relativ zum äußeren röhrenförmigen Teil
bewirkt, wie nachstehend verständlich
wird, eine Geweberesektion durch einen Schneid- oder Schervorgang, wenn
die Schneidkanten des inneren und äußeren Fensters zueinander gebracht
werden. Der flache Öffnungswinkel
des Umfangs der Finger und des distales Endschlitzes 60 wirken
zusammen, um eine effiziente stirnseitige Geweberesektion durchzuführen, die
die Verwendung eines einzigen Shavers für Stirnseitenschnitt, Seitenschnitt
und Resektion des Knochens sowie des weichen Gewebes ermöglicht.
Eine übermäßige Erhöhung der
Schneidkräfte
aufgrund der Zähigkeit
des Gewebes oder der Stumpfheit der Schneidkanten, was bekannte
Innenröhren
zum Blockieren bringen kann, bewirkt wegen der Elastizität der Finger
und des distalen Endschlitzes 60, daß sich die Finger radial nach
innen weg vom Inneren der Außenröhre verbiegen,
so daß eine
Behinderung zwischen den distalen Enden der Innenröhre und
der Außenröhren verhindert
wird und eine kontinuierliche Drehung der Innenröhre ermöglicht wird.
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In
bestimmten Fällen,
etwa wenn extrem weiches oder elastisches Gewebe geschnitten wird, kann
die Resektion schwierig sein, da der oben erwähnte Schneidvorgang dazu neigen
kann, das Gewebe aus den Schneidfenstern auszustoßen. Eine alternative
Ausführungsform
der distalen Spitze eines inneren Teils 60 ist in 11 bis 14 gezeigt und soll dies minimieren.
Das innere Teil 60 ist identisch mit dem inneren Teil 15,
außer
daß die
Finger 62 und 64 entlang der Abschnitte ihres
Umfangs mit Zähnen 66 versehen
sind. Obwohl die Zähne
entlang der Finger 62 mit ihren Gegenstücken an den Fingern 64 symmetrisch
sind, ändert
sich das Profil der Zähne als
Funktion ihrer Längsposition.
Der Einfachheit halber wird nur der Zahn an einer Kante des Fingers 62 beschrieben,
der am weitesten proximale Zahn 70 hat eine breitere Basis
als der Nachbarzahn 72, und die Basen der Zähne 74, 76 und 78 werden
zur distalen Spitze hin progressiv schmaler. Die Zähne können entlang
des Randes der Schneidkante unregelmäßig geformt sein, um den Spitzen-Spanwinkel
und den Fuß-Spanwinkel
an jeder Zahnposition zu optimieren. Da sich jeder Zahn in seitlicher
Position von der Mittellinie ändert,
erzeugt der oben beschriebene Draht-EDM-Herstellungsprozeß auf einfache
Weise sich ändernde Öffnungswinkel
an verschiedenen Zähnen.
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Die
Anwendung der Erfindung wird nachstehend mit Bezug auf 15 beschrieben, die die
distale Spitze einer Shaver-Klingenanordnung 100 zeigt,
mit einer langgestreckten Außenröhre 102,
die mit einer langgestreckten Innenröhre 14 zusammengefügt ist,
die drehbar in ihrem Inneren angeordnet, und insbesondere in 5 bis 8 beschrieben ist. Die proximalen Enden
der inneren und Außenröhre sind herkömmlich und
bilden keinen Teil der Erfindung. Eine repräsentative Beschreibung der
proximalen Enden der Shaver-Klingenanordnung 10 kann dem US-Patent
5 411 514 (Fucci et al.) entnommen werden, die auf denselben Anmelder übertragen
worden ist. Die Außenröhre 102 ist
an ihrem distalen Ende mit einem Fenster 120 mit einer
Umfangskante 122 versehen, die vollständig von einer angewinkelten Schneidkantenrückenfläche 124 umgeben
ist. Die Kante des Außenfensters 120 gilt
als scharf, da der Kantenrücken 124 in
einem Winkel A relativ zur Achse 126 der Röhre liegt,
wie ausführlicher
in einer ebenfalls anhängigen
Patentanmeldung beschrieben ist, die diese Struktur betrifft und
die auf denselben Anmelder übertragen
ist.
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Man
beachte, daß die
Schneidfenster des äußeren Teils
nicht nur zur Stirnseite gerichtet sind, wie in 16 gezeigt, sondern auch zur Seite, wie
in 15 gezeigt. Das heißt, an jedem
gegebenen Punkt während
der Drehbewegung des inneren Teils in einer gegebenen Richtung schneidet
die bestimmte Innenkante, die zu der Zeit aktiv ist, z. B. die Kante 38,
die Außenkante 122 an
zwei Punkten: an einem Punkt 140 entlang des zur Seite
gerichteten Abschnitts des Fensters 20 (15) und an einem Punkt 150 entlang
des zur Stirnseite gerichteten Abschnitts der Klinge, wie in 16 gezeigt. Die hintere Kante
gilt als inaktiv, da sie in eine Richtung entgegen der Drehrichtung
gerichtet ist. Ferner schneidet die aktive Kante die Außenkante 122 des äußeren Teils
mit verschiedenen Winkeln in Abhängigkeit
von der Position des inneren Teils. Wie in 15 gezeigt, schneidet zu einem gegebenen
Zeitpunkt die Kante 38 die Kante 122 an den Punkten 140 und 150,
während
zu einer nachfolgenden Zeit, wenn sich das innere Teil im äußeren Teil
dreht, die Kante 38 die Kante 122 an den Punkten 142 und 152 schneidet,
wie in 17 gezeigt. Die
Winkel zwischen den Kanten an diesen Punkten ändern sich, und die Änderung
des Anstellwinkels erleichtert den gemeinsamen Schneidvorgang der
beiden Schneidkanten 38 und 122 entlang des Umfangs
des Außenfensters 120.
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Eine
repräsentative
Menge von Querschnitten des Innen- und des Außenfensters ist in 19 bis 22 gezeigt. Die verschiedenen Ansichten
sind entlang jeweils numerierter Linien in 17 geschnitten, obwohl nur die Abschnitte
der Röhren
gezeigt sind, die unmittelbar an die Kanten angrenzen. Man beachte,
daß die Öffnungswinkel
der inneren und äußeren Kante
an den Punkten, die in 19 und 20 dargestellt sind, relativ
scharf sind, obwohl die Schärfe
an dem Punkt, der in 21 dargestellt
ist, größer ist.
Der Punkt, der in 22 dargestellt
ist, ist annähernd
der gleiche wie der Punkt 150, was zeigt, daß die vorliegende
Erfindung eine Vorrichtung bereitstellt, bei der scharfe Kanten
bei Stirnseitenschnitten möglich
sind.
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Obwohl
die bevorzugte Ausführungsform, die
hier offenbart wird, zwei diametral gegenüberliegende Finger verwendet,
ist ohne weiteres eine größere Anzahl
von Fingern innerhalb des Schutzbereichs der Erfindung möglich. Außerdem können die Finger
vom Körper
des inneren Teils getrennt hergestellt und anschließend angefügt werden.
Die Finger müssen
auch nicht unbedingt bogenförmige äußere Flächen haben,
die mit der zylindrischen Außenfläche des
Innenteils ausgerichtet sind. Eine weitere Konfiguration kann eine
drehbare Welle verwenden, an deren einem Ende eine Schneidspitze
in Form der Finger angebracht ist.
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Der
Fachmann wird verstehen, daß zahlreiche
Verbesserungen und Modifikationen an der bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung, die hier offenbart ist, möglich sind, ohne den Schutzbereich der
Erfindung zu verlassen.