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Dokumentenidentifikation DE69635031T2 01.06.2006
EP-Veröffentlichungsnummer 0000900052
Titel REIBAHLE FÜR EINE HÜFTGELENKPFANNE UND VERFAHREN ZUR DEREN HERSTELLUNG
Anmelder Symmetry Medical USA Inc., Warsaw, Ind., US;
Salyer, Paul E., Warsaw, Ind., US
Erfinder SALYER, E., Paul, Warsaw, US
Vertreter Viering, Jentschura & Partner, 80538 München
DE-Aktenzeichen 69635031
Vertragsstaaten CH, DE, ES, FR, GB, IE, IT, LI
Sprache des Dokument EN
EP-Anmeldetag 05.06.1996
EP-Aktenzeichen 969171800
WO-Anmeldetag 05.06.1996
PCT-Aktenzeichen PCT/US96/08904
WO-Veröffentlichungsnummer 0096039951
WO-Veröffentlichungsdatum 19.12.1996
EP-Offenlegungsdatum 10.03.1999
EP date of grant 03.08.2005
Veröffentlichungstag im Patentblatt 01.06.2006
IPC-Hauptklasse A61B 17/14(2006.01)A, F, I, 20051017, B, H, EP
IPC-Nebenklasse A61B 17/16(2006.01)A, L, I, 20051017, B, H, EP   

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft Azetabulum-Reibahlen und insbesondere Azetabulum-Reibahlen-Schalen.

Azetabulum-Reibahlen werden von Chirurgen verwendet, um Beckenknochen und ähnliche für das Einsetzen von künstlichen Gelenken vorzubereiten. Eine Azetabulum-Reibahle wird rotiert, um einen Hohlraum in den Knochen hineinzuschneiden, in welchen der Verbindungsabschnitt von dem künstlichen Gelenk eingesetzt werden kann. Dimensionen und Form des geschnittenen Hohlraums sind kritisch, da die Toleranzen zwischen dem Hohlraum und dem Verbindungsabschnitt von einem Gelenk gering sein müssen, um eine ordnungsgemäße Funktion sicher zu stellen. Dies trifft vor allem auf die neuerdings verfügbaren "bindemittelfreien" Hüftgelenke zu. Vor den "bindemittelfreien" Hüftgelenken, wurde der Verbindungsabschnitt von dem Gelenk in den Hohlraum hinein zementiert bzw. verkittet. Bei dem "bindemittelfreien" Gelenk, wird der Verbindungsabschnitt reibend in den Hohlraum hinein eingepasst, wobei genauen Hohlraumdimensionen und Toleranzen eine neue Wichtigkeit beigemessen wird.

In den früheren Verfahren zum Herstellen von Azetabulum-Reibahlen-Schalen, wurden Löcher in der Schale von der Innenseite her angesenkt, und dann wurde ein Teil von dem Rand bzw. der Kante von dem Loch nach oben gedrückt und anschließend handgeschärft. Dieses Verfahren ist langsam und sehr von der Geschicklichkeit des individuellen Arbeiters abhängig, welcher die Kanten schärft. Die Azetabulum-Reibahlen-Schale, welche durch dieses Verfahren hergestellt wird, weist Kanten auf, welche zu einer Doppel-Fase geschärft sind, und als ein Ergebnis davon bleiben die Kanten nur für eine relativ kurze Zeitspanne scharf. Ein anderes Verfahren zum Herstellen einer Azetabulum-Reibahle ist in dem US Patent Nr. 4,811,632 offenbart, in welchem Löcher in der Schale von der Außenfläche nach außen hin deformiert werden, um einen Schneidabschnitt von dem Lochrand bereitzustellen, die Außenfläche von der Schale geglättet wird, um die Schneidabschnitte zu schärfen, und anschließend die gekrümmten Schneidkanten von der Fläche nach außen hin von den Schneidabschnitten angehoben werden. Dieses Verfahren stellt eine Azetabulum-Reibahlen-Schale bereit, welche Kanten aufweist, welche zu einer einzigen Fase geschärft sind, und als Ergebnis davon bleiben die Kanten schärfer als bei dem zuvor beschriebenen Verfahren, jedoch weist das Verfahren mehrere Schritte auf, und der Deformierschritt und der Glättschritt erzeugen keine Azetabulum-Reibahlen-Schale mit einheitlichen Schneidkanten oder außerordentlich strengen bzw. scharfen Dimensionen und/oder Toleranzen.

Zusätzlich haben Chirurgen bei Verwendung der vorherigen Azetabulum-Reibahlen-Schalen langsame Schneidgeschwindigkeiten, eine Erfordernis von beträchtlicher Stärke, um die Reibahlen-Schale gegen den zu schneidenden Knochen zu drücken, und thermische Osteonekrose erfahren, welche alle minimiert oder eliminiert werden sollten.

Es ist daher höchst wünschenswert, eine verbesserte Azetabulum-Reibahlen-Schale und ein Verfahren zum Herstellen derselben bereitzustellen.

Es ist auch höchst wünschenswert, eine verbesserte Azetabulum-Reibahlen-Schale, welche genauere Hohlraumdimensionen und kleinere Toleranzen ermöglicht, und ein verbessertes Verfahren zum Herstellen derselben bereitzustellen.

Es ist auch höchst wünschenswert, eine verbesserte Azetabulum-Reibahlen-Schale, welche thermische Osteonekrose minimiert, und ein verbessertes Verfahren zum Herstellen derselben vorzusehen.

Es ist auch höchst wünschenswert, eine verbesserte Azetabulum-Reibahlen-Schale, welche schneller schneidet und weniger aufzubringende Kraft gegen den Knochen benötigt als frühere Azetabulum-Reibahlen-Schalen, und ein verbessertes Verfahren zum Herstellen derselben vorzusehen.

Es ist auch höchst wünschenswert, ein Verfahren zum Herstellen von Azetabulum-Reibahlen-Schalen bereitzustellen, welches weniger Produktionsschritte als frühere Verfahren aufweist.

Es ist auch höchst wünschenswert, ein verbessertes Verfahren zum Herstellen einer Azetabulum-Reibahlen-Schale bereitzustellen, welches schneller schneidet und sparsamer zu fabrizieren ist als die vergangenen Verfahren und welches eine Schale vorsieht, welche verbesserte Toleranzen und verbesserte Schneidkanten aufweist.

Schluss endlich ist es höchst wünschenswert, eine verbesserte Azetabulum-Reibahlen-Schale und ein Verfahren zum Herstellen derselben bereitzustellen, welche alle der oben gewünschten Merkmale besitzen.

Es ist daher ein Ziel der Erfindung, eine verbesserte Azetabulum-Reibahlen-Schale und ein Verfahren zum Herstellen derselben vorzusehen.

Es ist auch ein Ziel der Erfindung, eine verbesserte Azetabulum-Reibahlen-Schale, welche genauere Hohlraumdimensionen und geringere Toleranzen ermöglicht, und ein verbessertes Verfahren zum Herstellen derselben bereitzustellen.

Es ist auch ein Ziel der Erfindung, eine verbesserte Azetabulum-Reibahlen-Schale, welche thermische Osteonekrose minimiert, und ein verbessertes Verfahren zum Herstellen derselben bereitzustellen.

Es ist auch ein Ziel der Erfindung, eine verbesserte Azetabulum-Reibahlen-Schale, welche schneller schneidet und weniger Kraft gegen den Knochen benötigt als frühere Azetabulum-Reibahlen-Schalen, und ein verbessertes Verfahren zum Herstellen derselben bereitzustellen.

Es ist auch ein Ziel der Erfindung, ein verbessertes Verfahren zum Herstellen von Azetabulum-Reibahlen-Schalen bereitzustellen, welches weniger Produktionsschritte als frühere Verfahren aufweist.

Es ist auch ein Ziel der Erfindung, ein verbessertes Verfahren zum Produzieren einer Azetabulum-Reibahlen-Schale bereitzustellen, welches schneller schneidet und sparsamer zu fabrizieren ist als frühere Verfahren, und welches eine Schale bereitstellt, welche verbesserte Toleranzen und verbesserte Schneidkanten aufweist.

Schluss endlich ist es ein Ziel der Erfindung, eine verbesserte Azetabulum-Reibahlen-Schale und ein Verfahren zum Herstellen derselben bereitzustellen, welche alle von den obig gewünschten Merkmalen besitzen.

In dem weiteren Aspekt der Erfindung ist ein Verfahren zum Herstellen einer Azetabulum-Reibahlen-Schale bereitgestellt, welches folgende Schritte aufweist: Herstellen eines schüsselförmigen Schalenrohlings mit einer schüsselförmigen Innenfläche und einer schüsselförmigen Außenfläche und einer zentralen Rotationsachse, und Perforieren von einer Mehrzahl von Löchern durch den Schalenrohling hindurch, wobei jedes der Löcher von einem gekrümmten Rand umgeben ist, Deformieren eines Schneidabschnitts von dem Rand von jedem von den Löchern von der Außenfläche nach außen hin, wodurch eine Schneidkante und ein auf jede von den Schneidkanten folgender Anstieg gestaltet wird, wobei die Schneidkanten tangential zu der Außenfläche gekrümmt sind und derart angebracht sind, dass sie bei Rotation der Azetabulum-Reibahlen-Schale schneiden, und wobei die Schneidabschnitte von der Außenfläche nach außen hin gekrümmt sind, und wobei jeder von den Schneidkanten eines von den Löchern vorangeht, und wobei jede von den Schneidkanten von einem von den Anstiegen gefolgt ist, wobei die Anstiege zum Abstützen der Schneidkanten gegen die auf die Kanten aufgebrachten Schneidkräfte gestaltet sind, spiralförmiges Ausrichten der Schneidkanten um die zentrale Rotationsachse des Schalenrohlings herum, so dass im Schneidbetrieb im Wesentlichen alle von den Schneidkanten verwendet werden und die Außenfläche des Schalenrohlings zum Gestalten einer Azetabulum-Reibahlen-Schale im Wesentlichen bedeckt ist, wobei das Verfahren durch weiteres Aufweisen eines Schrittes des Gestaltens einer Fase an jede von den Schneidkanten gekennzeichnet ist, wobei jede der Fasen der Innenschüssel zugewandt ist.

Von einem anderen Aspekt ist auch eine Azetabulum-Reibahlen-Schale bereitgestellt, aufweisend eine Schneidschüssel mit einer Mehrzahl von gekrümmten Schneidkanten, wobei die Schneidschüssel eine Mehrzahl von Öffnungen aufweist, welche den Schneidkanten vorangehen, und wobei die Schneidschüssel einen im Wesentlichen konischen Anstieg aufweist, welcher auf die Schneidkanten folgt, wobei die Schneidkanten spiralförmig um die Rotationsachse der Schneidschüssel herum angeordnet sind, und einen an die Schneidschüssel angrenzenden Boden, wobei der Boden eine mit der Schneidschüssel und den Schneidkanten koaxiale Werkzeugantriebsöffnung aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der konische Anstieg einen Öffnungswinkel von im Wesentlichen etwa 8° bis ungefähr 33° aufweist, und dass jede der Schneidkanten eine Fase aufweist, welche dem Inneren der Schneidschüssel zugewandt ist.

Anhand der folgenden Beschreibung von einer Ausführungsform der Erfindung zusammen mit der begleitenden Zeichnung werden die oben genannten und andere Merkmale und Ziele bzw. Gegenstände der Erfindung und die Art und Weise des Erreichens derselben ersichtlich und die Erfindung selbst wird besser verstanden werden, wobei:

1 eine Draufsicht auf die Azetabulum-Reibahlen-Schale der Erfindung ist,

2 eine Unteransicht von der Azetabulum-Reibahlen-Schale der Erfindung ist,

3 eine vergrößerte Seitenansicht von einem Schneidelement der Erfindung ist,

4 eine vergrößerte Draufsicht auf ein Schneidelement der Erfindung ist,

5 eine Querschnittsansicht von einem Schalenrohlingssegment im Anschluss an den Fabrikationsschritt des schüsselförmigen Schalenrohlings der Erfindung ist,

6 eine Querschnittsansicht von dem perforierten Schalenrohlingssegment im Anschluss an die Ausführung des Perforierschritts des Verfahrens der Erfindung ist, und

7 eine Querschnittsansicht von einem Segment von der Azetabulum-Reibahlen-Schale der Erfindung im Anschluss an sowohl den Deformierschritt als auch den Schärfschritt des Verfahrens der Erfindung ist.

Die Azetabulum-Reibahlen-Schale 10 der Erfindung weist einen Boden 12 und eine Schneidschüssel 14 auf, welche zusammen ein hohles Schuttfach 16 umschließen. Der Boden 12 kann flach sein oder nach hinten abgewinkelt sein, so dass interne 90° Winkel eliminiert werden, welche Fremdkörper zurückhalten könnten. Der Boden 12 weist eine Werkzeugantriebsöffnung 18 auf, welche mit der Schneidschüssel 14 konzentrisch ist. Schuttöffnungen 20 können zum Beseitigen von Schutt während der Anwendung vorgesehen sein. Die Schneidschüssel 14 weist einen Körperabschnitt 22 auf, welcher im Wesentlichen halbkugelförmig ist, und weist eine Rotationsachse 24 auf. Die Schneidschüssel 14 weist ein spiralförmig angeordnetes Muster von sich nach außen hin erstreckenden Schneidelementen 26 und angrenzenden Öffnungen 28 auf. Jede Azetabulum-Reibahlen-Schale 10 weist eine bestimmte Händigkeit bzw. Gängigkeit auf, d. h. eine Rotationsrichtung 42 um die Rotationsachse 24 herum, in welcher die Azetabulum-Reibahlen-Schale 10 rotiert werden muss, so dass die Azetabulum-Reibahlen-Schale 10 schneidet. Jede Öffnung 28 geht einem jeweiligen Schneidelement 26 voran, d. h. während der Rotation der Azetabulum-Reibahlen-Schale 10 um die Rotationsachse 24 herum. Jede Öffnung 28 durchläuft eine Fläche vor einem jeweiligen Schneidelement 26. Mit einer rechtsgängigen Azetabulum-Schale 10, welche schneidet wenn sie gegen ein Substrat gepresst wird und in Uhrzeigersinnrichtung rotiert wird, sind die Öffnungen 28 rechts von dem jeweiligen Schneidelement 26.

Die Schneidschüssel 14 von der Azetabulum-Reibahlen-Schale 10 ist in einer bestimmten Ausführungsform im Wesentlichen schüsselförmig und in der bestimmten Ausführungsform, welche dargestellt ist, halbkugelförmig, jedoch ist die Erfindung nicht auf halbkugelförmige, schüsselförmige Schalen 10 begrenzt, sondern kann schüsselförmige Schalen von anderen Abschnitten bzw. Teilen von einer Kugel oder Schalen mit der Form von anderen Rotationsflächen aufweisen. In anderen bestimmten Ausführungsformen, kann die Azetabulum-Reibahlen-Schale 10 aus einem Werkstoff sein, welcher geeignet ist eine geschärfte Kante über einen angemessenen Zeitraum der Anwendung hinweg beizubehalten. Rostfreier Stahl ist einer von den Werkstoffen, welcher für die Azetabulum-Reibahlen-Schale 10 geeignet ist.

Jedes Schneidelement 26 weist eine kontinuierliche bzw. zusammenhängende Schneidkante 30 auf, welche doppelt gekrümmt ist. Die Schneidkanten 30 weisen sowohl in Ebenen, welche senkrecht zu der Halbkugelfläche 32 von dem Körperabschnitt 22 sind, als auch in Ebenen, welche tangential zu der horizontalen Fläche 32 von dem Körperabschnitt 22 und parallel dazu sind, eine Krümmung auf. Mit anderen Worten ist jede Schneidkante 30 doppelt gekrümmt. Jede Schneidkante 30 weist einander gegenüberliegende Enden 34 und 36 auf. Bei Betrachten jeder Schneidkante 30 in Ebenen, welche senkrecht zu der Halbkugelfläche 32 von dem Körperabschnitt 22 sind, sind beide Kanten 34 und 36 der Fläche 32 näher gelegen als die Schneidkante 30 dazwischen. Bei Ansicht der Schneidkante 30 im Ebenen, welche tangential zu der Fläche 32 und in dazu parallelen Flächen sind, führen beide Enden 34 und 36 in der Rotationsrichtung 42 die Schneidkante 30 dazwischen an.

In den 3 und 4 ist die Schneidkante 30 mittels eines im Wesentlichen konischen angehobenen Abschnitts 38 rückseitig verstärkt gezeigt. Der konische Abschnitt 38 weist einen Öffnungswinkel 40 in Ebenen senkrecht zu der Außenfläche 32 von der Azetabulum-Reibahlen-Schale 10 auf, welcher sich von ungefähr 26° bis zu ungefähr 46° bewegt. Der konische Abschnitt 38 weist in Ebenen tangential zu der Außenfläche von der Azetabulum-Reibahlen-Schale 10 und in dazu parallelen Ebenen einen Öffnungswinkel 40 auf, welcher von ungefähr 16° bis zu ungefähr 26° gemessen werden kann. Demnach sind ebenso wie die im Wesentlichen kreisförmigen Öffnungen 28, welche den Schneidkanten 30 vorausgehen, weder die Öffnungen 28 noch die Konusse 38 wirklich kreisförmig bzw. konisch, sondern im Wesentlichen kreisförmig und konisch. Tatsächlich sind die Öffnungen 28 "eiförmig" mit einem größeren Ende 42 und einem kleineren Ende 44. Das kleinere Ende 44 grenzt an die Schneidkante 30 an. Das größere Ende 42 ist von der Schneidkante 30 abgelegen.

Die Schneidkante 30 ist auch winklig zu der Außenfläche von der Azetabulum-Reibahlen-Schale 10 angeordnet, wie in den 3 und 4 gezeigt. Die Schneidkante 30 formt mit der Außenfläche von der Azetabulum-Reibahlen-Schale 10 einen stumpfen Winkel, welcher in einer bestimmten Ausführungsform von 130° bis zu 140° reicht. Demnach ist es ersichtlich, dass jede von den Schneidkanten 30 immer winklig zu der Rotationsrichtung von den Schneidkanten angeordnet ist.

Demnach schneiden die Schneidkanten den Knochen eher scherend als frontal, um den Knochen eher zu schneiden als den Knochen zu raspeln. Die "Scherwirkung" der Schneidkanten verlängert sowohl die Schärfe und demnach den Nutzen der Schneidkante und reduziert das Raspeln, wodurch die Toleranzen verbessert werden, die mittels der Azetabulum-Reibahlen-Schale 10 der Erfindung erreicht werden können.

Jede von den Schneidkanten 30 folgt anderen Schneidkanten 30. Jede von den Schneidkanten 30 durchläuft eine Fläche, welche durch eine oder mehrere von den anderen Schneidkanten 30 überlappt ist. In einer bestimmten Ausführungsform überlappen die folgenden Schneidkanten 30 die vorangehenden Schneidkanten 30 in der Summe ungefähr ein und ein halbes Mal.

In dem Verfahren der Erfindung kann die Azetabulum-Reibahlen-Schale 10 der Erfindung mit weniger Schritten als bislang gebräuchlich hergestellt werden. Ein schüsselförmiger Schalenrohling 48 wird zuerst aus einem Werkstoff gestaltet, welcher es ermöglicht eine geschärfte Kante über einen angemessenen Zeitraum der Nutzung hinweg zu halten. Rostfreier Stahl ist einer von den Werkstoffen, welcher sich für den Schalenrohling 48 eignet.

In dem Verfahren der Erfindung, welches in den 5, 6 und 7 dargestellt ist, wird zuerst ein solider schüsselförmiger Schalenrohling 48 hergestellt. Dies kann durch Ziehen oder mittels äquivalenter Verfahren erfolgen. In dieser Anmeldung werden Vorläufer der Azetabulum-Reibahlen-Schale 10 im Allgemeinen als Schalenrohling und speziell als modifizierte Formen von diesem Ausdruck, wie z.B. als "solider Schalenrohling" bezeichnet. In einer bestimmten Ausführungsform der Erfindung weist der schüsselförmige Schalenrohling 48 eine Umfangslippe 50 auf, welche die Stärke von dem Schalenrohling 48 erhöht und ein Mittel bereitstellt, mittels welchem der Schalenrohling während den letzteren Schritten der Fabrikation gehalten werden kann. In dieser Ausführungsform wird die Umfangslippe 50 entfernt, bevor die Azetabulum-Reibahlen-Schale 10 fertig ist.

Nachdem der solide Schalenrohling hergestellt ist, wird der solide Schalenrohling 48 mit einer Mehrzahl von Löchern 52, welche jeweils von einem Rand 54 umgeben sind, perforiert. Dies führt zu einem perforierten Schalenrohling 56. Wenn die Löcher 52 mittels eines Verfahrens gestaltet werden, welches Grate erzeugt, muss der perforierte Schalenrohling 56 entgratet werden. Die Löcher können gestanzt oder gebohrt werden oder durch andere äquivalente Mittel gestaltet werden. Es ist praktisch die Löcher 52 rund zu machen, jedoch ist dieses Verfahren nicht auf runde Löcher beschränkt. Jedoch müssen alle der Löcher entweder rund oder oval oder "eiförmig" oder im Wesentlichen runde Löcher mit Radien von unterschiedlichen Längen und unterschiedlichen Richtungen sein. In einer bestimmten Ausführungsform von dem Verfahren der Erfindung werden die Löcher 52 in einem Muster geschnitten, welches bei Rotation der Azetabulum-Reibahlen-Schale 10 um ihre Achse eine spiralförmige Form definiert.

Der Schneideabschnitt von dem Rand 54 von jedem Loch 28 wird dann nach außen hin deformiert, um einen entlasteten Schalenrohling 60 zu ergeben und einen Schneidabschnitt zu ergeben, welcher im Allgemeinen mit einem Radius oder einer kleinen Achse von einem nicht kreisförmigen Bogen, welcher kürzer ist als der Radius oder die kleine Achse von dem Schalenrohling 48, in der Richtung von der Fläche von dem Schalenrohling gekrümmt ist, wie durch die Deformation bestimmt, und welcher im Allgemeinen tangential zu den Schalenrohlingsflächen gekrümmt ist, wie durch die Krümmung des Randes 54 vor der Deformation bestimmt. In einer bestimmten Ausführungsform werden die Schneidabschnitte jeweils individuell nach außen hin deformiert, und dies wird für jede Öffnung 28 wiederholt. Siehe 7.

In einer bestimmten Ausführungsform der Erfindung, welche hierin beschrieben wird, erstrecken sich die Schneidabschnitte jeweils über einen wesentlichen Abschnitt von dem jeweiligen Rand 54, aber im Wesentlichen weniger als über den gesamten Rand 54. In bestimmten Ausführungsformen der Erfindung erstrecken sich die Schneidabschnitte 58 zwischen 200° und 270° um die Öffnungen 28 herum. In einer bestimmten Ausführungsform der Erfindung erstrecken sich die Schneidabschnitte ungefähr 240° um die Öffnungen 28 herum.

Jeder von den Schneidabschnitten wird nun durch Einbringen eines rotierenden "Rattenschwanz"-Schleifers in jede von den Öffnungen 28 hinein geschärft, um eine Fase 62 und eine Schneidkante 64 zu formen, welche die erforderliche Schärfe zum Schneiden eines Knochens aufweist. Jede von den Fasen 62 von den Schneidkanten 64 ist dem Inneren von der Schüssel 14 zugewandt, im Gegensatz zu der Azetabulum-Reibahlen-Schale von dem US Patent Nr. 4,811,632, und ist im Allgemeinen ohne den Glättungs- und Anhebungsarbeitsvorgang von dem darin offenbarten Verfahren gestaltet. Mittels dieser Technik werden alle der Schneidkanten ähnlich angehoben, wenn die Ränder 54 nach außen hin deformiert werden. In einer bestimmten Ausführungsform wird die Deformation mittels eines Stanzarbeitsvorgangs ausgeführt, welcher genau kontrolliert werden kann, um die Toleranzen von den Schneidkanten zu kontrollieren.

Da es keinen weiteren Schritt gibt, welcher die Toleranzen von den Schneidkanten verändert, z.B. wie der Glättungsschritt von dem Verfahren, welches in dem US Patent Nr. 4,811,632 offenbart ist, sind die Toleranzen durch das Anheben des Randes gesetzt bzw. bestimmt und bedeutend kleiner als die Schneidkanten, welche in dem US Patent Nr. 4,811,632 offenbart sind.

Mittels des Verfahrens der Erfindung ist jede von den Schneidkanten 62 im Allgemeinen in der Richtung von den Flächen von dem Schalenrohling 48 mit einem Radius oder einer kleinen Achse von einem nicht kreisförmigen Bogen, welcher kürzer ist als der Radius oder die kleine Achse von dem Schalenrohling 48, gekrümmt, wie durch die Krümmung von dem Rand 54 vor der Deformation bestimmt. In einer bestimmten Ausführungsform der Erfindung ist die Höhe von den Schneidkanten 64 von der Außenfläche der Azetabulum-Reibahlen-Schale 10 innerhalb einer ausgewählten Toleranz die gleiche. In dieser Ausführungsform ist die Toleranz ungefähr Plus oder Minus 0,005 Zoll.

Wird die Azetabulum-Reibahlen-Schale 10 der Erfindung mit Azetabulum-Reibahlen-Schalen von dem Stand der Technik verglichen, so kann aufgrund der größeren bzw. besseren Übereinstimmung zwischen den Schneidkanten 64 ein Hohlraum mit geringeren Toleranzen als bislang möglich in einem Beckenknochen gestaltet werden. Mit der Azetabulum-Reibahlen-Schale 10 der Erfindung können Plus- oder Minus-Toleranzen von jeweils 0,005 Zoll erzielt werden, wohingegen bislang Plus oder Minus 0,01 Zoll normale Toleranzen waren. Solche Toleranzen sind für ein neues "bindemittelfreies" Hüftgelenk erwünscht.

Zusätzlich kann die verbesserte Schärfe der Schneidkanten 64 durch Vergleichen von Tests dokumentiert werden, unter Verwendung des folgenden:

Testausrüstung
  • Rechteckiges Muster-Mahagoni, ungefähr 2,75 Zoll mit einem 0,500 Zoll Führungsloch.
  • Enco Fräs- und Bohrmaschine Modell No. 91034.
  • Der Tester ist zum Betrieb mit 300 U/min angegurtet.
  • Kann erworben werden von: Enco Manufacturing Co. Chicago, I11.
  • Feinzeiger mit einer Wegstrecke von 0,001 Zoll–1,00 Zoll.
  • Ein Zeitmesser, wie z.B. ein elektronischer Zeitmesser von West Bend, Cat. No. 4000.
  • Kann erworben werden von: The West Bend Company, West Bend, WI 53095.
Testverfahren

Auswählen einer Wellenvorrichtung 14, welche am besten für die Schale geeignet ist, die einen Test benötigt.

Anordnen der Schale an der ausgewählten Wellenvorrichtung 14, Verwenden eines Verriegelungszapfens und Befestigen der Schale an der Wellenvorrichtung 14.

Auswahl eines angemessenen Mahagoniblocks für den Test. Wenn eine 40–45 MM Schale getestet wird, Verwenden eines neuen Blocks mit einer Vorbohrung bzw. einem Führungsloch. Wenn eine 46 MM oder größere Schale getestet wird, kann ein Block wiederverwendet werden. Zum Beispiel, wenn ein Mahagoniblock zum Testen einer 54 MM Schale verwendet worden ist, kann er zum Testen einer 56 MM Schale verwendet werden, usw. In allen Schalen wird der gesamte Kugelschneidpfad getestet.

Anordnen des Mahagoniblocks in dem Schraubstock, welcher an der Basis von dem Schärfetester angeordnet ist, und Festziehen bzw. Schließen des Schraubstocks bis der Mahagoniblock fest angeordnet ist. Absenken der Wellenvorrichtung 14 nach unten auf das obere Ende von dem Block, Ausrichten des oberen Endes von der Schale auf den Mittelpunkt des Führungslochs durch Bewegen der Einstellungsgriffe nach links, rechts, zurück oder nach vorne.

Verwenden der Einstellungsarme, um die Basis nach oben und nach unten zu bewegen, Setzen der Skala auf 0.

Setzen des Zeitmessers auf eine Zeitdauer von 5 Sekunden für jede Schale, welche 50 MM oder kleiner ist, 7 Sekunden für 51 MM bis 59 MM und 10 Sekunden für größere Schalen, welche 60 MM und größer sind.

Setzen des Zeitmessers entsprechend der Schalengröße und Starten des Testers durch Drehen des Schalters zu der An-Position hin. Der Schalter ist an der oberen linken Seite von dem Tester angeordnet. Drehen des Schalters zu der Aus-Position hin, wenn die Zeit abgelaufen ist.

Berufen/Beziehen auf den Feinanzeiger für die Tiefe des Schnitts.

Ein minimaler Schnitt von 0,350 Zoll sollte akzeptabel sein.

In der folgenden Tabelle sind Schneidkanten vom Stand der Technik und Kanten 64 miteinander verglichen:

In einer bestimmten Ausführungsform der Erfindung sind die Schneidkanten 64 jeweils von einem wesentlichen Abschnitt angehoben, aber weniger als der gesamte Schneidabschnitt 58. In einer bestimmten Ausführungsform der Erfindung erstrecken sich die Schneidkanten 64 von ungefähr 108° bis ungefähr 192° um die Öffnungen 28 herum. In einer bestimmten Ausführungsform der Erfindung, in welcher die Öffnungen 28 in dem Muster angeordnet sind, welches bei Rotation der Azetabulum-Reibahlen-Schale 10 um ihre Achse 24 herum eine Spirale formt, sind die Schneidkanten 64 an Rändern 54 von den Öffnungen 28 angeordnet, um das spiralförmige Muster zu schneiden, welches durch die Rotation der Azetabulum-Reibahlen-Schale 10 um ihre Achse 24 herum definiert wird. In anderen bestimmten Ausführungsformen können die Schneidkanten 62 an Rändern 54 angeordnet sein, um in andere Richtungen zu schneiden, z.B. die Rotationsrichtung von der Azetabulum-Reibahlen-Schale 10.

[TEXT FEHLT] verwendet, dass sie mit der Welle von einem Werkzeugantriebselement verbunden wird, wie z.B. in dem US Patent Nr. 5,236,435 offenbart, und die Welle an eine Bohrmaschine angeschlossen wird. Die Azetabulum-Reibahlen-Schale 10 wird gegen das Becken von einem Patienten gepresst, während sie rotiert wird und ein Hohlraum für die Implantation von einem künstlichen Gelenk geschnitten wird.

Während eine bestimmte Ausführungsform von der Erfindung gezeigt worden ist und hierin für den Zweck der Darstellung beschrieben wurde, ist der Schutz, welcher durch jedes Patent, welches auf diese Anmeldung erteilt werden kann, nicht strikt auf die offenbarte Ausführungsform begrenzt, sondern erstreckt sich vielmehr auf alle Strukturen und Anordnungen, welche in den Umfang von den Ansprüchen fallen, welche hierin angehängt sind.


Anspruch[de]
  1. Verfahren zum Herstellen einer Azetabulum-Reibahlen-Schale (10), aufweisend die Schritte:

    Herstellen eines schüsselförmigen Schalenrohlings (48) mit einer schüsselförmigen Innen- und Außenfläche und einer zentralen Rotationsachse, und Perforieren von einer Mehrzahl an Löchern (52) durch den Schalenrohling hindurch, wobei jedes der Löcher von einem gekrümmten Rand (54) umgeben ist,

    Deformieren des Schneidabschnitts des Randes (54) eines jeden der Löcher (52) von der Außenfläche nach außen hin, wodurch eine Schneidkante (30) und ein auf jede der Schneidkanten (30) folgender Anstieg (38) gestaltet wird, wobei die Schneidkanten (30) tangential zu der Außenfläche gekrümmt sind und derart angebracht sind, dass sie bei Rotation der Azetabulum-Reibahlen-Schale schneiden, und wobei die Schneidabschnitte von der Außenfläche nach außen hin gekrümmt sind, und wobei jeder von den Schneidkanten (30) eines von den Löchern (52) vorangeht, und wobei jede von den Schneidkanten von einem von den Anstiegen (38) gefolgt ist, wobei die Anstiege (38) zum Abstützen der Schneidkanten (30) entgegen der auf die Schneidkanten aufgebrachten Schneidkräfte gestaltet sind,

    spiralförmiges Ausrichten der Schneidkanten (30) um die zentrale Rotationsachse des Schalenrohlings (48) herum, so dass im Schneidbetrieb im Wesentlichen alle der Schneidkanten verwendet werden und die Außenfläche des Schalenrohlings (48) zum Gestalten der Azetabulum-Reibahlen-Schale im Wesentlichen bedeckt wird,

    gekennzeichnet durch

    weiteres Aufweisen eines Schrittes des Gestaltens einer Fase (62) an jede von den Schneidkanten (30), wobei jede der Fasen (62) der Innenschüssel zugewandt ist.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei mindestens eine Fase unter Verwendung eines Rattenschwanzschleifers gestaltet wird.
  3. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Deformierschritt ferner Schritte des individuellen Deformierens eines Schneidabschnitts des Randes eines der Löcher nach außen hin und ein Wiederholen des individuellen Deformierens für jedes andere Loch (52) aufweist.
  4. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Schalenrohling einen Umfangsrand aufweist, und ferner den Schritt des Entfernens des Umfangsrandes aufweisend.
  5. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, ferner den Schritt des Schärfens der Schneidkanten aufweisend.
  6. Verfahren nach Anspruch 5, wobei der Schritt des Schärfens innerhalb der Löcher ausgeführt wird, wodurch die Toleranzen der Azetabulum-Reibahlen-Schale nicht durch den Schritt des Schärfens geändert werden.
  7. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Höhe von allen von den Schneidkanten von den Außenflächen weg im Wesentlichen die gleiche ist.
  8. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Höhe von allen der Schneidkanten von dem Rest der Außenflächen weg innerhalb einem Plus oder Minus von 0,127 mm (0,005 Zoll) ist.
  9. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei sich der Schneidabschnitt von zwischen 200° und 270° um den jeweiligen einen der Ränder herum erstreckt.
  10. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei sich die Schneidabschnitte 240° um den jeweiligen einen der Ränder herum erstrecken.
  11. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei sich jede der Schneidkanten zwischen 188° und 192° um die jeweiligen Ränder herum erstreckt.
  12. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei sich jede der Schneidkanten 190° um den jeweiligen einen der Ränder herum erstreckt.
  13. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Schneidkanten derart ausgerichtet werden, dass sie bei Rotation der Azetabulum-Reibahlen-Schale eine Spirale schneiden.
  14. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Löcher in dem Schalenrohling im Anschluss an den Perforierschritt kreisförmig sind, und wobei die Löcher im Anschluss an den Deformierschritt elliptisch sind.
  15. Verfahren nach Anspruch 14, wobei die Schale benachbart jeder von den Schneidkanten im Anschluss an den Deformierschritt konisch ist.
  16. Verfahren nach Anspruch 15, wobei die im Wesentlichen konische Form einen Öffnungswinkel von 13° bis 23° in einer Ebene senkrecht zu der Außenfläche und einen Öffnungswinkel von 8° bis 18° in einer Ebene tangential zu der Außenfläche aufweist.
  17. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Anzahl an Schneidkanten der Anzahl an Löchern entspricht.
  18. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei jeder der Schneidabschnitte der Ränder und jede der Schneidkanten im Wesentlichen in die Richtung der Außenfläche des Schalenrohlings gekrümmt ist und eine engere Krümmung aufweist als der Schalenrohling, wie durch das Deformieren bestimmt.
  19. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Schneidkanten und die Schneidabschnitte der Ränder im Wesentlichen in die Richtung tangential zu der Außenfläche des Schalenrohlings gekrümmt sind, wie durch die Form der Ränder vor dem Deformieren bestimmt.
  20. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Schneidkanten nach dem Anheben der Ränder geschärft werden.
  21. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Schneidkanten nach dem Gestalten des Schalenrohlings geschärft werden.
  22. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Schneidkanten in Ebenen gekrümmt werden, welche im Wesentlichen senkrecht zu der kugelförmigen Fläche des Schalenrohlings sind.
  23. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Schneidkanten in Ebenen gekrümmt werden, welche im Wesentlichen tangential zu der kugelförmigen Fläche des Schalenrohlings sind.
  24. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Schritt des Anhebens einen konischen Anstieg gestaltet, welcher jeder der Schneidkanten folgt, wobei der konische Anstieg einen dem der Löcher entsprechenden oder kleineren Durchmesser aufweist.
  25. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei sich jede der Schneidkanten 240° um das jeweilige eine der Löcher herum erstreckt.
  26. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Löcher und die Ränder im Anschluss an den Perforierschritt kreisförmig sind und im Anschluss an den Schritt des Anhebens elliptisch sind.
  27. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei jede der Schneidkanten um den Radius des Schalenrohlings eine Krümmung aufweist, wobei der Radius der Krümmung kleiner ist als der Innenradius des Schalenrohlings.
  28. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei jede der Schneidkanten bei Rotation des Schalenrohlings um die zentrale Rotationsachse herum eine durch angrenzende Schneidkanten überlappte Fläche durchläuft.
  29. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Löcher durch Stanzen oder Bohren in den Rohling hinein gestaltet werden.
  30. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 28, wobei die Löcher mittels aus der Gruppe der Perforierprozesse ausgewählter Prozesse in den Rohling hinein gestaltet werden, wobei die Gruppe der Perforierprozesse aus photochemischer Bearbeitung, elektroerosiver Bearbeitung, Fräsen, Reiben, Schleifen, Laserschneiden, Abrasivflussbearbeiten, Wasserstrahlbearbeiten oder Kombinationen davon besteht.
  31. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Schneidkanten eine Schneidkanten-Fase außerhalb der Schneidschüssel aufweisen.
  32. Azetabulum-Reibahlen-Schale (10), aufweisend:

    eine Schneidschüssel (14) mit einer Mehrzahl an gekrümmten Schneidkanten (30), wobei die Schneidschüssel (14) eine Mehrzahl an Öffnungen (28) aufweist, welche den Schneidkanten (30) vorangehen, und wobei die Schneidschüssel (14) einen im Wesentlichen konischen Anstieg (38) aufweist, der auf die Schneidkanten (30) folgt, wobei die Schneidkanten (30) spiralförmig um die Rotationsachse der Schneidschüssel (14) herum angeordnet sind, und

    einen an die Schneidschüssel (14) angrenzenden Boden (12), wobei der Boden (12) eine mit der Schneidschüssel und den Schneidkanten koaxiale Werkzeugantriebsöffnung (18) aufweist,

    dadurch gekennzeichnet dass

    der konische Anstieg (38) einen Öffnungswinkel von im Wesentlichen 8° bis 33° aufweist, und

    jede der Schneidkanten (30) eine Fase (62) aufweist, welche dem Inneren der Schneidschüssel (14) zugewandt ist.
  33. Azetabulum-Reibahlen-Schale nach Anspruch 32, wobei jede der Schneidkanten in der gleichen Richtung gekrümmt ist wie die Schneidschüssel und derart angeordnet ist, dass sie bei Rotation der Azetabulum-Reibahlen-Schale schneidet.
  34. Azetabulum-Reibahlen-Schale nach Anspruch 33, wobei die Krümmung der Schneidkanten einen kürzeren Radius aufweist als die Schüssel.
  35. Azetabulum-Reibahlen-Schale nach Anspruch 32, 33 oder 34, wobei jede der Schneidkanten um den Radius der Schüssel gekrümmt ist, wobei der Radius der Krümmung kleiner ist als der Radius der Schüssel.
  36. Azetabulum-Reibahlen-Schale nach Anspruch 32 bis 35, wobei die den Schneidkanten vorangehende Öffnung "eiförmig" ist, und wobei das größere Ende der "eiförmigen" Öffnung von der Schneidkante abgelegen ist.
  37. Azetabulum-Reibahlen-Schale nach Anspruch 32 bis 35, wobei jede der Schneidkanten bei Rotation des Schalenrohlings um die zentrale Rotationsachse herum eine durch die angrenzende andere der Schneidkanten überlappte Fläche in der Summe in etwa ein und ein halbes Mal durchläuft.
  38. Azetabulum-Reibahlen-Schale nach Anspruch 32 bis 37, wobei der konische Anstieg einen Öffnungswinkel in einer Ebene senkrecht zu der Außenfläche der Schneidschüssel von 13° bis 23° und einen Öffnungswinkel in einer Ebene, welche im Wesentlichen tangential zu der Außenfläche ist, von 8° bis 18° aufweist.
  39. Azetabulum-Reibahlen-Schale nach einem der Ansprüche 32 bis 38, wobei der konische Anstieg im Querschnitt oval ist.
Es folgen 2 Blatt Zeichnungen






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