Beschreibung

Technisches Gebiet

Die vorliegende Offenbarung betrifft ein chirurgisches Instrument und ein darin montiertes oder montierbares chirurgisches Werkzeug.

In der Operationstechnik ist es vorteilhaft, den distalen Schaftabschnitt eines Schafts eines medizinischen Handinstruments abzuwinkeln. Dadurch können Operationen in geringem Raum durchgeführt werden, beispielsweise bei Operationen an der Wirbelsäule.

Stand der Technik

Aus dem Bereich der Operationsroboter sind schon seit längerem Instrumente bekannt, die eine Abwinklung der distalen Spitze ermöglichen. Dadurch wird eine präzise Bewegung der Instrumente auf engstem Raum ermöglicht. Allerdings werden bei diesen Instrumenten keine rotierenden Werkzeuge abgewinkelt. Ein Beispiel hierfür ist der Operationsroboter „Da Vinci“ von der Firma Intuitive Surgical.

Es sind verschiedene abwinkelbare medizinische Geräte auf dem Markt erhältlich. So hat die Firma Human Xtensions eine abwinkelbare Zange entwickelt. Ein Operateur kann handgehaltene robotische Instrumente nutzen, um „grobe“ Handbewegungen in feinfühlige Bewegungen an der Instrumentenspitze zu übersetzen. Eine Instrumentenspitze kann bei diesem Instrument über einen flexiblen Bereich, welcher sich über eine Länge von ca. 20 mm erstreckt, abgewinkelt werden. Der flexible Bereich wird durch eine Art Kunststoff-Stent gestützt. Die Verstellung erfolgt mittels außen am Stent vorbei geführter Drahtlitzen. Nachteilig ist hier die Länge des Biegebereichs, sowie die sehr nachgiebige Spitze. Die Nachgiebigkeit ist hierbei durch den Kunststoff- Stent und die Drahtlitzen bedingt. Weiterhin gibt es bereits Hersteller von winkelbaren Fräs-Handstücken/ medizinischen Handinstrumenten. Diese werden vorwiegend bei endoskopischen Eingriffen an der Wirbelsäule eingesetzt und ermöglichen minimal-invasive Techniken, sowie die einfache Bearbeitung schwer zugänglicher Strukturen in diesem Bereich. Die Gelenkkonstruktionen dieser Fräs-Handstücke weisen eine eher offene Bauform auf und besitzen eine gewisse Flexibilität der Winkelung. D.h. bei Druck auf die Fräserspitze wird der Winkel leicht verändert. Weiterhin sind bei diesen Fräs- Handstücken nur Abwinkelungen von bis zu 36° möglich. Ein Beispiel hierfür sind Fräs- Handstücke der Firma Joimax.

Ferner existieren Highspeed Fräshandstücke/ medizinische Handinstrumente mit gewinkeltem Schaft. Dank wechselbarer Schäfte kann ein Handstück zwischen drei Varianten gewählt werden: 0°-, 7,5°- und 15°-Abwinkelung. Größter Nachteil ist dabei der große Biegeradius, über den die Abwinkelung realisiert wird. Dieser verbraucht sehr viel Platz und beschränkt die Aktionsmöglichkeiten im OP-Feld. Außerdem ist der Winkel nicht intraoperativ verstellbar. Durch die fixe Winkelung ist kein endoskopisches Arbeiten mit den gewinkelten Schäften möglich, da sie sich nicht in den geraden Arbeitskanal des Endoskops einschieben lassen. Weiterhin ist die maximale Abwinkelung mit 15° nicht besonders groß.

Aus den Offenbarungen DE 10 2017 010 033 A1 und US 10 178 998 B2 sind Fräser mit abwinkelbaren Köpfen bekannt. Beide Lösungen sind über Gabelgelenke realisiert.

Zusammenfassung der Offenbarung

Der vorliegenden Offenbarung liegt eine Aufgabe zugrunde, Nachteile des Stands der Technik zu reduzieren oder zu vermeiden. Insbesondere soll ein chirurgisches Werkzeug und/ oder ein chirurgisches Instrument und/ oder ein zugehöriges System bereitgestellt werden, welches einfach und kostengünstig ist und bei hohen Drehzahlen eine präzise Führung ermöglicht. Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird durch ein chirurgisches Werkzeug, ein chirurgisches Instrument und ein zugehöriges System entsprechend mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche und werden später genauer beschrieben.

Genauer ausgedrückt, wird die Aufgabe gelöst durch ein chirurgisches Werkzeug, welches dazu ausgebildet ist, in einen Instrumentenschaft eines chirurgischen Instruments eingesetzt zu werden. Das Werkzeug hat eine distale Werkzeugspitze, wie z.B. einen Bohrer oder Fräser. Ferner hat das Werkzeug einen Werkzeugschaft, welcher sich von der distalen Werkzeugspitze in proximaler Richtung erstreckt und einen distalen Lagerabschnitt sowie einen proximal dazu angeordneten Antriebsabschnitt aufweist. Der Antriebsabschnitt ist zum formschlüssigen Eingriff mit einer Antriebswelle des chirurgischen Instruments ausgebildet. Weiterhin hat das Werkzeug eine Lagerbüchse, welche auf dem distalen Lagerabschnitt montiert ist und ein Lagerkopplungselement zur lösbaren Kopplung mit einem Instrumentenschaft, insbesondere einem distalen Instrumentenschaftabschnitt, des chirurgischen Instruments.

In anderen Worten ausgedrückt, ist ein chirurgisches Werkzeug für die Integration in ein chirurgisches Instrument, insbesondere in ein Handstück/ ein handgehaltenes Instrument, mit einer integrierten Lagerbaugruppe bereitgestellt. Das Werkzeug hat einen Werkzeugkopf oder eine Werkzeugspitze, welche/r beispielsweise zur Bearbeitung von menschlichen Gewebe, Knochen, etc. angepasst ist, sowie einen Werkzeugschaft, an dessen distalem Ende der Werkzeugkopf/ die Werkzeugspitze angeordnet ist. Der Werkzeugschaft ist dazu angepasst, in einen Instrumentenschaft eines chirurgischen Instruments, insbesondere Handinstruments, (aus einer distalen Richtung) eingeführt und darin mit einem durch das Instrument bereitgestellten Antrieb zum Antreiben der Werkzeugspitze/des Werkzeugkopfs gekoppelt zu werden. Ferner hat das Werkzeug einen (insbesondere unmittelbar) proximal vom Werkzeugkopf/ von der Werkzeugspitze auf den Werkzeugschaft befestigte/s Lagerelement/ Lagerbüchse, welche/s gemeinsam mit dem Werkzeug am/ im Instrumentenschaft befestigbar ist. Genauer ist das chirurgische Werkzeug, insbesondere der Werkzeugschaft und die Lagerbüchse, dazu ausgebildet, in ein distales Ende des Instrumentenschafts eingeführt zu werden. Insbesondere ist die Lagerbüchse in einem nicht in das chirurgische Instrument eingesetzten Zustand axialfest am Lagerabschnitt des Werkzeugschafts montiert. In anderen Worten ist die Lagerbüchse bevorzugt in einem Zustand, in welchem das Werkzeug einzeln vorliegt, d.h. in welchem es nicht in den Instrumentenschaft eingeführt ist, zumindest axialfest mit dem Lagerabschnitt des Werkzeugschafts verbunden. Bevorzugt hat die Lagerbüchse einen größeren Durchmesser als der gesamte Werkzeugschaft proximal von der Lagerbüchse, bevorzugt als ein gesamter Abschnitt des Werkzeugs proximal von der Lagerbüchse. Insbesondere hat die Lagerbüchse einen größeren Durchmesser als der Antriebsabschnitt des Werkzeugschafts. Ferner bevorzugt ist die gesamte Lagerbüchse distal von dem Antriebsabschnitt angeordnet. Bevorzugt hat die Lagerbüchse einen Innenring, welcher im Wesentlichen axial- und rotationsfest mit dem Lagerabschnitt verbunden ist. Weiter bevorzugt hat die Lagerbüchse einen drehbar (und abgesehen von einem Lagerspiel axialfest) zum Innenring bereitgestellten Außenring. Am Außenring ist bevorzugt das Lagerkopplungselement bereitgestellt, insbesondere an einer radialen Außenfläche des Außenrings. Bevorzugt hat das Werkzeug an einem distalen Ende der Lagerbüchse oder distal von der Lagerbüchse eine Dichtung, insbesondere in Form einer Abdeckscheibe. Dadurch kann insbesondere ein Eindringen von Schmutz und/ oder Fluid in die Lagerbüchse und in den Instrumentenschaft verringert oder verhindert werden. Bevorzugt sind distal von der Lagerbüchse nur die Werkzeugspitze und ggf. eine Dichtung angeordnet. Bevorzugt sind distal von der Lagerbüchse abgesehen ggf. von einer Dichtung keine Bauteile angeordnet, welche unmittelbar mit dem radial außerhalb davon liegenden Instrumentenschaft Zusammenwirken.

In solchen Werkzeugen und Instrumenten wird eine hohe Drehzahl bei gleichzeitig niedriger Temperatur sowie eine präzise Positionierung der Werkzeugspitze/ des Werkzeugkopfs ermöglicht, welche/r stets einen konstanten Überstand über ein distales Ende des Instrumentenschafts hat. Der spezielle Werkzeugaufbau ermöglicht eine präzise Werkzeugführung, einen störungsfreien Lauf und eine optimierte Werkzeugkupplung im Gehäuse des Instruments. Ferner ist eine besonderes einfache Montage und Demontage des Werkzeugs möglich.

Bevorzugt hat der Werkzeugschaft ferner einen biegeflexiblen und torsionssteifen Flexabschnitt, welcher zwischen dem Lagerabschnitt und dem Antriebsabschnitt angeordnet ist. Dadurch wird eine Abwinklung der Werkzeugspitze bezüglich des Werkzeugschafts und des Instrumentenschafts bei gleichzeitiger präziser Positionierung des Werkzeugs und einer hohen Laufruhe, ermöglicht. Der flexible Anteil bzw. der Flexabschnitt sorgt dafür, dass das Werkzeug sowohl in einer Umstellung als auch in einer abgewinkelten Stellung (z.B. 45°) betrieben werden kann und ein Drehmoment übertragen kann. Beispielsweise kann der Flexabschnitt an seinem distalen Ende, zum Beispiel über eine Gabel oder Aufnahme des Lagerabschnitts, mit dem Lagerabschnittverbunden sein. Alternativ oder zusätzlich kann der Flexabschnitt an seinem proximalen Ende, zum Beispiel über eine Gabel oder Aufnahme des Antriebsabschnitts, mit dem Antriebsabschnitt verbunden sein. Ein im Bereich der Gabel oder Aufnahme verdickter Abschnitt des Lagerabschnitts kann gleichzeitig als eine radiale Schulter zur Anlage der Lagerbüchse dienen.

Insbesondere wird eine Abwinklung der Werkzeugspitze bezüglich des Werkzeugschafts von 30-60°, bevorzugt zumindest 45°, bereitgestellt. Dadurch, dass die Krümmung des Flexabschnitts von außen, durch eine Abwinklung des Instrumentenschafts, vorgegeben wird, wird ferner für die Abwinklung nur eine geringe axiale Länge benötigt.

Ein solcher Flexabschnitt kann beispielsweise durch eine spezielle Flechtung von einzelnen Litzen bereitgestellt werden. Der Flexabschnitt kann eine Drehmomentlitze aufweisen, insbesondere mit mehreren Schichten wechselnder Wickelrichtung. D. h., der Flexabschnitt kann eine erste Hülse aus in einer ersten Richtung gewundenen Einzellitzen bzw. Einzelfasern und eine (damit fest verbundene) zweite Hülse aus in einer zweiten Richtung gewundenen Einzellitzen bzw. Einzelfasern aufweisen. Somit kann ein Rechts- und Linkslauf realisiert werden, ohne dass sich die Litze aufdreht und selbst zerstört. Insbesondere sind der Antriebsabschnitt und/ oder der Lagerabschnitt biege- und torsionssteif, zum Beispiel stab- oder rohrförmig, ausgebildet. Dadurch ist eine besonders präzise Kopplung zum Antrieb des Instruments bzw. eine besonders gute Lagerung über die Lagerbüchse möglich.

Weiter insbesondere ist das chirurgische Werkzeug ein rotierend anzutreibendes Werkzeug, insbesondere ein Fräs- oder Bohrwerkzeug.

Es ist von Vorteil, wenn die Lagerbüchse eine proximale Stirnseite aufweist, welche eine Anschlagsfläche zur Anlage im Instrumentenschaft, insbesondere in dessen distalem Schaftabschnitt, bildet. Dadurch ist es möglich, eine Position der Werkzeugspitze relativ zum Instrumentenschaft genau festzulegen, sodass bei allen einstellbaren Winkeln der Werkzeugspitze relativ zum Werkzeugschaft ein konstanter Überstand der Werkzeugspitze über ein distales Ende des Instrumentenschafts sichergestellt wird. Zudem wird durch die proximal an der Lagerbüchse vorgesehene Anschlagsfläche verhindert, dass bei Belastung der Werkzeugspitze eine entsprechende Last auf den Flexabschnitt übertragen wird und dieser im Betrieb gestaucht oder zu stark belastet würde.

Bevorzugt bildet das Lagerkopplungselement einen radialen Rücksprung oder einen radialen Vorsprung an oder in einer Umfangswand der Lagerbüchse. Beispielsweise kann ein radialer Rücksprung in Form einer Umfangsnut vorgesehen sein. Am Instrumentenschaft kann radial innen ein passendes Gegenkopplungselement bzw. ein Rastmechanismus (zum Beispiel mit einem Rastkörper in Form eines Kugeldruckelements) vorgesehen sein, um mit dem radialen Rücksprung oder dem radialen Vorsprung in Eingriff zu kommen bzw. zu ver sten, beispielsweise nach Art einer Klickverbindung. Dies ermöglicht eine besonders schnelle, einfache Montage und insbesondere eine einfache Lagefestlegung der Lagerbüchse am Instrumentenschaft in Axialrichtung. Das Gehäuse der Lagerbüchse sorgt für ein sicheres und einfaches Einsetzen des Werkzeugs in den Schaft beim Kopplungsvorgang.

Weiter bevorzugt stellt die Lagerbüchse eine einreihige, noch weiter bevorzugt eine doppelreihige, Wälzlagerung mit einem bzw. zwei Wälzlagemngen bereit (ein Miniatur-Wälzlager/ -Kugellager). Die Wälzlagerung kann Rillenkugellager oder Schrägkugellager aufweisen, wobei letztere die Vorteile einer besseren Lastaufnahme und eines einfacheren Zusammenbaus aufweisen. Hierdurch kann eine besonders hohe Eignung für hohe Drehzahlen bei einer gleichzeitig niedrigen Temperatur des Werkzeugs erreicht werden. Im Fall einer doppelreihigen Wälzlagerung wird ein besonders ruhiger Lauf und eine besonders niedrige Temperatur des Werkzeugs erreicht und kann ein Risiko eines Verkippens des Werkzeugs besonders stark minimiert werden. Dadurch ist das Werkzeug besonders stabil ausgeführt und wird der Flexabschnitt besonders wenig belastet.

Insbesondere hat die Lagerbüchse bei einer doppelreihigen Wälzlagerung eine radial innere Distanzbuchse und/oder ein Vorspannelement, welche eine Axiallage der zwei Wälzlagerringe zueinander bestimmen. D. h., die Distanzbuchse kann jeweils zwischen den einzelnen Lagern angeordnet und an diesen, zum Beispiel an deren Innenringen, anliegend sein, um sie relativ zueinander zu positionieren. Das Vorspannelement kann zum Beispiel eine Wellfederscheibe sein und kann zwischen einem der Lager und einem Gehäuseabschnitt der Lagerbüchse eingesetzt sein. Somit kann das Vorspannelement das entsprechend benachbarte Lager in Axialrichtung nach außen in Bezug auf das jeweils andere Lager vorspannen. Somit können Bauteiltoleranzen ausgeglichen werden, kann eine Lebensdauer der Lager bzw. der Lagerbüchse erhöht werden und kann ein Geräuschpegel reduziert werden. Bevorzugt kann die Lagerbüchse, insbesondere an ihrer distalen Seite, eine Abdeckscheibe aufweisen, welche ein entsprechend benachbartes der Lager vor mechanischem Schaden und gegebenenfalls vor Eindringen einer Flüssigkeit (bei einer Ausführung als eine Dichtscheibe) schützt.

Bevorzugt ist die Lagerbüchse in Axialrichtung zwischen dem Lagerabschnitt und der distalen Werkzeugspitze montiert, z.B. zwischen einer ersten Umfangstufe des Lagerabschnitts und einer zweiten Umfangsstufe der distalen Werkzeugspitze. Beispielsweise kann die distale Werkzeugspitze mit dem Lagerabschnitt verschraubt sein. Zum Beispiel kann die distale Werkzeugspitze ein Innengewinde ausbilden, welches auf ein Außengewinde des Lagerabschnitts aufgeschraubt ist. Dadurch müssen keine zusätzlichen Elemente vorgesehen werden, um die Lagerbüchse am Werkzeugschaft zu befestigen. Optional kann der Lagerabschnitt (einstückig) mit der Werkzeugspitze verbunden sein. Die Lagerbüchse kann über eine Schraubenmutter o.Ä. auf dem Lagerabschnitt befestigt sein.

Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, wenn der Antriebsabschnitt zumindest einen sich in Axialrichtung erstreckenden Eingriffsabschnitt bildet, insbesondere einen Profilwellenabschnitt, wie zum Beispiel ein Sechskantprofil. Ein sich in Axialrichtung erstreckender Abschnitt, insbesondere mit einem entlang der Axialrichtung konstanten Querschnittsprofil, ermöglicht eine Längsverschiebung zwischen dem Antriebsabschnitt und der Antriebswelle, welche beispielsweise durch das Abwinkeln des Flexabschnitts auftreten kann. Ein Profilwellenabschnitt ist zudem besonders gut geeignet, um ein Antriebsdrehmoment aufzunehmen. Somit kann das Werkzeug im gekoppelten Zustand mit einem Rohr (der Antriebswelle) formschlüssig verbunden sein, welches über einen Motor im Instrument/ im Handstück/ in einem Instrumentengriff antreibbar ist. Das Rohr kann fest mit der Eingriffsaufnahme verbunden sein, welche zum Beispiel eine Sechskantgeometrie aufweist, worüber das gesamte Werkzeug rotiert werden kann und zum Beispiel ein Fräskopf Material abtragen kann.

Bevorzugt entspricht eine Länge des Eingriffsabschnitts zumindest einer maximalen Verschiebedistanz eines proximalen Endes des Flexabschnitts bei dessen maximaler Krümmung. Somit kann bei jedem Abwinklungsgrad der Werkzeugspitze relativ zum Werkzeugschaft eine Überlappung und somit eine Drehmomentübertragung zwischen dem Eingriffsabschnitt und einer Eingriffsaufnahme der Antriebswelle gewährleistet werden, mit welcher der Eingriffsabschnitt zusammenwirkt. In anderen Worten ausgedrückt, kann es zu einer Verschiebung/Längenänderung am proximalen Bereich des Werkzeugs kommen. Grund dafür ist die Fixierung zwischen dem distalen Ende des Instrumentenschafts und dem Werkzeug über die Lagerbüchse sowie eine veränderte Werkzeugführung im gewinkelten Zustand und eine sich dadurch ändernde Biegelinie des Flexabschnitts. Ein entsprechender Längenausgleich am proximalen Bereich wird durch eine Länge (Ausdehnung in Axialrichtung) des angetriebenen Eingriffsabschnitts/ Profilwellenabschnitts/ Sechskants erreicht. In anderen Worten ausgedrückt, sind der Eingriffsabschnitt und die Eingriffsaufnahme derart ausgebildet, dass diese in axialer Richtung im Wesentlichen frei zueinander verschiebbar/ anschlagsfrei verschiebbar sind. Eine dadurch bedingt reduzierte angetriebenen Länge des Eingriffsabschnitts beträgt wenige Millimeter und kann bei einer Gesamtlänge des Eingriffsabschnitts berücksichtigt werden, um eine sichere Übertragung des Drehmoments zu gewährleisten.

Vorteilhafter Weise bildet der Antriebsabschnitt ein proximales Zentrierende, insbesondere eine Zentrierspitze mit angeschrägten Seitenwänden oder einer angeschrägten Umfangswand. Dies ermöglicht ein einfaches Einführen des Antriebsabschnitts in die Antriebswelle, da durch das Zentrierende Fluchtungsfehler dazwischen ausgeglichen werden können. Weiter bevorzugt bildet das Zentrierende einen Profilabschnitt, insbesondere mit einer dreiseitigen Pyramidenform, welcher zum rotationslagebestimmten Eingriff mit einem Konterprofilabschnitt des chirurgischen Instruments ausgebildet ist. Ein Profilabschnitt des proximalen Zentrierendes ist zu verstehen als ein Abschnitt, welcher eine Profilierung hat (d. h. eine Form, die nicht kontinuierlich Rotation symmetrisch ist), die zumindest teilweise in der axialen Richtung ausgerichtet ist. Dadurch kann gewährleistet werden, dass der Profilabschnitt mit einem passenden Konterprofilabschnitt nur in einer (oder einer bestimmten Anzahl von) bestimmten rotatorischen/ Dreh-Positionen in Verbindung gebracht werden können.

Alternativ oder zusätzlich wird die der vorliegenden Offenbarung zugrundeliegende Aufgabe gelöst durch ein chirurgisches Instrument mit einem Instrumentenschaft, welcher distal offen und zur Aufnahme eines chirurgischen Werkzeugs nach einem der vorstehenden Ansprüche ausgebildet ist. Der Instrumentenschaft hat einen distalen Instrumentenschaftabschnitt, in welchem ein Gegenkopplungselement bzw. ein Rastmechanismus bereitgestellt ist, das/der zur lösbaren Kopplung mit dem Lagerkopplungselement des chirurgischen Werkzeugs ausgebildet ist. Insbesondere ist der Rastmechanismus ein federvorgespannter oder vorspannbarer Rastmechanismus. D.h. er kann ein Eingriffselement aufweisen, welches über ein Federelement mit dem distalen Instrumentenschaftabschnitt verbunden ist und durch das Federelement, insbesondere nach radial innen, vorspannbar oder vorgespannt ist. Ferner hat der Instrumentenschaft einen proximalen Instrumentenschaftabschnitt, welcher eine Antriebswelle aufweist, die zum formschlüssigen Eingriff mit dem Antriebsabschnitt des chirurgischen Werkzeugs ausgebildet ist.

Insbesondere handelt es sich um ein chirurgisches Instrument oder Handstück mit einer voll integrierten Drehmechanik.

Bevorzugt weist das Gegenkopplungselement/ der Rastmechanismus ein federnd gelagertes Eingriffselement / einen Rastkörper auf. Ein solcher Rastmechanismus kann nach Art einer Klickverbindung mit der Lagerbüchse ver sten und somit ein taktiles und/oder hörbares Feedback zum vollendeten Einsetzen des Werkzeugs in das Instrument bereitstellen. D. h., dass Werkzeug ist betriebsbereit, wenn am Ende des Kopplungsvorgangs die axiale Fixierung des Werkzeuges stattgefunden hat

Weiter bevorzugt sind der distale Instrumentenschaftabschnitt und der proximale Instrumentenschaftabschnitt zueinander abwinkelbar. Insbesondere sind der distale Instrumentenschaftabschnitt und der proximale Instrumentenschaftabschnitt an einander zugewandten Stirnseiten angeschrägt und relativ zueinander verdrehbar, um eine Abwinkelung des Instrumentenschafts zu erreichen. Bevorzugt ist ein Getriebezug zum Drehen des distalen Instrumentenschafabschnitts relativ zum proximalen Instrumentenschaftabschnitt radial außerhalb, insbesondere beabstandet, vom Werkzeugschaft und/ oder der Antriebswelle angeordnet.

Es hat sich ferner als vorteilhaft erwiesen, wenn die Antriebswelle eine distale Zentrieraufnahme bildet, insbesondere in Form eines Trichters mit angeschrägten Seitenwänden. Dies verbessert weiter eine Zentrierung/ ein Ausgleichen von Fluchtungsfehlern beim Einsetzen des Werkzeugs (des Antriebsabschnitts) in das Instrument (in die Antriebswelle). Bevorzugt erstreckt sich die Zentrieraufnahme ausgehend von einer Hohlwelle zunächst nach radial außen und anschließend trichterartig schräg in Richtung proximal und radial außen. Dadurch kann gewährleistet werden, dass die Trichtergeometrie einen radialen Abstand zum Antriebsabschnitt hat. Somit kann ein gegebenenfalls im Vergleich zum Antriebsabschnitt verdickter Kopplungsbereich zwischen dem Flexabschnitt und dem Antriebsabschnitt im Bereich der Trichtergeometrie/der Zentrieraufnahme längsbewegt werden, ohne dass diese am Trichter anstößt. Dies ermöglicht eine in Längsrichtung kompakte Ausgestaltung des Werkzeugs und des Instruments. In anderen Worten ausgedrückt, ist das Trichterbauteil so positioniert/ dimensioniert, dass eine proximale Fassung des Flexabschnitts ausreichend Bauraum zum Ausweichen hat und das Werkzeug im Kopplungsvorgang in die Antriebsgeometrie/ Eingriffsaufnahme geführt wird.

Zweckmäßiger Weise ist im proximalen Instrumentenschaftabschnitt distal zur Antriebswelle ein Axialraum ausgebildet, um die Längsbewegung der proximalen Fassung/ des Kopplungsbereichs des Flexabschnitts mit dem Antriebsabschnitt zu gewährleisten. Hierfür ist es von Vorteil, wenn ein Antriebsstrang/Getriebezug zum Abwinkeln des Instrumentenschaft radial außerhalb bzw. radial beabstandet zum Werkzeugschaft ausgebildet ist, beispielsweise ein den Axialraum/ axialen Raum umgebendes Hohlrad aufweist.

Insbesondere ist die gesamte Antriebswelle im proximalen Instrumentenschaftabschnitt und optional in einem proximalen Handgriff des chirurgischen Instruments angeordnet. Ferner kann beim vollständig am Instrument montierten Werkzeug der gesamte Lagerabschnitt im distalen Instrumentenschaftabschnitt angeordnet sein und/oder kann der gesamte Antriebsabschnitt im proximalen Instrumentenschaftabschnitt angeordnet sein.

Vorteilhafterweise bildet die Antriebswelle eine sich längserstreckende Eingriffsaufnahme, insbesondere einen Profilhohlwellenabschnitt, zum Eingriff mit dem Antriebsabschnitt bzw. dessen Eingriffsabschnitt. Bevorzugt entspricht eine Länge der Eingriffsaufnahme zumindest einer Verschiebedistanz eines proximalen Endes des Flexabschnitts bei dessen maximaler Krümmung. Bevorzugt sind eine Länge des Eingriffsabschnitts des Werkzeugs und eine Länge der Eingriffsaufnahme des Instruments derart aufeinander abgestimmt, dass diese einander auch dann noch überlappen, wenn der Flexabschnitt maximal bzw. minimal gekrümmt ist.

Es ist ferner bevorzugt, wenn in der Antriebswelle ein distaler Pin axialverschiebbar und rotationsfest aufgenommen ist, der an seinem distalen Ende einen Konterprofilabschnitt zum rotationslagebestimmten Eingriff mit dem Profilabschnitt des chirurgischen Werkzeugs bildet. Der Konterprofilabschnitt ist derart passend zum Profilabschnitt ausgebildet, dass dieser nur in einer oder mehreren bestimmten Ausrichtungen (vollständig) mit dem Profilabschnitt in Eingriff kommen kann. Beispielsweise ist der Konterprofilabschnitt eine Negativform des Profilabschnitts oder hat in Umfangsrichtung verteilte Anlageflächen zur Anlage an Flächen des Profilabschnitts. Wird das rotationssymmetrische Werkzeug im Instrumentenschaft gekoppelt, wird es über einen solchen Pin in die richtige Position (Drehposition) gebracht. Insbesondere ist es hierbei von Vorteil, das Werkzeug an der Lagerbüchse zu halten, da sich der Werkzeugschaft dann frei drehen kann. Aufgrund eines Zusammenwirkens/ einer Führung des Profilabschnitts und des Konterprofilabschnitts dreht sich das Werkzeug in die richtige Position (wird lagerichtig ausgerichtet), sodass zum Beispiel der Eingriffsabschnitt (zum Beispiel das Sechskantprofil) passend zur Eingriffsaufnahme (zum Beispiel einem Innensechskantprofil) ausgerichtet wird. Dies vereinfacht den Kupplungsvorgang und bringt das Werkzeug (insbesondere im Bereich des Trichters) in die richtige Position, sodass eine Fehlausrichtung des Eingriffsabschnitts zur Eingriffsaufnahme sowie ein Verkanten dazwischen weitestgehend verhindert wird.

Zweckmäßiger Weise kann in der Antriebswelle proximal zu dem distalen Pin ein Federelement bereitgestellt sein, welches dazu angepasst ist, den distalen Pin in Richtung distal vorzuspannen. Ist das Werkzeug nicht mit dem Instrument gekoppelt, kann somit gewährleistet sein, dass der distale Pin bzw. ein distales Ende desselben im Bereich des Trichters oder noch weiter distal gehalten wird, um frühzeitig eine Ausrichtung des Eingriffsabschnitts zur Eingriffsaufnahme zu ermöglichen. Das Federelement sorgt somit für eine Führung des distalen Pins. Die Feder/ das Federelement hat insbesondere eine sehr kleine Federrate (ist eine sehr weiche Feder), um ein leichtes Einsetzen des Werkzeugs zu ermöglichen und zudem den Flexabschnitt nicht übermäßig zu belasten. Die Feder kann eine mechanische Feder sein, zum Beispiel eine Spiralfeder, oder zum Beispiel auch eine pneumatische Feder.

Darüber hinaus kann bevorzugt proximal des Federelements ein proximaler Pin bereitgestellt sein, welcher (insbesondere rotationsfest) in der Antriebswelle aufgenommen ist und das Federelement proximal stützt. Weiter bevorzugt bilden der distale Pin, der proximale Pin und das Federelement eine Kupplungshilfe, und sind insbesondere drehtest miteinander verbunden (z.B. geschweißt/ geklebt). Der proximale Pin und/oder der distale Pin kann/können an seinem/ihrem jeweiligen proximalen Ende eine Werkzeugaufnahme, z.B. einen Einstellschlitz, aufweisen. Die Werkzeugaufnahme(n) ist/ sind zumindest während einer Montage des Instruments zum Beispiel durch einen Schraubendreher zugänglich. Somit ist/ sind diese Werkzeugaufnahme(n) zur Einstellung einer rotatorischen Ausrichtung des Konterprofilabschnitts relativ zur Eingriffsaufnahme der Antriebswelle bzw. zum Eingriffsabschnitt des Werkzeugs bereitgestellt.

Insbesondere ist das chirurgische Instrument ein Handinstrument mit einem proximalen Griffelement zum Greifen durch einen Anwender, von welchem sich der Instrumentenschaft in Richtung distal erstreckt.

Alternativ oder zusätzlich wird die der vorliegenden Offenbarung zugrundeliegende Aufgabe gelöst durch ein System aus einem vorstehend beschriebenen chirurgischen Werkzeug und einem vorstehend beschriebenen chirurgischen Instrument.

Figurenbeschreibung

Nachfolgend wird die vorliegende Erfindung anhand einer bevorzugten Ausführungsform beschrieben. Diese sind jedoch nur veranschaulichender Natur und soll den Schutzumfang der vorliegenden Erfindung nicht einschränken.

Fig. 1 zeigt unten ein chirurgisches Werkzeug gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung und oben das chirurgische Werkzeug ohne einer daran montierte Lagerbüchse.

Fig. 2 zeigt eine Detailansicht eines Flexabschnitts des in Fig. 1 gezeigten chirurgischen Werkzeugs.

Fig. 3 zeigt eine Lagerbüchse des in Fig. 1 gezeigten chirurgischen Werkzeugs. Fig. 4 zeigt eine Längsschnittdarstellung durch das in Fig. 1 gezeigte chirurgische Werkzeug.

Fig. 5 zeigt das in Fig. 1 gezeigte chirurgische Werkzeug, welches in einem chirurgischen Instrument gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung montiert ist, in einem gerade ausgerichteten Zustand (oben) und in einem abgewinkelten Zustand (unten).

Fig. 6 zeigt eine Ansicht eines proximalen Instrumentenschaftabschnitts des in Fig. 5 gezeigten Instruments.

Fig. 7 zeigt eine Kupplungshilfe des in Fig. 5 gezeigten Instruments in einem Zustand, in welchem das in Fig. 1 gezeigte Werkzeug nicht montiert ist (oben) und in einem Zustand, in welchem das Werkzeug montiert ist (unten).

Fig. 8 veranschaulicht einen Kopplungsvorgang zwischen dem in Fig. 1 gezeigten Werkzeug und dem in Fig. 5 gezeigten Instrument.

Fig. 9 veranschaulicht eine Einstellung der in Fig. 7 gezeigten Kupplungshilfe.

Fig. 1 zeigt links ein chirurgisches Werkzeug 1 gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung. Das Werkzeug 1 hat eine distale Werkzeugspitze 2, z.B. einen Fräskopf. Ein Werkzeugschaft erstreckt sich proximal von der Werkzeugspitze 2. Der Werkzeugschaft hat einen (unmittelbar) mit der Werkzeugspitze verbundenen Lagerabschnitt 3, welcher wiederum (unmittelbar) mit einem weiter proximalen Flexabschnitt 4 verbunden ist, welcher (unmittelbar) mit einem am weitesten proximalen Antriebsabschnitt 5 verbunden ist. Der Antriebsabschnitt 5 weist einen Eingriffsabschnitt 6 auf, welcher beispielhaft als ein Sechskantprofil ausgebildet ist. Ein proximales Ende des Antriebsabschnitts 5 bildet ein Zentrierende 7, genauer, eine Zentnerspitze mit einem Profilabschnitt, in Form einer sich in Längsrichtung erstreckenden Pyramide. Der Lagerabschnitt 3 trägt eine Lagerbüchse 8, welche nachstehend mit Verweis auf Fig. 3 genauer beschrieben wird. Oben in Fig. 1 ist das chirurgische Werkzeug ohne die Lagerbüchse 8 gezeigt. Dabei ist erkennbar, dass der Lagerabschnitt 3 einen Abschnitt mit reduziertem Durchmesser bildet, welcher proximal durch eine Radialstufe des Lagerabschnitts 3 und distal durch einen radialen Überstand eines proximalen Endes der Werkzeugspitze 2 begrenzt ist. Die Lagerbüchse 8 ist in der Darstellung rechts auf dem Abschnitt mit reduziertem Durchmesser befestigt.

Fig. 2 zeigt eine Detailansicht eines Flexabschnitts 4 des in Fig. 1 gezeigten chirurgischen Werkzeugs 1 . Der Flexabschnitt 4 hat zwei radiale Schichten. Eine radial innere Schicht wird durch Fasern/Litzen gebildet, welche in einer ersten Wickelrichtung um eine Längsachse des Werkzeugs 1 gewickelt sind. Eine radial äußere Schicht wird durch Fasern/Litzen gebildet, welche in einer zweiten Wickelrichtung, der ersten Wickelrichtung entgegengesetzt, um die Längsachse des Werkzeugs 1 gewickelt sind.

Fig. 3 zeigt eine Lagerbüchse 8 des in Fig. 1 gezeigten chirurgischen Werkzeugs 1 . die Lagerbüchse 8 hat ein Gehäuse 9, welches eine radiale Außenwand der Lagerbüchse 8 bildet. In der radialen Außenwand ist eine umlaufende Nut als ein Eingriffselement bzw. als ein Lagerkopplungselement 10 ausgebildet. An beiden Enden des Gehäuses 9 ist jeweils ein Kugelrillenlager 11 (kurz: Lager) in dem Gehäuse 9 montiert. Eines der Lager 11 (das proximal) angeordnete ist fest mit dem Gehäuse 9 verbunden, während das andere Lager 11 (das distal angeordnete) schwimmend darin montiert ist. Zwischen einer Gehäuseschulter des Gehäuses 9 und dem schwimmend montierten Lager 11 ist ein Vorspannelement 12 in Form einer Wellfederscheibe angeordnet, welches das entsprechende Lager 11 , insbesondere dessen Außenring, in Axialrichtung nach außen (im montierten Zustand zur Werkzeugspitze hin) vorspannt. Zwischen den Lagern 11 , insbesondere anliegend an deren Innenringen, ist eine Distanzbuchse 13 bereitgestellt, welche einen Axialposition der Lager 11 zueinander bestimmt. Der Distanzbuchse 13 gegenüberliegend, an einer Außenseite der Lagerbüchse 8, ist an dem distal am Werkzeug 1 ausgerichteten Lager 11 eine Abdeckscheibe 14 montiert, welche einen Spalt zwischen Innen-und Außenring des betreffenden Lagers 11 abdeckt und/oder abdichtet. Fig. 4 zeigt eine Längsschnittdarstellung durch das in Fig. 1 gezeigte chirurgische Werkzeug 1 . Darin ist erkennbar, das Enden des Flexabschnitts 4 jeweils in Aufnahmen aufgenommen sind, die am proximalen Ende des Lagerabschnitts 3 bzw. am distalen Ende des Antriebsabschnitts 5 ausgebildet sind. Ferner ist erkennbar, dass die Lagerbüchse 8 in Axialrichtung durch radiale Schultern lagefestgelegt ist, welche durch die Werkzeugspitze 2 bzw. den Lagerabschnitt 3 gebildet sind.

Fig. 5 zeigt das in Fig. 1 gezeigte chirurgische Werkzeug 1 , welches in einem chirurgischen Instrument 15 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung montiert ist, in einem gerade ausgerichteten/ gestreckten Zustand (oben) und in einem abgewinkelten Zustand (unten). Das Instrument 15 hat einen proximalen (Instrumenten-) Schaftabschnitt 16 und einen distalen (Instrumenten-) Schaftabschnitt 17, deren einander zugewandte Stirnseiten bezüglich der Längsachse schräg verlaufen und miteinander über einen Drehmechanismus verbunden sind, derart, dass ein Verdrehen der proximalen und distalen Schaftabschnitte 16,17 zueinander ein Abwinkeln derselben zur Folge hat, wie in der unteren Darstellung gezeigt.

Das Werkzeug 1 ist bezüglich des Instruments 15 über die Lagerbüchse 8 in axialer Richtung lagefixiert. Die Lagerbüchse 8 bzw. das proximale Rillenkugellager 11 bildet an seiner proximalen Stirnseite eine Anschlagsfläche, mit welcher die Lagerbüchse 8 an einem Gehäuse des distalen Schaftabschnitts 17 anliegt. Das Gehäuse des distalen Schaftabschnitt 17 beherbergt ferner einen Rastmechanismus mit einem federgelagerten Schieber 18, welcher einen Rastkörper 19 nach radial innen vorgespannt, zum Eingriff in das Eingriffselement bzw. das Lagerkopplungselement 10 bzw. die Nut der Lagerbüchse 8. Durch den Eingriff des Rastkörpers 19 in das Eingriffselement bzw. das Lagerkopplungselement 10 ist eine Lage der Lagerbüchse 8 relativ zum distalen Schaftabschnitt 17 auch in distaler Richtung festgelegt.

Der Flexabschnitt 4 erstreckt sich von dem Lagerabschnitt 3 zum Antriebsabschnitt 5 durch den Instrumentenschaft 16,17 und folgt dabei gegebenenfalls (siehe untere Darstellung) einem Winkel zwischen dem proximalen und distalen Schaftabschnitten 16, 17. Ein proximales Ende des Flexabschnitts 4 ist im Bereich eines axialen Raums / Axialraums (zum Beispiel innerhalb eines Hohlrads des Drehmechanismus) mit dem Antriebsabschnitt 5 verbunden. Der Antriebsabschnitt 5, insbesondere dessen Eingriffsabschnitt 6, ist in einer Eingriffsaufnahme 21 der Antriebswelle 20 formschlüssig und axial verschiebbar aufgenommen. Die Eingriffsaufnahme 21 ist komplementär zum Eingriffsabschnitt 6 ausgebildet, beispielsweise in Form eines Innensechskantprofils.

Ein distales Ende der Antriebswelle 20 bildet eine trichterförmige Zentrieraufnahme 22, welche sich zunächst nach radial außen erstreckt, um einen radialen Abstand zwischen einer der Eingriffsaufnahme 21 und dem Antriebsabschnitt 5 bereitzustellen, sodass ein radial verdickter Kopplungsbereich, an welchem der Flexabschnitt 4 und der Antriebsabschnitt 5 verbunden sind, innerhalb der Zentrieraufnahme 22 verschiebbar ist. Anschließend erstreckt sich die Zentrieraufnahme 22 sich radial aufweitend in distaler Richtung, um eine Einführhilfe für den Antriebsabschnitt 5 bei der Montage des Werkzeugs 1 zu bilden.

Wie beim Vergleichen der unteren und oberen Darstellung ersichtlich ist, bleibt beim Abwinkeln des Instruments 15 eine Axiallage des Werkzeugs 1 im distalen Schaftabschnitt 17 konstant. Aufgrund der Biegung des Flexabschnitts 4 bzw. dessen Verrutschen in radialer Richtung beim Abwinkeln verschiebt sich jedoch ein proximales Ende des Werkzeugs. Insbesondere verschiebt sich der Kopplungsbereich innerhalb der Zentrieraufnahme 22 und des axialen Raums und verschiebt sich der Eingriffsabschnitt 6 des Antriebsabschnitts 5 in der Eingriffsaufnahme 21 der Antriebswelle 22.

Fig. 6 zeigt eine Ansicht eines proximalen Instrumentenschaftabschnitts 16 des in Fig. 5 gezeigten Instruments, in welchem das Werkzeug 1 nicht montiert ist. Somit ist die hier beispielhaft als Innensechskant ausgebildete Eingriffsaufnahme 21 der Antriebswelle 22 erkennbar.

Fig. 7 zeigt eine Kupplungshilfe des in Fig. 5 gezeigten Instruments in einem Zustand, in welchem das in Fig. 1 gezeigte Werkzeug nicht montiert ist (oben) und in einem Zustand, in welchem das Werkzeug montiert ist (unten). Die Kopplungshilfe weist einen distalen Pin 23, ein an dessen proximalem Ende montiertes oder drehfest befestigtes Federelement 24 und einen wiederrum an dessen proximalem Ende montierten oder drehtest befestigten proximalen Pin 25 auf. Der distale und proximale Pin 23, 25 sowie das Federelement 24 sind in der Antriebswelle 20 aufgenommen. Die Antriebswelle 20 kann mehrteilig sein. Der distale Pin 23 ist drehtest und axialverschiebbar zur Antriebswelle 20 angeordnet. Vorzugsweise sind auch der proximale Pin 25 und das Federelement 24 drehtest darin angeordnet. Das Federelement 24 spannt den distalen Pin 23 in distaler Richtung vor. Dadurch ragt dessen distales Ende, wie nachstehend genauer erläutert, aus der Antriebswelle 20 heraus, wenn das Werkzeug 1 nicht montiert ist und das Federelement 24 nicht gestaucht ist, wie in der oberen Darstellung in Fig. 7 erkennbar ist. Wenn das Werkzeug 1 montiert wird, wird der distale Pin 23 durch den Antriebsabschnitt 5 des Werkzeugs 1 in proximaler Richtung zurückgeschoben und wird das Federelement 24 gestaucht, wie in der unteren Darstellung in Fig. 7 erkennbar ist.

Fig. 8 veranschaulicht einen Kopplungsvorgang zwischen dem in Fig. 1 gezeigten Werkzeug und dem in Fig. 5 gezeigten Instrument. In der obersten Darstellung (gekennzeichnet mit „A“) ist der Werkzeugschaft in den Instrumentenschaft eingeführt, die Lagerbüchse 8 aber noch außerhalb des Instrumentenschafts. Das Zentrierende 7 des Antriebsabschnitts 7 ist in die trichterförmige Zentrieraufnahme 22 eingeführt und wird durch diese zentriert bzw. zur Eingriffsaufnahme 21 geführt. Am Eingang der Eingriffsaufnahme 21 ist das distale Ende des distalen Pins 23 angeordnet, welches einen Konterprofilabschnitt 26 zur Aufnahme und Ausrichtung des Profilabschnitts 7 des Antriebsabschnitts 5 bildet. Der Konterprofilabschnitt ist zur Eingriffsaufnahme 21 der Antriebswelle 20 derart ausgerichtet, dass beim Eintauchen des Profilabschnitts 7 in den Konterprofilabschnitt 26, wie in der Darstellung „B“ dargestellt, der Eingriffsabschnitt 6 des Antriebsabschnitts 5 zur Eingriffsaufnahme 21 der Antriebswelle

20 ausgerichtet wird.

Anschließend, wie in Darstellung „C“ in Fig. 7 dargestellt, schiebt der Antriebsabschnitt 5 den distalen Pin 23 in die proximale Richtung und wird der Eingriffsabschnitt 6 des Antriebsabschnitts des Werkzeugs 1 in die Eingriffsaufnahme

21 der Antriebswelle 20 des Instruments 15 eingeschoben. Gleichzeitig gleitet die Lagerbüchse 8 in den distalen Schaftabschnitt 17 des Instruments 15. In der unteren Darstellung „D“ ist schließlich das Werkzeug 2 vollständig in das Instrument 15 eingeschoben. Die Lagerbüchse 8 kommt in proximaler Richtung am Gehäuse des distalen Schaftabschnitts 17 zur Anlage und der Rastkörper 19 ver stet im Eingriffselement bzw. Lagerkopplungselement 10 der Lagerbüchse 8. Somit ist das Werkzeug 1 vollständig im Instrument 15 montiert.

Fig. 9 veranschaulicht eine Einstellung der in Fig. 7 gezeigten Kupplungshilfe. Genauer ist ein proximales Ende des proximalen Pins 25 dargestellt, an welchem eine hier beispielhaft schlitzförmige Werkzeugaufnahme 27 vorgesehen ist. In die Werkzeugaufnahme kann bei einer Montage des Instruments ein Einstellwerkzeug 28 eigeführt werden, um den proximalen Pin 25 zusammen mit dem damit rotationsfest verbundenen Federelement 24 und distalen Pin 23 genauer, dessen Konterprofilabschnitt, zur Eingriffsaufnahme 21 der Antriebswelle 20 auszurichten. Ggf. kann eine Werkzeugaufnahme zur Einstellung des distalen Pins 23 auch unmittelbar am distalen Pin 23 bereitgestellt sein.

Liste der Referenzzeichen

Werkzeug

Werkzeugspitze / -köpf

Lagerabschnitt

Flexabschnitt

Antriebsabschnitt

Eingriffsabschnitt

Zentrierende / -spitze / Profilabschnitt

Lagerbüchse

Gehäuse der Lagerbüchse

Lagerkopplungselement / Eingriffselement / Nut

Lager / Rillenkugellager

Vorspannelement / Wellfederscheibe

Distanzbuchse

Abdeckscheibe

Instrument

Proximaler (Instrumenten-) Schaftabschnitt

Distaler (Instrumenten-) Schaftabschnitt

Rastschieber (Rastmechanismus)

Rastkörper / federnd gelagertes Eingriffselement (Rastmechanismus)

Antriebswelle

Eingriffsaufnahme

Zentrieraufnahme

Distaler Pin

Federelement

Proximaler Pin

Konterprofilabschnitt

Werkzeugaufnahme