DE3588140T2 - Vorrichtung zum Produzieren von Knochenzement zur Fixierung von Prothesen - Google Patents

Vorrichtung zum Produzieren von Knochenzement zur Fixierung von Prothesen

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Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Durchführung eines Verfahrens zum Produzieren von Knochenzement zum Fixieren von Prothesen, wobei der Knochenzement durch Mischen verschiedener Substanzen hergestellt wird, so daß eine abbindende Masse erzielt wird, die in abgebundenem Zustand geeignet ist, Prothesen im umgebenden Knochengewebe zu fixieren, wobei die Vorrichtung eine Zuführvorrichtung mit einem beweglichen Kolben aufweist und die Mischung auf das Knochengewebe mit Hilfe der Zuführvorrichtung aufgetragen wird, aus der die Mischung mit Hilfe des beweglichen Kolbens herausgepreßt wird, wobei die Zuführvorrichtung mit einem Zylinder ausgerüstet ist, der einen ersten und einen zweiten Endbereich sowie einen Raum bildet, wobei die Vorrichtung außerdem ein Rührwerk zum Mischen der genannten verschiedenen Substanzen im genannten Raum aufweist, wobei das genannte Rührwerk im zweiten Endbereich des Zylinders an die Zuführvorrichtung angeschlossen werden kann, wobei sich im ersten Endbereich des Zylinders der genannte Kolben befindet, wobei eine Entladungsröhre am zweiten Ende des Zylinders an die Zuführvorrichtung angeschlossen werden kann, nachdem das Rührwerk entfernt wurde, und wobei die Mischung aus dem Raum der Zuführvorrichtung mit Hilfe einer Entladungsvorrichtung entladen werden kann, die geeignet ist, den Kolben zu der genannten Entladungsröhre hin zu drücken.
  • Ein großes Problem bei der Herstellung von Knochenzement besteht darin, daß Luft während des Mischens der verschiedenen Komponenten oder Substanzen, die für die Herstellung des Knochenzements erforderlich sind, eintreten kann. Infolge dieses Eintretens oder der Zugabe von Luft in die Mischung wird der Knochenzement porös und verliert so einige der gewünschten Eigenschaften.
  • Um dieses Problem zu beseitigen, wurde diskutiert, das Mischen der verschiedenen Substanzen unter einem so großen Unterdruck durchzuführen, daß das Eintreten von Luft in die Mischung verringert wird. Es gibt jedoch keine geeignete Vorrichtung für diesen Zweck.
  • Es ist bereits bekannt, einen Unterdruck zum Absaugen von giftigen oder toxischen Gasen zu verwenden, die beim Mischen der Substanzen für die Herstellung von Knochenzement erzeugt werden. Nach der US-Patentschrift 4 277 184 kann dies durchgeführt werden, indem ein Knochenzementmischer und -spender an eine Vakuumquelle zur Erzeugung eines Unterdrucks im Mischraum oder der Mischkammer des Mischers und Spenders angeschlossen wird.
  • Der Mischer und Spender nach US-A-4 277 184 hat einen Zylinder, in welchem das Mischen des Knochenzements durchgeführt wird. Das Mischen erfolgt mittels eines Mischorgans, das mit dem Zylinder an dessen oberem Ende verbunden ist. Der Kolben für den gemischten Knochenzement ist mit dem Zylinder an dessen oberem Ende verbunden, und mit diesem Kolben wird der Knochenzement durch das untere Ende des Zylinders über ein Ansatzrohr ausgegeben. Zusätzlich kann ein Unterdruckrohr zur Verbindung des Zylinders mit einer Vakuumquelle mit dem oberen Ende des Zylinders verbunden sein.
  • Da die Vakuumquelle an den Zylinder an dessen oberem Ende anschließbar ist, besteht eine Gefahr, daß der Kolben die Öffnung zur Vakuumquelle verschließt, was bedeutet, daß dabei riskiert wird, daß die Vakuumquelle keinerlei Unterdruck im Zylinder erzeugen kann.
  • Das Ziel der Erfindung besteht darin, das Eintreten oder die Zugabe von Luft in die Mischung während der Herstellung von Knochenzement möglichst klein zu machen, und dies wird erfindungsgemäß erreicht, indem die eingangs genannte Vorrichtung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 versehen wird.
  • Die Erfindung wird nachfolgend mit Bezugnahme auf die Figuren näher erläutert. Es zeigt:
  • Fig.1 einen Schnitt durch eine erfindungsgemäße Zuführvorrichtung zum Mischen und Ausgeben von Knochenzement zu einem Knochengewebe,
  • Fig.2 einen Schnitt durch eine weitere erfindungsgemäße Vorrichtung zum Mischen und Ausgeben von Knochenzement zu einem Knochengewebe, und
  • Fig.3 einen Schnitt durch den unteren Teil der in Fig.2 dargestellten Zuführvorrichtung.
  • Die in den Figuren gezeigten Zuführvorrichtungen 20 sind geeignet, Knochenzement zu dem Knochen zuzuführen oder auf diesen anzuwenden, auf dem eine Prothese fixiert oder befestigt werden soll. Jede Zuführvorrichtung 20 weist einen Zylinder 21 mit einem Raum 22 für eine Knochenzementmischung auf. Jede Zuführvorrichtung 20 weist ferner einen beweglichen Kolben 23 auf, der in einem ersten Endbereich derselben vorgesehen und geeignet ist, die Mischung 19 aus der Zuführvorrichtung 20 durch eine Entladungsröhre 25 auszupressen, die im anderen Endbereich der Zuführvorrichtung vorgesehen ist. Der Kolben 23 ist mittels einer (nicht gezeigten) Entladungsvorrichtung bekannter Bauart verschiebbar. Jede Zuführvorrichtung 20 weist ferner einen mit Gewinde versehenen Endbereich 24 auf, auf welchen die Entladungsröhre 25 aufgeschraubt werden kann.
  • Wenn die verschiedenen Substanzen zur Erzielung oder Herstellung der Knochenzementmischung 19 in den Mischraum 22 der Zuführvorrichtung 20 zugeführt oder eingegeben sind, werden diese Substanzen mittels eines drehbaren Rührwerks 8 vermischt. Dieses Rührwerk 8 ist an den anderen Endbereich der Zuführvorrichtung 20 anschließbar, während z.B. eine Welle 7, die einen Teil des Rührwerks 8 bildet, in einem Deckel 26 oder in einem Lager oder Halteteil 6, der an dem Deckel vorgesehen ist, drehbar gelagert ist. Der Deckel 26 kann ein Gewinde 27 aufweisen, so daß er auf den mit Gewinde versehenen Endbereich 24 des Zylinders 21 aufgeschraubt werden kann. Das Rührwerk 8 weist ferner ein Rührblatt 9 auf, das an der Welle 7 befestigt und im Mischraum 22 angeordnet ist. Die Welle 7 des Rührwerks 8 weist vorzugsweise eine Vertiefung 10 auf, die einen Anschluß der Welle 7 an eine Abtriebswelle 11 eines Antriebsmotors 12 für das Betreiben des Rührwerks 8 ermöglicht. Der Antriebsmotor 12 ist an einem Ständer 13 angebracht, auf welchem die Zuführvorrichtung 20 zur Durchführung des Mischvorgangs angeordnet werden kann.
  • Der Raum 22 des Zylinders 21 kann mit einer Vakuumpumpe 17 verbunden werden, die zur Erzeugung eines solchen Unterdrucks, vorzugsweise eines Unterdrucks von 0,05 - 0,5 bar absoluter Druck, im Raum 22 während des Mischens der verschiedenen Substanzen in demselben geeignet ist, so daß das Hinzutreten von Luft zur Mischung 19 möglichst klein wird. Darüber hinaus ist die Vakuumpumpe 17 vorzugsweise mit dem Raum 22 verbindbar, wenn das Mischen in einem Operationsraum durchgeführt wird, in welchem der Knochen operiert wird. Die Vakuumpumpe 17 kann vorzugsweise mit dem zweiten Endbereich des Zylinders verbunden werden.
  • Der Deckel 26 und sein Halteteil 6 weisen vorzugsweise eine Durchführung 14 auf, und ein Verbindungsnippel 15 ist am Halteteil 6 vorgesehen, wobei das Innere des Nippels einen Fortsatz der Durchführung 14 bildet. Ein zur Vakuumpumpe 17 führender Schlauch 16 ist an den Anschlußnippel 15 anschließbar, und die Pumpe 17 ist geeignet, den Unterdruck im Mischraum 22 zu erzielen, indem Luft aus demselben durch die Durchführung 14, den Anschlußnippel 15 und den Schlauch 16 abgesaugt wird. Die Vakuumpumpe 17 ist geeignet, Luft und Gase aus dem Mischraum 22 über eine Auslaßleitung 18 und auch aus dem Operationsraum, in welchem das Mischen durchgeführt wird, abzuführen.
  • Für die Herstellung von Knochenzement werden zwei oder mehrere geeignete Substanzen in den Raum 22 der Zuführvorrichtung 20 eingebracht. Von diesen Substanzen ist eine Substanz eine Flüssigkeit, die im wesentlichen Monomethylacrylat enthält, und eine weitere Substanz ist ein Pulver, das im wesentlichen aus Polymethylmethacrylat besteht. Durch Vermischen dieser Substanzen und eventuell zusätzlicher Substanzen geeigneter Art wird eine Mischung 19 erhalten, die zu einem Knochenzement auf Acrylatbasis abbindet.
  • Um diese Mischung 19 zu erhalten, wird die genannte Flüssigkeit in den Raum 22 der Zuführvorrichtung 20 gegossen. Eventuell kann die Flüssigkeit vor oder nach ihrer Einleitung in den Mischraum 22 gekühlt werden, um den Mischvorgang zu erleichtern und/oder die Eigenschaften des Endprodukts zu verbessern. Nach der Zugabe der Flüssigkeit in den Mischraum 22 wird das Pulver der Flüssigkeit zugegeben. Der Deckel 26 wird auf der Zuführvorrichtung 20 angebracht und die Rührwerkwelle 7 wird mit der Antriebswelle 11 verbunden. Sodann wird der Schlauch 16 von der Vakuumpumpe 17 mit dem Anschlußnippel 15 verbunden und die Pumpe eingeschaltet. Die Vakuumpumpe 17 wird über eine bestimmte Zeit betrieben, z.B. wenigstens 5 Sekunden, vorzugsweise wenigstens 10 Sekunden, bis ein Unterdruck von mindestens 70%, vorzugsweise 90 - 98%, im Mischraum 22 erzeugt ist. Es ist allgemein zweckmäßig, mit der Vakuumpumpe 17 einen Unterdruck (negativen Druck) von 0,05 bis 0,5 bar absoluter Druck zu erzeugen und das Mischen bei diesem Unterdruck durchzuführen. Wenn der gewünschte Unterdruck erzeugt ist, wird das Rührwerk 8 in Drehung versetzt, und infolge dieses Rührens werden die Substanzen im Raum 22 bei Unterdruck zu einer geeigneten Mischung 19 vermischt. Während der Mischvorgang bei Unterdruck durchgeführt wird, wird das Eintreten oder die Zugabe von Luft zu der Mischung 19 beim Rühren miminal gemacht. Eine minimale Rührzeit ist für ein wirksames Rühren der Mischung 19 erforderlich. Diese beträgt z.B. 30 bis 90 Sekunden, vorzugsweise 30 bis 60 Sekunden. Es kann vorteilhaft sein, den Mischvorgang bei einer Temperatur von 0 - 21ºC im Mischraum 22 durchzuführen. Nach der erforderlichen Vermischung wird der Unterdruck aufgehoben und die im Mischraum 22 erhaltene Mischung 19 wird in denjenigen Hohlraum im Knochengewebe übertragen, in welchem die Prothese festgelegt werden soll. Sodann wird die Prothese in die Mischung 19 im Knochengewebe eingesetzt und in der gewünschten Lage angeordnet, wonach die Mischung abbindet. nach dem Abbinden legt der Knochenzement die Prothese in dieser Lage fest.
  • Um das Mischen der Mischung 19 im Raum 22 der Zuführvorrichtung 20 zu erleichtern, ist der Ständer 13 vorzugsweise mit einer Haltevorrichtung 28 versehen, die zum Halten des Zylinders 21 der Zuführvorrichtung 20 während des Mischvorgangs mit dem Rührwerk 8 geeignet ist. Die Haltevorrichtung 28 weist federbelastete Kugeln 29 auf, die über einen unteren Kragen 30 am Zylinder 21 einschnappen können. Die Unterseite des unteren Kragens 30 liegt auf der Haltevorrichtung 28 über einen Dichtring 31 auf. Die Haltevorrichtung 28 enthält eine Durchführung 32, die in einen Anschlußnippel 33 mündet. Eine Abzweigung 34 des Schlauches 16 zur Vakuumpumpe 17 kann an diesen Nippel 33 angeschlossen werden.
  • Unterdruck wird im Raum 22 auf einer Seite des Kolbens 23 sowie in einem Raum 35 unterhalb des Kolbens erzeugt. Dies bedeutet, daß der Kolben 23 nicht durch einen Unterdruck im Raum 22 nach oben gesaugt wird, da ein entsprechender Unterdruck auf der anderen Seite des Kolbens 23 herrscht.
  • Die Erfindung ist nicht auf die beschriebene Vorrichtung eingeschränkt, sondern kann im Rahmen der folgenden Ansprüche abgeändert werden.

Claims (4)

1. Vorrichtung zum Produzieren von Knochenzement zur Fixierung von Prothesen,
wobei der Knochenzement durch Mischen verschiedener Substanzen hergestellt wird, so daß eine abbindende Masse erzielt wird, die unter gegebenen Bedingungen geeignet ist, Prothesen im umgebenden Knochengewebe zu fixieren,
wobei die Vorrichtung eine Zuführvorrichtung (20) mit einem beweglichen Kolben (23) aufweist und die Mischung auf das Knochengewebe mit Hilfe der genannten Zuführvorrichtung (29) aufgetragen wird, aus der die Mischung (19) mit Hilfe des beweglichen Kolbens (23) herausgepreßt wird,
wobei die Zuführvorrichtung (29) mit einem Zylinder (21) ausgerüstet ist, der einen ersten und einen zweiten Endbereich und einen Raum (22) bildet,
wobei die Vorrichtung außerdem ein Rührwerk (8) zum Mischen der genannten verschiedenen Substanzen im genannten Raum (22) aufweist, wobei das genannte Rührwerk am zweiten Ende des Zylinders (21) an die Zuführvorrichtung (20) angeschlossen werden kann,
wobei sich im ersten Endbereich des Zylinders (21) der genannte Kolben (23) befindet,
wobei eine Entladungsröhre (25) am zweiten Endbereich des Zylinders (21) an die Zuführvorrichtung angeschlossen werden kann, nachdem das Rührwerk (8) entfernt wurde, und
wobei die Mischung (19) aus dem Raum (22) der Zuführvorrichtung (20) mit Hilfe einer Entladungsvorrichtung entladen werden kann, die geeignet ist, den Kolben (23) zu der genannten Entladungsröhre hin zu drücken,
gekennzeichnet dadurch,
daß die Vorrichtung weiter eine Vakuumquelle aufweist, die an die Zuführvorrichtung (20) angeschlossen werden kann, so daß im genannten Raum ein Vakuum von 0,05 - 0,5 bar erzeugt wird, damit die verschiedenen Substanzen mit dem Rührwerk (8) bei diesem Vakuum gemischt werden, so daß die Porosität der Mischung (19) durch Minimierung der eindringenden oder eingebrachten Luft in die Mischung möglichst klein gehalten wird, und
daß die Vakuumquelle zur Erzeugung des genannten Vakuums eine Vakuumpumpe (17) ist, die an die Zuführvorrichtung (20) am selben zweiten Endbereich des Zylinders (21) angeschlossen werden kann, an die das Rührwerk (8) und die Entladungsröhre angeschlossen werden können.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß das Rührwerk (8) und die Vakuumpumpe (17) durch einen Deckel (26) an den zweiten Endbereich des Zylinders (21) angeschlossen werden.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, gekennzeichnet dadurch, daß der zweite Endbereich des Zylinders (21) mit Gewinden (27) zum Anschluß der mit Gewinde versehenen Teile der Entladungsröhre (25) und des Deckels (26) an den genannten Endbereich ausgerüstet ist.
4. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Zuführvorrichtung (20) einen verschiebbaren Kolben (23) aufweist, der geeignet ist, in einen Raum (22) mit der Mischung (19) hineinbewegt zu werden und die Mischung daraus hinauszupressen, und wobei das Mischen der genannten Mischung in dem Raum (22) stattfindet, während der Raum (22) an die Vakuumquelle angeschlossen ist, die in dem Raum (22) das genannte Vakuum erzeugt, gekennzeichnet dadurch, daß die Vakuumquelle eine Vakuumpumpe (17) ist, die dazu dient, auch in einem Raum (35) außerhalb des Kolbens (23) das genannte Vakuum zu erzeugen, während sie gleichzeitig das genannte Vakuum im Raum (22) innerhalb des Kolbens erzeugt, wobei der Raum (35) durch die Außenseite des Kolbens und eine Haltevorrichtung (28) zum Halten der Zuführvorrichtung (20) während des Mischvorgangs definiert ist.
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