DE19848479A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Einfüllen von Knochenzement - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zum Einfüllen von Knochenzement

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Abstract

Um bei einem Verfahren zum Einfüllen von fließfähigem Knochenzement in den Zwischenraum zwischen einer in einen Hohlraum eines Knochens eingesetzten Prothese und der Wand des Hohlraums einen möglichst homogenen Knochenzementmantel zu erzeugen und gleichzeitig die Gefahr von Verletzungen herabzusetzen, wird vorgeschlagen, daß man den Knochenzement über ein Leitungssystem mit einem konstanten Volumenstrom einfüllt und die Zufuhr unterbricht, wenn der Druck im zugeführten Knochenzement einen bestimmten Maximalwert überschreitet.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Einfüllen von fließfähigem Knochenzement in den Zwischenraum zwischen einer in einen Hohlraum eines Knochens eingesetzten Prothese und der Wand des Hohlraums. Die Erfindung be­ trifft außerdem eine Vorrichtung zur Durchführung die­ ses Verfahrens.
Beim Einzementieren von Prothesen in Hohlräume von Kno­ chen ist es bekannt, den Zwischenraum zwischen einer in den Hohlraum eingesetzten Prothese, beispielsweise ei­ ner Schaftprothese in einem Röhrenknochen, mittels ei­ ner spritzenähnlichen Vorrichtung mit fließfähigem Kno­ chenzement auszufüllen, dabei werden diese bekannten Vorrichtungen druckgesteuert, das heißt, der Knochenze­ ment wird mit einem vorbestimmten Druckprofil in den Zwischenraum eingefüllt (EP 0 603 871 B1; EP 0 170 120 B1). Es hat sich herausgestellt, daß die damit erziel­ bare Zementfüllung nicht in jedem Fall die gestellten Anforderungen erfüllt, insbesondere besteht die Gefahr, daß durch überhöhte Druckwerte Fettembolien hervorgeru­ fen werden.
Es ist Aufgabe der Erfindung, ein gattungsgemäßes Ver­ fahren so auszubilden, daß einerseits ein gleichmäßiger Zementmantel in den Zwischenraum eingefüllt werden kann, während andererseits die Gefahr einer Beschädi­ gung geschwächter Knochen oder die Gefahr von Fettembo­ lien herabgesetzt wird.
Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs be­ schriebenen Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß man den Knochenzement über ein Leitungssystem mit einem konstanten Volumenstrom einfüllt und die Zufuhr unter­ bricht, wenn der Druck im zugeführten Knochenzement ei­ nen bestimmten Maximalwert überschreitet.
Es hat sich überraschenderweise herausgestellt, daß bei Konstanthaltung des Volumenstromes während des Einbrin­ gens ein homogener und einschlußfreier Knochenzement­ mantel in dem Zwischenraum erzeugt werden kann, der ei­ ne optimale Verzahnung mit der Wand des Hohlraums er­ zeugt. Zusammen mit der druckabhängigen Unterbrechung oder Notabschaltung des Volumenstroms wird außerdem si­ chergestellt, daß die Druckwerte in dem Hohlraum be­ stimmte Werte nicht überschreiten, so daß durch eine Kombination der genannten Maßnahmen nicht nur die Qua­ lität des Knochenzementmantels verbessert wird, sondern auch die Gefahr von Beschädigungen des Knochens und von Fettembolien erheblich reduziert wird.
Günstig ist es, wenn der bestimmte Maximalwert zwischen 200 und 3000 mm Hg liegt.
Der Volumenstrom kann zwischen 0,2 cm3/s und 7 cm3/s liegen, vorzugsweise bei 1,5 cm3/s.
Die Erfindung betrifft auch eine Vorrichtung zum Ein­ füllen von fließfähigem Knochenzement in den Zwischen­ raum zwischen einer in den Hohlraum eines Knochens ein­ gesetzten Knochenprothese und der Wand des Hohlraums mit einem Vorratsbehälter für den fließfähigen Knochen­ zement, einer aus dieser austretenden Austragleitung und einer Fördereinrichtung zum Austreiben des fließfä­ higen Knochenzements aus dem Vorratsbehälter und durch die Austragleitung hindurch.
Es ist Aufgabe der Erfindung, eine solche Vorrichtung so auszugestalten, daß sie zur Herstellung eines homo­ genen, einschlußfreien Knochenzementmantels geeignet ist und trotzdem Beschädigungen des Knochens und Fet­ tembolien weitgehend ausschließt.
Diese Aufgabe wird bei der Vorrichtung der eingangs be­ schriebenen Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Fördereinrichtung eine Steuerung zugeordnet ist, die diese so betätigt, daß der Knochenzement durch die Aus­ tragleitung mit einem konstanten Volumenstrom hindurch­ gedrückt wird, und daß der Fördereinrichtung ein die Förderung des Knochenzements unterbrechendes Schaltele­ ment zugeordnet ist, welches die Förderung des Knochen­ zements unterbricht, wenn der Druck des Knochenzements in dem Vorratsbehälter und/oder der Austragleitung ei­ nen bestimmten Maximalwert überschreitet.
Insbesondere kann vorgesehen sein, daß die Förderein­ richtung ein in den Vorratsbehälter einschiebbarer Kol­ ben ist, dem ein diesen mit konstanter Geschwindigkeit vorschiebender Antrieb zugeordnet ist.
Das unterbrechende Schaltelement kann insbesondere eine Kupplung zwischen der Fördereinrichtung und einem An­ trieb sein, die beim Überschreiten einer bestimmten An­ triebskraft die kraftschlüssige Verbindung zwischen Fördereinrichtung und Antrieb unterbricht.
Die Kupplung kann in einem speziellen Ausführungsbei­ spiel als Drehmomentkupplung ausgebildet sein.
In einem anderen Ausführungsbeispiel kann das unterbre­ chende Schaltelement durch eine Steuerung realisiert werden, die den Antrieb unterbricht, wenn dessen Ener­ gieaufnahme bzw. Leistungsaufnahme einen bestimmten Wert überschreitet.
Die nachfolgende Beschreibung bevorzugter Ausführungs­ formen der Erfindung dient im Zusammenhang mit der Zeichnung der näheren Erläuterung. Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Ansicht einer Vorrich­ tung zum Einfüllen von Knochenzement mit einer auf einen Prothesenschaft aufge­ setzten Austragleitung und
Fig. 2 eine vergrößerte Schnittansicht der Vor­ richtung der Fig. 1 im Bereich zwischen dem Vorratsbehälter und der Prothese.
In der Zeichnung ist im Längsschnitt ein Röhrenknochen 1 mit einem länglichen Hohlraum 2 dargestellt, in den eine schaftförmige Prothese 3 eingesetzt ist.
Durch in der Zeichnung nicht dargestellte Abstandsele­ mente wird zwischen der Prothese 3 und der Innenwand 4 des Hohlraums 2 ein Zwischenraum 5 gebildet. Dieser kann an der Oberseite des Hohlraums 2 durch ein in der Zeichnung ebenfalls nicht dargestelltes Abdichtelement zwischen der Prothese 3 und dem Röhrenknochen 1 abge­ schlossen sein, gegebenenfalls unter Ausbildung einer Entlüftungsöffnung mit bestimmtem Austrittsquerschnitt.
Im Inneren der schaftförmigen Prothese 3 ist ein Kanal 6 angeordnet, der an dem aus dem Röhrenknochen 1 aus­ tretenden Ende der Prothese 3 einen Anschluß 7 ausbil­ det und der in Austrittsöffnungen 8 am Umfang der schaftförmigen Prothese 3 endet. Diese Austrittsöffnun­ gen 8 können nur im oberen Bereich, nur im unteren Be­ reich oder über die Höhe des Schafts verteilt angeord­ net sein, entsprechend der jeweiligen Konstruktion der verwendeten Prothese 3, im dargestellten Ausführungs­ beispiel treten im unteren Teil der Prothese 3 in un­ terschiedlicher Höhe derartige Austrittsöffnungen 8 aus.
Der Kanal 6 und die Austrittsöffnungen 8 dienen als Zu­ fuhrleitung 5 für einen fließfähigen Knochenzement, vorzugsweise einen Zweikomponentenzement, der nach Ver­ mischung der beiden Komponenten über eine bestimmte Zeitdauer fließfähig bleibt und anschließend aushärtet.
Zum Einbringen des fließfähigen Knochenzements wird ei­ ne Vorrichtung 9 verwendet, die einen zylinderförmigen Vorratsbehälter 10 umfaßt, in dem in Längsrichtung ab­ gedichtet verschiebbar ein Kolben 11 gelagert ist. Der Kolben 11 ist über eine Kolbenstange 12 und eine Kupp­ lung 13 mit einem Antrieb 14 verbunden, der die Kolben­ stange 12 und damit den Kolben 11 im Vorratsbehälter 10 verschiebt und dadurch eine Füllung des Vorratsbehäl­ ters 10 mit fließfähigem Knochenzement aus dem Vorrats­ behälter 10 durch eine an diesen anschließende Austrag­ leitung 15 hinaus drückt.
Der Antrieb 14 kann beliebig ausgebildet sein, es kann sich um einen elektrischen Antrieb, einen pneumatischen oder hydraulischen Antrieb handeln. Die Kupplung 13 zwischen dem Antrieb 14 und der Kolbenstange 12 ist ei­ ne kraft- oder drehmomentenabhängige Kupplung, die die Antriebsverbindung unterbricht, wenn die Antriebskraft oder das Antriebsmoment einen bestimmten Maximalwert überschreiten.
Dem Antrieb 14 ist eine Steuerung zugeordnet, die den Antrieb 14 so betreibt, daß der Kolben 11 mit konstan­ ter Geschwindigkeit im Vorratsbehälter 10 verschoben wird, so daß auch der Volumenstrom des fließfähigen Knochenzements, der aus dem Vorratsbehälter 10 über die Austragleitung 15 abgegeben wird, zeitlich konstant ist.
Die Austragleitung 15 ist mit einem Abschlußdeckel 16 des Vorratsbehälters 10 dadurch verbunden, daß sie auf einen zentralen Anschlußstutzen 17 des Abschlußdeckels 16 aufgeschoben ist, der Abschlußdeckel 16 kann auf den Vorratsbehälter 10 aufgeschraubt oder durch einen Bajo­ nettverschluß festgelegt sein.
Die Austragleitung 15 ist flexibel ausgebildet und ist an ihrem freien Ende auf ein Anschlußteil 19 aufgescho­ ben, welches in einem rohrförmigen Anschlußnippel 18 endet, auf den eine Umfangsdichtung 20 aufgeschoben ist, beispielsweise aus Silikon bestehend. Der An­ schlußnippel 18 und die Umfangsdichtung 20 werden in den Anschluß 7 der Prothese 3 eingeschoben und bilden dort eine dichte Verbindung aus.
Zum Einfüllen des Knochenzements wird dieser durch Ver­ mischung der beiden Komponenten bereitgestellt, das Einfüllen erfolgt, wenn diese Knochenzementmischung ei­ ne bestimmte Viskosität erreicht hat, die mit geeigne­ ten Mitteln überprüft werden kann.
Sobald dies der Fall ist, wird die Austragleitung 15 auf den Anschluß 7 der Prothese 3 aufgedrückt, die Pro­ these 3 wird im Hohlraum 2 durch geeignete, in der Zeichnung nicht dargestellte Abstandselemente in ihrer gewünschten Position gehalten.
Durch Einschalten des Antriebs 14 wird nunmehr der Kol­ ben 11 konstant im Vorratsbehälter 10 vorgeschoben und bringt somit den in dem Vorratsbehälter 10 aufbewahr­ ten, fließfähigen Knochenzement mit konstantem Volumen­ strom über die Austragleitung 15 und den Kanal 6 zu den Austrittsöffnungen 8, von wo der Knochenzement den Zwi­ schenraum 5 vollständig ausfüllt. Die Füllung erfolgt dabei mit konstantem Volumenstrom, wobei der Knochenze­ ment durch die Abdichtung der Prothese gegenüber dem Röhrenknochen unter einem bestimmten Druck steht. Die­ ser Druck kann gegebenenfalls durch Belüftungsöffnungen mit definiertem Querschnitt eingestellt werden. Sobald eine vollständige Füllung des Zwischenraum 5 erreicht ist, steigt der Druck im Knochenzement an, und dieser Druckanstieg führt dazu, daß die Vorschubkraft des Kol­ bens 11 im Vorratsbehälter 10 ansteigt. Dadurch wird die Kupplung 13 gelöst, hier kann es sich beispielswei­ se um eine Drehmomentenkupplung oder eine ähnliche Vor­ richtung handeln, der Vorschub des Kolbens wird unter­ brochen und damit die Förderung des Knochenzements. Durch diese Druckabschaltung ist also sichergestellt, daß im Zwischenraum 5 keine unzulässig hohen Druckwerte auftreten.
Nach Befüllung des Zwischenraums 5 kann die Austraglei­ tung 15 kraftfrei von der Prothese abgezogen werden, da das Anschlußteil 19 mit dem Anschlußnippel 18 nur ein­ fach in den Anschluß 7 der Prothese eingesteckt ist.

Claims (8)

1. Verfahren zum Einfüllen von fließfähigem Knochen­ zement in den Zwischenraum zwischen einer in ei­ nen Hohlraum eines Knochens eingesetzten Prothese und der Wand des Hohlraums, dadurch gekennzeich­ net, daß man den Knochenzement über ein Leitungs­ system mit einem konstanten Volumenstrom einfüllt und die Zufuhr unterbricht, wenn der Druck im zu­ geführten Knochenzement einen bestimmten Maximal­ wert überschreitet.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß der bestimmte Maximalwert zwischen 200 und 3000 mm Hg liegt.
3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, da­ durch gekennzeichnet, daß der Volumenstrom zwi­ schen 0,2 cm3/s und 7 cm3/s liegt.
4. Vorrichtung zum Einfüllen von fließfähigem Kno­ chenzement in den Zwischenraum zwischen einer in einen Hohlraum eines Knochens eingesetzten Pro­ these und der Wand des Hohlraums mit einem Vor­ ratsbehälter für den fließfähigen Knochenzement, einer aus dieser austretenden Austragleitung und einer Fördereinrichtung zum Austreiben des fließ­ fähigen Knochenzements aus dem Vorratsbehälter und durch die Austragleitung hindurch, dadurch gekennzeichnet, daß der Fördereinrichtung (11) eine Steuerung zugeordnet ist, die diese so betä­ tigt, daß der Knochenzement durch die Austraglei­ tung (15) mit einem konstanten Volumenstrom hin­ durchgedrückt wird, und daß der Fördereinrichtung (11) ein die Förderung des Knochenzements unter­ brechendes Schaltelement (13) zugeordnet ist, welches die Förderung des Knochenzements unter­ bricht, wenn der Druck des Knochenzements in dem Vorratsbehälter (10) und/oder der Austragleitung (15) einen bestimmten Maximalwert überschreitet.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeich­ net, daß die Fördereinrichtung ein in den Vor­ ratsbehälter (10) einschiebbarer Kolben (11) ist, dem ein diesen mit konstanter Geschwindigkeit vorschiebender Antrieb (14) zugeordnet ist.
6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das unterbrechende Schaltele­ ment eine Kupplung (13) zwischen der Förderein­ richtung (11) und einem Antrieb (14) ist, die beim Überschreiten einer bestimmten Antriebskraft die kraftschlüssige Verbindung zwischen Förder­ einrichtung (11) und Antrieb (14) unterbricht.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeich­ net, daß die Kupplung (13) eine Drehmomentenkupp­ lung ist.
8. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das unterbrechende Schaltele­ ment eine Steuerung ist, die die Energiezufuhr zu einem motorischen Antrieb unterbricht, sobald die Energiezufuhr bzw. Leistungszufuhr zu dem motori­ schen Antrieb einen bestimmten Wert überschrei­ tet.
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