AT515856B1

AT515856B1 - Chirurgische Knochenbohrvorrichtung, Winkelstück für eine solche chirurgische Knochenbohrvorrichtung und Verfahren zur Kühlung einer solchen chirurgischen Knochenbohrvorrichtung

Info

Publication number: AT515856B1
Application number: ATA50342/2014A
Authority: AT
Inventors: Georg D Dr Strbac; Ewald Ing Unger; Katharina Dr Giannis
Original assignee: Univ Wien Med
Priority date: 2014-05-15
Filing date: 2014-05-15
Publication date: 2016-04-15
Also published as: WO2015172174A3; EP3154468A2; AT515856A1; WO2015172174A2; US20170095261A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine chirurgische Knochenbohrvorrichtung (1), beinhaltend einen mit einem Antrieb (2) verbundenen Bohrer (3), einen Behälter (4) für ein Kühlmittel (5), zumindest eine Pumpe (6) zur Förderung des Kühlmittels (5), eine erste Leitung (7) zur Zufuhr des Kühlmittels (5) vom Behälter (4) ins Innere des Bohrers (3) und eine zweite Leitung (8) zur Zufuhr des Kühlmittels (5) vom Behälter (4) an die Außenseite des Bohrers (3), sowie ein Winkelstück (19), eine Bohrschablone (20) und ein Kühlverfahren für eine solche Knochenbohrvorrichtung (1). Zur Verbesserung der Kühlwirkung ist eine Messeinrichtung (9) zur Erfassung der Bohrtiefe ( d) des Bohrers (3) vorgesehen, welche Messeinrichtung (9) mit einer Regelungseinrichtung (10) zur Regelung der Förderung des Kühlmittels (5) verbunden ist, sodass die Menge des Kühlmittels (5) in der ersten Leitung (7) und in der zweiten Leitung (8) in Abhängigkeit der Bohrtiefe ( d) des Bohrers (3) regelbar ist.

Description

Beschreibung [0001] Die Erfindung betrifft eine chirurgische Knochenbohrvorrichtung, beinhaltend einen mit einem Antrieb verbundenen Bohrer, einen Behälter für ein Kühlmittel, zumindest eine Pumpe zur Förderung des Kühlmittels, eine erste Leitung zur Zufuhr des Kühlmittels vom Behälter ins Innere des Bohrers und eine zweite Leitung zur Zufuhr des Kühlmittels vom Behälter an die Außenseite des Bohrers.

[0002] Die Erfindung betrifft weiters ein Winkelstück für eine oben genannte chirurgische Knochenbohrvorrichtung, beinhaltend einen mit einem Antrieb verbindbaren Bohrer und eine erste Leitung zur Zufuhr eines Kühlmittels ins Innere des Bohrers, und eine zweite Leitung zur Zufuhr eines Kühlmittels an die Außenseite des Bohrers.

[0003] Weiters betrifft die Erfindung eine Bohrschablone für eine oben genannte chirurgische Knochenbohrvorrichtung, mit Öffnungen für die Führung eines Bohrers.

[0004] Schließlich betrifft die vorliegende Erfindung auch ein Verfahren zur Kühlung einer obigen chirurgischen Knochenbohrvorrichtung, beinhaltend einen mit einem Antrieb verbundenen Bohrer, wobei ein Kühlmittel mit zumindest einer Pumpe aus einem Behälter über eine erste Leitung ins Innere des Bohrers und über eine zweite Leitung an die Außenseite des Bohrers gefördert wird.

[0005] Die vorliegende Erfindung ist hauptsächlich auf die Dentalchirurgie gerichtet, obgleich auch eine Anwendung in der Orthopädie und Gehirnchirurgie möglich ist. Um eine Überhitzung des Knochengewebes zu verhindern wird bei chirurgischen Bohrverfahren in Knochen üblicherweise eine Kühlung mit Hilfe einer Kühlflüssigkeit vorgenommen. Dabei unterscheidet man üblicherweise zwischen einer internen Kühlmethode, bei welcher der Bohrer mit Hilfe einer Kühlflüssigkeit gekühlt wird, und einer externen Kühlmethode, wobei an der Außenseite des Bohrers eine Kühlflüssigkeit zum Abführen der Wärme zugeführt wird. Derzeitige Systeme ermöglichen meist nur die Auswahl einer dieser Kühlmethoden und einer während des Bohrvorgangs konstant eingestellten Menge an Kühlflüssigkeit.

[0006] Die EP 1 674 046 A1 beschreibt eine Vorrichtung zum lösbaren Aufstecken auf ein Winkelstück, welche eine Leitung für die Zufuhr eines Kühlmittels ins Innere des Bohrers und eine Leitung für die Zuführung des Kühlmittels an die Außenseite des Bohrers umfasst. Eine Steuerung oder Regelung des durch die Leitungen strömenden Kühlmittels wird nicht beschrieben.

[0007] Aus der WO 2013/173334 A2 geht eine Laservorrichtung für den Einsatz in der Zahnmedizin hervor, bei der ein Fluid zur Kühlung der Bearbeitungsstelle aufgesprüht wird, dessen Zusammensetzung in Abhängigkeit des Bearbeitungsvorganges eingestellt wird.

[0008] Die WO 2008/055611 A1 beschreibt einen Dentalbohrer, dessen Kühlung automatisch gesteuert wird, sobald ein Kontakt mit der Behandlungsstelle festgestellt wird. Hierbei ist jedoch nur ein Ein- und Ausschalten der Kühlung möglich.

[0009] Die EP 774 238 B1 beschreibt eine Bohrschablone für das Setzen von Zahnimplantaten, welche mit Kühlkanälen zum Führen einer Kühlflüssigkeit ausgestattet ist. Eine Regelung der Kühlung wird in diesem Dokument nicht beschrieben.

[0010] Die EP 1 639 959 B1 beschreibt eine zahnärztliche Behandlungsvorrichtung mit variabler Kühlung, wobei die Menge des zugeführten Kühlmittels von der Abtragsleistung des Werkzeugs abhängig ist. Dabei geht es jedoch um die Abtragung von Zahnsubstanz, und nicht um Knochenpräparationen, bei welchen eine Überhitzung des Knochengewebes wesentlich kritischer ist.

[0011] Untersuchungen bei dentalchirurgischen Bohrsystemen haben gezeigt, dass bereits Temperaturen über 47°C zu Knochennekrosen und schließlich zu mechanischen Schädigungen des bearbeiteten Knochens führen können. Nachdem bekannte Knochenbohrsysteme nur 2% ihrer Energie in kinetische Energie umwandeln, wohingegen 98% in Wärme umgewandelt werden, ist eine Kühlung zur Vermeidung kritischer Temperaturen im Knochen unumgänglich. Bei tiefen Knochenpräparationen wurde beobachtet, dass die Knochentemperatur auch nach Beendigung des Bohrverfahrens ansteigt und somit zu Knochennekrosen führen kann (siehe Strbac G.D., Giannis K., Unger E., Mittlböck M., Vasak C., Watzek G. und Zechner W.: Drilling- and Withdrawing-Related Thermal Changes during Implant Site Osteotomies. Clin. Impl. Dent, and Related Res. 2013 10.1111/cid. 12091).

[0012] Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht daher in der Schaffung einer chirurgischen Knochenbohrvorrichtung, eines Winkelstücks und einer Bohrschablone für eine solche chirurgische Knochenbohrvorrichtung und eines Verfahrens zur Kühlung einer solchen chirurgischen Knochenbohrvorrichtung, durch welche eine Überhitzung des zu präparierenden Knochens wirkungsvoll verhindert werden kann und somit eine Knochennekrose und die dadurch resultierenden mechanischen Probleme verhindert werden können. Nachteile bekannter Knochenbohrvorrichtungen und -verfahren sollen verhindert oder zumindest reduziert werden.

[0013] Die erfindungsgemäße Aufgabe wird einerseits durch eine oben genannte chirurgische Knochenbohrvorrichtung gelöst, wobei eine Messeinrichtung zur Erfassung der Bohrtiefe des Bohrers vorgesehen ist, welche Messeinrichtung mit einer Regelungseinrichtung zur Regelung der Förderung des Kühlmittels verbunden ist, sodass die Menge des Kühlmittels in der ersten Leitung und in der zweiten Leitung in Abhängigkeit der Bohrtiefe des Bohrers regelbar ist. Die gegenständliche Knochenbohrvorrichtung zeichnet sich also dadurch aus, dass die Kühlwirkung in Abhängigkeit der Bohrtiefe geregelt wird, indem die Menge des Kühlmittels von der Bohrtiefe abhängig geregelt wird. Nachdem die Knochenbohrvorrichtung eine interne Kühlung über eine erste Leitung zur Zufuhr des Kühlmittels vom Kühlmittelbehälter ins Innere des Bohrers und eine externe Kühlung über eine zweite Leitung zur Zufuhr des Kühlmittels vom Behälter an die Außenseite des Bohrers umfasst, kann die Menge beider Kühlmethoden entsprechend geregelt werden und je nach Regelvorschrift zwischen einer internen Kühlung, externen Kühlung und einer kombinierten internen und externen Kühlung mit verschiedenen Kühlmittelmengen umgeschaltet werden. Dadurch, dass neben der Menge des Kühlmittels auch die Art der Kühlung (intern bzw. extern) gewählt, bzw. in ihrer Intensität eingestellt werden kann, wird eine Überhitzung des Knochengewebes wirkungsvoll verhindert. Die Bohrtiefe kann mit verschiedenen Methoden erfasst werden, beispielsweise durch optische, magnetische, mechanische oder auch akustische Messeinrichtungen, welche an der Bohrvorrichtung angeordnet sind. Je nach Anwendung kann somit in Abhängigkeit der Bohrtiefe, die ideale Kühlung ausgewählt werden, beispielsweise in geringen Bohrtiefen, hauptsächlich auf die externe Kühlmethode umzuschalten, wohingegen bei größeren Bohrtiefen die interne Kühlmethode in den Vordergrund rückt. Im Falle einer optimalen Regelung der Menge des Kühlmittels kann auch der Kühlmittelverbrauch gering gehalten und durch die Kombination der Kühlung eine optimale Kühlung des Knochens ermöglicht werden.

[0014] Idealerweise ist die Regelungseinrichtung zur Förderung des Kühlmittels nach Beendigung des Bohrvorgangs, insbesondere über eine vorgegebene Zeit und/oder in einer vorgegebenen Menge nach Beendigung des Bohrvorgangs, ausgebildet. Wie bereits oben erwähnt haben Untersuchungen gezeigt, dass die Temperatur im Knochen auch nach Beendigung des Bohrvorgangs ansteigt. Durch die Vornahme einer Kühlung auch nach Beendigung des Bohrvorgangs kann somit dieser Temperaturanstieg verhindert werden und somit eine Zerstörung des Knochengewebes vermieden werden. Die Zeit und/oder Menge des Kühlmittels, welche auch nach Beendigung des Bohrvorgangs für die Kühlung aufgewendet wird kann nach Erfahrungswerten eingestellt werden, oder durch konkrete Temperaturmessungen ermittelt werden.

[0015] Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung sind die erste Leitung und die zweite Leitung über ein Abzweigelement und eine gemeinsame Leitung mit dem Behälter für das Kühlmittel verbunden, wobei die zumindest eine Pumpe in der gemeinsamen Leitung angeordnet ist. Diese Variante hat den Vorteil, dass lediglich eine Pumpe für die Förderung des Kühlmittels für beide Kühlmethoden (intern und extern) erforderlich ist. Nachteilig dabei ist jedoch, dass ohne weitere bauliche Maßnahmen kein Einfluss auf das Verhältnis zwischen interner und externer Kühlung genommen werden kann. Für bestimmte unkritische Anwendungen kann dies jedoch reichen.

[0016] Dabei kann in der ersten Leitung und in der zweiten Leitung jeweils ein Steuerventil angeordnet sein, welche Steuerventile mit der Regelungseinrichtung verbunden sind. Durch die entsprechende Ansteuerung der Steuerventile über die Regelungseinrichtung kann somit zwischen interner und externer Kühlung umgeschaltet werden und durch Variation der Verschlusszeiten der Ventile oder Veränderung der Öffnungscharakteristik der Ventile auch die Menge des Kühlmittels sowohl in der ersten, als auch zweiten Kühlmittelleitung entsprechend der Bohrtiefe des Bohrers geregelt werden.

[0017] Alternativ zu der oben beschriebenen Ausführungsform kann auch jeweils die erste Leitung und die zweite Leitung mit dem Behälter für das Kühlmittel verbunden sein, wobei in jeder Leitung eine Pumpe angeordnet ist. Diese Variante ermöglicht eine individuelle Einstellung der Kühlmittelmenge in der ersten Leitung für die interne Kühlung, als auch der zweiten Leitung für die externe Kühlung, benötigt dafür jedoch zwei Pumpen zur Förderung des Kühlmittels.

[0018] Wenn die Regelungseinrichtung mit einer Eingabeeinheit zur Eingabe von Parametern verbunden ist, kann eine weitere Anpassung der Kühlung an bestimmte Parameter des Bohrvorgangs erfolgen. Die Eingabeeinheit kann verschiedenartig, beispielsweise als Barcode-Leser oder Tastatur ausgebildet sein. Beispielsweise kann über die entsprechend ausgestaltete Eingabeeinheit der Typ des verwendeten Bohrers, der Durchmesser des verwendeten Bohrers bzw. Angaben über den zu präparierenden Knochen gemacht werden und somit das Kühlverfahren noch besser an die jeweiligen Gegebenheiten angepasst werden.

[0019] Vorteilhafterweise ist die Regelungseinrichtung mit einer Datenbank verbunden. In einer derartigen Datenbank können entsprechend der Parameter beim Bohrverfahren Kennwerte zur Regelung der Kühlung abgespeichert sein, auf die die Regelungseinrichtung zugreifen kann. Die Datenbank ist als Wissensdatenbank anzusehen und enthält eine tabellarische Anordnung von Erfahrungswerten wie eine optimale Kühlung des Bohrverfahrens unter bestimmten Voraussetzungen und unter Verwendung bestimmter Bohrer erreichbar ist.

[0020] Die erste Leitung zur Zufuhr des Kühlmittels vom Behälter ins Innere des Bohrers und die zweite Leitung zur Zufuhr des Kühlmittels vom Behälter an die Außenseite des Bohrers können in einem Winkelstück enthalten sein, wie es zur zahnärztlichen Behandlung eingesetzt wird. Somit kann ein in der Dentalmedizin verwendetes Winkelstück bei herkömmlichen Zahnbehandlungseinheiten mit der erfindungsgemäßen Regelung der Kühlung verwendet werden.

[0021] Die zweite Leitung zur Zufuhr des Kühlmittels vom Behälter an die Außenseite des Bohrers kann auch in einer Bohrschablone enthalten sein, mit welcher der Knochenbohrvorgang unterstützt wird. Bei der Verwendung einer Bohrschablone wie sie in der Dentalchirurgie üblich ist, aber auch in der Orthopädie angewendet werden kann, befindet sich die zweite Leitung zur Zufuhr des Kühlmittels vom Kühlmittelbehälter an die Außenseite des Bohrers in dieser Bohrschablone, während die interne Kühlung im Bohrer, bzw. der Bohrvorrichtung, angeordnet ist.

[0022] Wenn eine mit der Regelungseinrichtung verbundene Temperaturmesseinrichtung zur Messung der Temperatur an der Bohrstelle vorgesehen ist, kann eine optimale Regelung der Kühlung in Abhängigkeit der tatsächlichen Temperatur an der Bohrstelle vorgenommen werden. Die Temperaturmessung kann mit entsprechenden miniaturisierten Sensoren im Inneren des Bohrers, oder an einer entsprechenden geeigneten Stelle, beispielsweise auch in einer Bohrschablone, eingeordnet sein.

[0023] Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung ist im Behälter für das Kühlmittel eine Einrichtung zur Erfassung der im Behälter vorhandenen Menge an Kühlmittel angeordnet. Durch eine derartige Maßnahme kann dem behandelnden Arzt rechtzeitig angezeigt werden, bevor der Kühlmittelbehälter leer wird, sodass der Bohrvorgang ohne Gefahr einer Überhitzung des Knochens vorher gestoppt werden kann.

[0024] Ebenso kann eine Einrichtung zur Messung der durch die Leitungen strömenden Menge des Kühlmittels vorgesehen sein. Durch derartige Messeinrichtungen kann auch eine Fehlfunk tion, beispielsweise durch Verstopfen einer Leitung, erkannt und dem Chirurgen oder Zahnarzt angezeigt werden.

[0025] Über eine Anzeigevorrichtung, welche mit der Messeinrichtung zur Erfassung der Bohrtiefe des Bohrers verbunden ist, kann dem behandelnden Arzt die Bohrtiefe optisch oder akustisch angezeigt werden, woraus er bestimmte Schlüsse ziehen kann, bzw. den Bohrvorgang nach Erreichen der gewünschten Bohrtiefe einstellen kann.

[0026] Die erste Leitung zur Zufuhr des Kühlmittels vom Behälter ins Innere des Bohrers kann zur Bildung eines geschlossenen Kreislaufs wieder zum Behälter zurückgeführt sein. Auf diese Weise wird der Verbrauch an Kühlmittel reduziert und das Präparationsgebiet von weniger Kühlmittel durchflossen. Andererseits muss bei einem geschlossenen System für die geeignete Abfuhr der im Kühlmittel transportierten Wärme, mit Hilfe entsprechender Wärmetauscher, gesorgt werden.

[0027] Gelöst wird die erfindungsgemäße Aufgabe auch durch ein Winkelstück für eine chirurgische Knochenbohrvorrichtung, wobei eine Messeinrichtung zur Erfassung der Bohrtiefe des Bohrers vorgesehen ist, welche Messeinrichtung mit einer Regelungseinrichtung zur Regelung der Förderung des Kühlmittels verbindbar ist, sodass die Menge des durch die erste Leitung und die zweite Leitung zugeführten Kühlmittels in Abhängigkeit der Bohrtiefe des Bohrers regelbar ist. Zu den dadurch erzielbaren Vorteilen wird auf die obige Beschreibung der chirurgischen Knochenbohrvorrichtung verwiesen. Die Messeinrichtung zur Erfassung der Bohrtiefe des Bohrers ist in entsprechend miniaturisierter Bauweise im Winkelstück enthalten und liefert die Daten über Kabel oder kabellos zur Regelungseinrichtung, welche mit den Pumpen zur Förderung des Kühlmittels verbunden ist. Die Messung der Bohrtiefe kann optisch, beispielsweise durch Lasertriangulierung, mechanisch, akustisch mittels Ultraschall, oder über die Oszillation des Bohrers und Analyse des Resonanzverhaltens vorgenommen werden. Unter der Voraussetzung der Einhaltung entsprechender Schnittstellen kann ein derartiges Winkelstück bei herkömmlichen dentalchirurgischen Einrichtungen angewandt werden.

[0028] Vorteilhafterweise ist eine Temperaturmesseinrichtung zur Messung der Temperatur an der Bohrstelle vorgesehen, welche mit der Regelungseinrichtung verbindbar ist. Wie bereits oben erwähnt, kann durch Erfassung der tatsächlichen Temperatur an der Bohrstelle noch besser in den Regelungsvorgang eingegriffen werden. Die Temperaturmessung kann mit entsprechend miniaturisierten Temperatursensoren einfach erfolgen.

[0029] Weiters wird die Aufgabe auch durch eine Bohrschablone für eine chirurgische Knochenbohrvorrichtung gelöst, wobei mit jeder Öffnung eine Leitung zur Zufuhr eines Kühlmittels in den Bereich der Bohrstelle verbunden ist, wobei die Förderung des Kühlmittels in den Leitungen in Abhängigkeit der Bohrtiefe des Bohrers regelbar ist. Durch eine derartig ausgebildete Bohrschablone kann eine optimale Einstellung und Auswahl der geeigneten Kühlmethode (intern und/oder extern) und der entsprechenden Menge an Kühlmittel erfolgen.

[0030] Schließlich wird die erfindungsgemäße Aufgabe auch durch eine Verfahren zur Kühlung einer chirurgischen Knochenbohrvorrichtung gelöst, wobei die Bohrtiefe des Bohrers gemessen wird, und die Menge des Kühlmittels in der ersten Leitung und in der zweiten Leitung in Abhängigkeit der gemessenen Bohrtiefe des Bohrers geregelt wird. Zu den dadurch erzielbaren Vorteilen wird auf die obige Beschreibung bei der chirurgischen Knochenbohrvorrichtung verwiesen.

[0031] Optional können Parameter, beispielsweise der verwendete Bohrer, über eine Eingabeeinheit eingegeben und die Menge des Kühlmittels in Abhängigkeit dieser Parameter geregelt werden. Die Eingabeeinheit kann beispielsweise durch eine Tastatur oder einen Touchscreen, aber auch einen Barcode-Leser oder einen anderen Sensor gebildet sein, durch welchen die entsprechenden Parameter, beispielsweise der Typ des verwendeten Bohrers oder dergleichen eingegeben oder eingescannt werden können.

[0032] Idealerweise wird auch nach Beendigung des Bohrvorgangs Kühlmittel, insbesondere über eine vorgegebene Zeit und/oder eine vorgegebene Menge an Kühlmittel, gefördert. Auf diese Weise wird ein Ansteigen der Knochentemperatur auch nach Beendigung des Bohrvorgangs wirkungsvoll verhindert.

[0033] Wenn die Temperatur an der Bohrstelle gemessen und die Menge des Kühlmittels in Abhängigkeit der gemessenen Temperatur geregelt wird, kann eine noch optimalere Kühlung erzielt werden.

[0034] Die im Behälter für das Kühlmittel vorhandenen Menge an Kühlmittel kann gemessen und vorzugsweise optisch oder akustisch angezeigt werden.

[0035] Ebenso kann die Menge des durch die Leitungen geförderten Kühlmittels gemessen werden und wertvolle Information für den Arzt liefern.

[0036] Wenn bei Unterschreitung einer vorgegebenen Menge des durch die Leitungen geförderten Kühlmittels ein Alarm ausgegeben wird, kann eine höhere Sicherheit vor Überhitzung der Bohrstelle erreicht werden.

[0037] Als Kühlmittel wird vorzugsweise gekühlte physiologische Kochsalzlösung verwendet. Auch andere Arten von Kühlflüssigkeiten, welche keine negativen Auswirkungen auf den Körper haben, können zur Anwendung gelangen.

[0038] Die Erfindung wird anhand der beigefügten Figuren näher erläutert. Darin zeigen: [0039] Fig. 1 ein Blockschaltbild einer Ausführungsform einer chirurgischen Knochenbohrvor richtung mit kombinierter Kühlung und Regelung der Kühlung in Abhängigkeit der gemessenen Bohrtiefe des Bohrers; [0040] Fig. 2 eine schematische Ansicht auf eine chirurgische Knochenbohrvorrichtung mit kombinierter interner und externer Kühlung mit einer Pumpe und Y-Stück; [0041] Fig. 3 eine schematische Ansicht auf eine chirurgische Knochenbohrvorrichtung mit kombinierter interner und externer Kühlung mit zwei getrennten Pumpen bzw. Steuerventilen; [0042] Fig. 4 eine chirurgische Knochenbohrvorrichtung mit interner Kühlung im Bohrkopf bzw. Winkelstück und externer Kühlung in einer Bohrschablone; [0043] Fig. 5 eine weitere Ausführungsform einer chirurgischen Knochenbohrvorrichtung mit interner Kühlung im Bohrkopf bzw. Winkelstück und externer Kühlung in einer Bohrschablone; [0044] Fig. 6 ein Zeitdiagramm zur Veranschaulichung der Temperaturverläufe an der Bohr stelle während und nach dem Bohrvorgang bei herkömmlichem Kühlverfahren; und [0045] Fig. 7 ein Zeitdiagramm zur Veranschaulichung der Temperaturverläufe an der Bohr stelle während und nach dem Bohrvorgang mit dem erfindungsgemäßen Kühlverfahren.

[0046] In Fig. 1 ist ein Blockschaltbild einer Ausführungsform einer chirurgischen Knochenbohrvorrichtung 1 mit kombinierter Kühlung und Regelung der Kühlung in Abhängigkeit der gemessenen Bohrtiefe Ad des Bohrers 3 dargestellt. Die chirurgische Knochenbohrvorrichtung 1 umfasst einen Antrieb 2 für den Bohrer 3 und einen Behälter 4 für das Kühlmittel 5, beispielsweise die physiologische Kochsalzlösung. Über eine erste Leitung 7 wird Kühlmittel 5 aus dem Behälter 4 in das Innere des Bohrers 3 für die interne Kühlung geleitet. Über eine zweite Leitung 8 wird Kühlmittel 5 vom Behälter 4 an die Außenseite des Bohrers 3 für die externe Kühlung geführt. Im dargestellten Beispiel sind zwei Pumpen 6, 6' für die Förderung des Kühlmittels 5 in der ersten Leitung 7 und der zweiten Leitung 8 angeordnet. Erfindungsgemäß ist eine Messeinrichtung 9 zur Erfassung der Bohrtiefe Ad des Bohrers 3 angeordnet, welche verschiedenartig ausgebildet sein kann, beispielsweise durch optische, akustische oder mechanische Messung. Die Messeinrichtung 9 liefert ein Signal an die Regelungseinrichtung 10, welche mit den Pumpen 6, 6' verbunden ist, sodass die Menge des Kühlmittels 5 in Abhängigkeit der Bohrtiefe Ad des Bohrers 3 regelbar ist. Dabei kann die Menge des Kühlmittels 5 in der ersten Leitung 7 und der zweiten Leitung 8 prinzipiell von 0-100% geregelt werden, wodurch zwischen reiner interner Kühlung, reiner externer Kühlung und kombinierter interner und externer Kühlung mit variablen Kühlmittelmengen gewählt werden kann. Die Regelungseinrichtung 10 kann mit einer Eingabeeinheit 15 verbunden sein, über welche bestimmte Parameter eingegeben bzw. ausgewählt werden können. Die Eingabeeinheit 15 kann beispielsweise durch einen Barcode-Leser 16 oder eine Tastatur 17 gebildet sein. Die Eingabeeinheit 15 kann sowohl intern, als auch extern angeordnet sein, wobei bei der externen Anordnung eine drahtlose Verbindung über einen Sender 26 und einen Empfänger27, der mit der Regelungseinrichtung 10 verbunden ist, oderauch eine leitungsgebundene Verbindung vorgesehen sein kann. Weiters kann die Regelungseinrichtung 10 mit einer Datenbank 18 verbunden sein, über welche wichtige Daten zur Durchführung des Regelverfahrens gewonnen werden können. Die Datenbank 18 kann auch entfernt angeordnet sein und über ein entsprechendes Netzwerk, beispielsweise das Internet, zugänglich gemacht werden. Je nach Vorgaben für die Regelungseinrichtung 10 kann insbesondere auch eine Förderung des Kühlmittels 5 nach Beendigung des Bohrvorgangs beispielsweise über eine vorgegebene Zeit At und/oder in einer vorgegebenen Menge Am des Kühlmittels 5 ausgebildet sein. Dadurch kann eine lokale Überhitzung des Knochengewebes auch nach Beendigung des Bohrvorgangs verhindert werden.

[0047] An der chirurgischen Knochenbohrvorrichtung 1 kann eine Temperaturmesseinrichtung 21 zur Messung der Temperatur an der Bohrstelle vorgesehen sein. Diese Temperaturmesseinrichtung 21 ist mit der Regelungseinrichtung 10 verbunden, welche verschiedenartig ausgebildet sein kann. Im Behälter 4 für das Kühlmittel 5 kann eine Einrichtung 22 zur Erfassung der im Behälter 4 vorhandenen Menge an Kühlmittel 5 angeordnet sein, sodass dem Anwender rechtzeitig mitgeteilt werden kann, wie viel Kühlmittel 5 noch im Behälter 4 vorhanden ist. Über eine Einrichtung 25, welche verschiedenartig ausgebildet sein kann, ist es möglich die durch die Leitungen 7, 8 strömende Menge des Kühlmittels 5 zu messen. Diese Einrichtung 25 zur Messung der durch die Leitungen 7, 8 strömenden Menge des Kühlmittels 5 ist wiederum mit der Regelungseinrichtung 10 verbunden. Über eine Anzeigevorrichtung 23, die intern mit der Regelungseinheit 10 verbunden sein kann, oder extern angeordnet sein kann, können dem Benutzer der chirurgischen Knochenbohrvorrichtung 1 verschiedene Ereignisse akustisch oder optisch wiedergegeben werden.

[0048] Fig. 2 zeigt eine schematische Ansicht einer chirurgischen Knochenbohrvorrichtung 1 mit kombinierter interner und externer Kühlung mit einer Pumpe 6 und einem Abzweigelement 11. Hier ist die erste Leitung 7 zur Zufuhr des Kühlmittels 5 vom Behälter 4 ins Innere des Bohrers 3 und die zweite Leitung 8 zur Zufuhr des Kühlmittels 5 vom Behälter 4 an die Außenseite des Bohrers 3 über das Abzweigelement 11 in eine gemeinsame Leitung 12 zusammengeführt, in welcher eine gemeinsame Pumpe 6 zur Förderung des Kühlmittels 5 angeordnet ist. Diese Variante hat den Vorteil, dass nur eine Pumpe 6 benötigt wird, eine unabhängige Regelung der Menge des Kühlmittels 5 für die interne Kühlung und die externe Kühlung, bzw. die erste Leitung 7 oder die zweite Leitung 8 ist jedoch nicht möglich.

[0049] Aus Fig. 3 geht eine schematische Ansicht einer chirurgischen Knochenbohrvorrichtung 1 mit kombinierter interner und externer Kühlung mit zwei getrennten Pumpen 6, 6' bzw. Steuerventilen 13, 14 hervor. Bei dieser Ausführungsvariante werden zwei Pumpen 6, 6' bzw. zwei Steuerventile 13, 14 benötigt, dafür ist jedoch eine unabhängige Regelung der Menge des Kühlmittels 5 für die interne und externe Kühlung durchführbar.

[0050] In Fig. 4 ist eine chirurgische Knochenbohrvorrichtung 1 mit interner Kühlung im Bohrkopf bzw. Winkelstück 19 und externer Kühlung in einer Bohrschablone 20 dargestellt. Das skizzierte Winkelstück 19 enthält sowohl eine erste Leitung 7 für die interne Kühlung im Inneren des Bohrers 3, als auch eine zweite Leitung 8 für die externe Kühlung an der Außenseite des Bohrers 3. Die Bohrschablone 20 enthält die zweite Leitung 8 zur Zufuhr des Kühlmittels 5 vom Behälter 4 an die Öffnungen 24 in der Bohrschablone 20. Über die Öffnung 24 gelangt das Kühlmittel 5 an die Außenseite des Bohrers 3.

[0051] Figur 5 zeigt eine Variante der chirurgischen Knochenbohrvorrichtung 1 gemäß Figur 4, wobei die externe Kühlung durch jeweils zwei Leitungen 8 zu den Öffnungen 24 für die Aufnahme des Bohrers 3 angeordnet ist, wodurch ein quasi geschlossenes System gebildet wird und das Kühlmedium quasi in einem Kreislauf geführt werden kann (natürlich geht ein Teil des Kühlmittels 5 über die Außenseite des Bohrers 3 verloren).

[0052] Schließlich zeigt Fig. 6 ein Zeitdiagramm zur Veranschaulichung der Temperaturverläufe an der Bohrstelle während und nach dem Bohrvorgang in verschiedenen Bohrtiefen. Das dargestellte Diagramm zeigt den Temperaturverlauf während (t < tE) und nach (t > tE) einem Bohrvorgang in einem Kieferknochen mit herkömmlicher Kühlung. Beim konventionellen Bohrverfahren ist erkennbar, dass nach Beendigung des Bohrvorgangs zum Zeitpunkt tE die Temperatur im Knochen weiter ansteigt und im Falle des Überschreitens kritischer Bereiche zu Knochennekrosen führen kann. Durch das erfindungsgemäße Kühlverfahren in Abhängigkeit der Bohrtiefe Ad des Bohrers 3 der Knochenbohrvorrichtung 1 wird ein derartiger Temperaturanstieg nach Beendigung des Bohrvorgangs zum Zeitpunkt tE wirkungsvoll verhindert, da die Kühlung über eine entsprechende Zeit At auch nach Beendigung des Bohrverfahrens fortgeführt wird. Anstelle einer fix vorgegebenen Zeitspanne At kann auch eine bestimmte Menge Am an Kühlmittel 5 nach Beendigung des Bohrvorgangs verbraucht werden, bevor die Kühlung endgültig beendet wird. Die verschiedenen Kurven in den Figuren 6 und 7 wurden in verschiedenen Bohrtiefen aufgenommen.

[0053] Die vorliegende Erfindung ermöglicht eine optimale Kühlung chirurgischer Knochenbohrvorrichtungen und hilft bei der Vermeidung von Knochennekrosen aufgrund der Überschreitung kritischer Temperaturen innerhalb des Knochengewebes.

Claims

Patentansprüche 1. Chirurgische Knochenbohrvorrichtung (1), beinhaltend einen mit einem Antrieb (2) verbundenen Bohrer (3), einen Behälter (4) für ein Kühlmittel (5), zumindest eine Pumpe (6) zur Förderung des Kühlmittels (5), eine erste Leitung (7) zur Zufuhr des Kühlmittels (5) vom Behälter (4) ins Innere des Bohrers (3) und eine zweite Leitung (8) zur Zufuhr des Kühlmittels (5) vom Behälter (4) an die Außenseite des Bohrers (3), dadurch gekennzeichnet, dass eine Messeinrichtung (9) zur Erfassung der Bohrtiefe (Ad) des Bohrers (3) vorgesehen ist, welche Messeinrichtung (9) mit einer Regelungseinrichtung (10) zur Regelung der Förderung des Kühlmittels (5) verbunden ist, sodass die Menge des Kühlmittels (5) in der ersten Leitung (7) und in der zweiten Leitung (8) in Abhängigkeit der Bohrtiefe (Ad) des Bohrers (3) regelbar ist.
2. Chirurgische Knochenbohrvorrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Regelungseinrichtung (10) zur Förderung des Kühlmittels (5) nach Beendigung des Bohrvorgangs, insbesondere über eine vorgegebene Zeit (At) und/oder in einer vorgegebenen Menge (Am) nach Beendigung des Bohrvorgangs, ausgebildet ist.
3. Chirurgische Knochenbohrvorrichtung (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Leitung (7) und die zweite Leitung (8) über ein Abzweigelement (11) und eine gemeinsame Leitung (12) mit dem Behälter (4) für das Kühlmittel (5) verbunden sind, wobei die zumindest eine Pumpe (6) in der gemeinsamen Leitung (12) angeordnet ist.
4. Chirurgische Knochenbohrvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass in der ersten Leitung (7) und in der zweiten Leitung (8) jeweils ein Steuerventil (13, 14) angeordnet ist, welche Steuerventile (13, 14) mit der Regelungseinrichtung (10) verbunden sind.
5. Chirurgische Knochenbohrvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Leitung (7) und die zweite Leitung (8) mit dem Behälter (4) für das Kühlmittel (5) verbunden ist, wobei in jeder Leitung (7, 8) eine Pumpe (6, 6') angeordnet ist.
6. Chirurgische Knochenbohrvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Regelungseinrichtung (10) mit einer Eingabeeinheit (15) zur Eingabe von Parametern, beispielsweise einem Barcode-Leser (16) oder einer Tastatur (17), verbunden ist.
7. Chirurgische Knochenbohrvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Regelungseinrichtung (10) mit einer Datenbank (18) verbunden ist.
8. Chirurgische Knochenbohrvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Leitung (7) zur Zufuhr des Kühlmittels (5) vom Behälter (4) ins Innere des Bohrers (3) und die zweite Leitung (8) zur Zufuhr des Kühlmittels (5) vom Behälter (4) an die Außenseite des Bohrers (3) in einem Winkelstück (19) enthalten sind.
9. Chirurgische Knochenbohrvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Leitung (8) zur Zufuhr des Kühlmittels (5) vom Behälter (4) an die Außenseite des Bohrers (3) in einer Bohrschablone (20) enthalten ist.
10. Chirurgische Knochenbohrvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass eine mit der Regelungseinrichtung (10) verbundene Temperaturmesseinrichtung (21) zur Messung der Temperatur (T) an der Bohrstelle vorgesehen ist.
11. Chirurgische Knochenbohrvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass im Behälter (4) für das Kühlmittel (5) eine Einrichtung (22) zur Erfassung der im Behälter (4) vorhandenen Menge an Kühlmittel (5) angeordnet ist.
12. Chirurgische Knochenbohrvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass eine Einrichtung (25) zur Messung der durch die Leitungen (7, 8) strömenden Menge des Kühlmittels (5) vorgesehen ist.
13. Chirurgische Knochenbohrvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass eine Anzeigevorrichtung (23) vorgesehen ist, welche mit der Messeinrichtung (9) zur Erfassung der Bohrtiefe (Ad) des Bohrers (3) verbunden ist.
14. Chirurgische Knochenbohrvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Leitung (7) zur Zufuhr des Kühlmittels (5) vom Behälter (4) ins Innere des Bohrers (3) zur Bildung eines geschlossenen Kreislaufs wieder zum Behälter (4) zurückgeführt ist.
15. Winkelstück (19) für eine chirurgische Knochenbohrvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 14, beinhaltend einen mit einem Antrieb (2) verbindbaren Bohrer (3) und eine erste Leitung (7) zur Zufuhr eines Kühlmittels (5) ins Innere des Bohrers (3), und eine zweiten Leitung (8) zur Zufuhr eines Kühlmittels (5) an die Außenseite des Bohrers (3), dadurch gekennzeichnet, dass eine Messeinrichtung (9) zur Erfassung der Bohrtiefe (Ad) des Bohrers (3) vorgesehen ist, welche Messeinrichtung (9) mit einer Regelungseinrichtung (10) zur Regelung der Förderung des Kühlmittels (5) verbindbar ist, sodass die Menge des durch die erste Leitung (7) und die zweite Leitung (8) zugeführten Kühlmittels (5) in Abhängigkeit der Bohrtiefe (Ad) des Bohrers (3) regelbar ist.
16. Winkelstück (19) nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass eine Temperaturmesseinrichtung (21) zur Messung der Temperatur (T) an der Bohrstelle vorgesehen ist, welche mit der Regelungseinrichtung (10) verbindbar ist.
17. Bohrschablone (20) für eine chirurgische Knochenbohrvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 14, mit Öffnungen (24) für die Führung eines Bohrers (3), dadurch gekennzeichnet, dass mit jeder Öffnung (24) eine Leitung (8) zur Zufuhr eines Kühlmittels (5) in den Bereich der Bohrstelle verbunden ist, wobei die Förderung des Kühlmittels (5) in den Leitungen (8) in Abhängigkeit der Bohrtiefe (Ad) des Bohrers (3) regelbar ist.
18. Verfahren zur Kühlung einer chirurgischen Knochenbohrvorrichtung (1), beinhaltend einen mit einem Antrieb (2) verbundenen Bohrer (3), wobei ein Kühlmittel (5) mit zumindest einer Pumpe (6) aus einem Behälter (4) über eine erste Leitung (7) ins Innere des Bohrers (3) und über eine zweite Leitung (8) an die Außenseite des Bohrers (3) gefördert wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Bohrtiefe (Ad) des Bohrers (3) gemessen wird, und die Menge des Kühlmittels (5) in der ersten Leitung (7) und in der zweiten Leitung (8) in Abhängigkeit der gemessenen Bohrtiefe (Ad) des Bohrers (3) geregelt wird.
19. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass Parameter, beispielsweise der verwendete Bohrer (3), über eine Eingabeeinheit (15) eingegeben werden und die Menge des Kühlmittels (5) in Abhängigkeit dieser Parameter geregelt wird.
20. Verfahren nach Anspruch 18 oder 19, dadurch gekennzeichnet, dass auch nach Beendigung des Bohrvorgangs Kühlmittel (5), insbesondere über eine vorgegebene Zeit (At) und/oder eine vorgegebene Menge (Am) an Kühlmittel (5), gefördert wird.
21. Verfahren nach einem der Ansprüche 18 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatur (T) an der Bohrstelle gemessen und die Menge des Kühlmittels (5) in Abhängigkeit der gemessenen Temperatur geregelt wird.
22. Verfahren nach einem der Ansprüche 18 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass die im Behälter (4) für das Kühlmittel (5) vorhandene Menge an Kühlmittel (5) gemessen und vorzugsweise optisch oder akustisch angezeigt wird.
23. Verfahren nach einem der Ansprüche 18 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass die Menge des durch die Leitungen (7, 8) geförderten Kühlmittels (5) gemessen wird.
24. Verfahren nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass bei Unterschreitung einer vorgegebenen Menge des durch die Leitungen (7, 8) geförderten Kühlmittels (5) ein Alarm ausgegeben wird.
25. Verfahren nach einem der Ansprüche 18 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass als Kühlmittel (5) vorzugsweise gekühlte physiologische Kochsalzlösung verwendet wird. Hierzu 7 Blatt Zeichnungen