DE3854067T2

DE3854067T2 - Saugdrainage-knochenschraube.

Info

Publication number: DE3854067T2
Application number: DE3854067T
Authority: DE
Inventors: Klaus Prof Dr Med Draenert
Original assignee: Individual
Current assignee: Thurgauer Kantonalbank Weinfelden Ch
Priority date: 1987-02-20
Filing date: 1988-02-19
Publication date: 1996-01-25
Anticipated expiration: 2008-02-20
Also published as: EP0305417A1; ATE124235T1; US5192282A; DE3854067D1; JPH01502402A; JP2935708B2; WO1988006023A1; EP0305417B1; US5047030A

Description

Die Erfindung betrifft eine Knochenschraube, die im Knochen in einer festen und vakuumdichten Weise verankert werden kann, und die Verwendung der Knochenschraube beim Applizieren van Knochenzemt und als Arzneistoffträgersystem (drug delivery system).
In der arthroplastischen Chirurgie werden die meisten Implantate unter Verwendung von sogenanntem Knochenzement in das knöcherne Bett eingesetzt. Dieser Knochenzement besteht üblicherweise aus Polvmethylmethacrylat oder verwandten Verbindungen. Der Knochenzement kann jedoch nur in die Wabenstrukturen des Knochens eindringen, wenn sie sauber und frei von Fettmark und Zellbestandteilen sind.
Im Stand der Technik wurde deshalb versucht, das Knochenbett zu spülen und den Knochenzement unter Druck zu applizieren. Diese Technik, die auch als "Knochenspül- und Hochdrucktechnik" bezeichnet wird, wurde üblicherweise beim Applizieren von Knochenzement mit niedriger Viskosität verwendet.
Diese Technik führte jedoch zu einer Reihe von Zwischenfällen, die tödlich endeten. Sowohl Studien an Tieren als auch klinische Untersuchungen zeigten, daß eine Erhöhung des intramedullären Drucks zu reflektorischem Herzstillstand führen kann, und daß auch tödliche Fett- und Knochenmarkembolien auftreten können. Außerdem war dieses Verfahren nicht dabei erfolgreich, das knöcherne Bett frei von Blut zu halten. Im Gegenteil floß das Blut, in Abhängigkeit vom Blutdruck, in das knöcherne Bett und vermischte sich mit dem Knochenzement, wodurch dessen Eigenschaften stark verschlechtert wurden; dies geschah jedesmal, wenn der intramedulläre Druck (IMP) unter das Blutdruckniveau absank.
Es wurden auch Versuche gemacht, den in Kliniken verwendeten Knochenzement durch mechanische Stabilisierung und Vorverdichtung zu verbessern. Diese Verbesserung kann jedoch bei der Zementiertechnik nur vollständig erfolgreich sein, wenn die erzielte Materialverfestigung des Knochenzements in das knöcherne Bett des Patienten übertragen werden kann, ohne dessen Leben zu gefährden.
GB-A-2 157 177 offenbart eine zum Verringern von Knochenspalten geeignete Hüftschraube, die darauf abzielt, die innere Fixierung von Hüftbrüchen zu erhöhen, indem ein fixierender Zement durch die Schraube eingeführt wird. Diese Schraube weist einen länglichen Körper auf und hat entlang eines ihrer Abschnitte ein äußeres Schraubgeweinde. Die Schraube weist auch eine Bohrung auf, die sich durch die Schraube hindurch erstreckt, und mehrere Fenestrierungen im Körper der Schraube, welche die Bohrung und das Äußere der Schraube miteinander verbinden. Die Bohrung und die Fenestrierungen werden für die Extrusion von Knochenzement verwendet, um die Knochenstruktur in dem die Schraube umgebenden Bereich zu verstärken. GB-A-2 157 177 lehrt eine gleitende oder kollabierbare Hüftschraubenanordnung, die zusätzlich Fenestrierungen zur Injektion von Knochenzement aufweist.
US-A-3 112 743 betrifft ein Verfahren zur Behandlung von Knochenbrüchen und offenbart ein Verfahren zum Stabilisieren eines gebrochenen Langknochens, welches die folgenden Schritte aufweist: Festlegen und Immobilisieren des Knochens, Öffnen der Cortex des Knochens zum Zugang zur Markhöhle des Knochens an Punkten auf gegenüberliegenden Seiten der Bruchstelle und von dieser beabstandet, progressives Mischen eines viskösen, schnell aushärtenden Kunststoffes und Injizieren des Kunststoffs in die Markhöhle durch die Öffnung an einem Punkt, um den Inhalt der Markhöhle durch die Öffnung an dem jenseits der Bruchstelle befindlichen anderen Punkt herauszudrücken und ihn durch den Kunststoff zu ersetzen. US-A-3 112 743 offenbart auch eine Vorrichtung zur Verwendung bei der Durchführung dieses Verfahrens.
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, eine Knochenschraube bereitzustellen, die es erlaubt, Knochenzement tief und in einer artefaktfreien Weise um die Prothese zu applizieren, ohne das Leben des Patienten zu gefährden.
Es ist eine weitere Aufgabe der Erfindung, eine Knochenschraube bereitzustellen, die fest in dem Knochen verankert werden kann und eine Drainage des Markkanals erlaubt, während der Knochenzement appliziert wird.
Es ist eine weitere Aufgabe der Erfindung, eine Knochenschraube bereitzustellen&sub1; die als Arzneistoffträgersystem verwendet werden kann.
Diese Aufgaben werden durch die Knochenschraube gemäß Anspruch 1 gelöst.
Die Erfindung stellt eine Knochenschraube bereit, die es erlaubt, den Boden und/oder das Dach des Verankerungsbetts zu drainieren, wodurch das Bett blutfrei wird. Wie von der ASIF (Association for Studying Internal Fixation) bekannt, können herkömmliche Knochenschrauben, deren Gewinde an die individuelle Lastübertragung angepaßt worden ist, ein dichtes Abdichten des Knochenkanals erzielen. Dies kann sowohl mit vorgeschnittenen Gewinden als auch mit Schneidschrauben erreicht werden. Die erfindungsgemäße Knochenschraube weist einen in Axialrichtung durchgehenden Längskanal bzw. eine Längsbohrung in ihrem Innern auf und ist zur Aufnahme einer Vakuumleitung in geeigneter Weise geeignet, vorzugsweise in der Nähe des Schraubenkopfs. Somit ist es möglich, Blut und Fett aus dem Knochenkanal und den ihn umgebenden Bereich durch den Längskanal der Knochenschraube zu saugen.
Die Erfindung stellt auch eine Knochenschraube bereit, die in dem Knochen in fester und vakuumdichter Weise verankert werden kann und einen kontinuierlichen Längskanal in ihrem Innern aufweist.
Erfindungsgemäß kann die Knochenschraube zum Saugen von Blut, Fett oder Knochenmark aus dem Knochenkanal und dem ihn umgebenden Bereich verwendet werden, insbesondere beim Arbeiten mit Knochenzement in der arthroplastischen Chirurgie. Die erfindungsgemäße Knochenschraube kann auch als Arzneistoffträgersystem bzw. "drug delivery system" verwendet werden, wobei das aktive Mittel vorzugsweise ein Antibiotikum in einer Trägersubstanz oder ein cytostatischer Arzneistoff ist. Durch Verwendung von zwei kanülierten Schrauben, eine zur Drainage und die andere zur Perfusion, ist es möglich, eine Arzneistoffperfusionstechnik durchzuführen, beispielsweise, um eine Metastase in dem Knochen lokal zu behandeln.
Mit der erfindungsgemäßen Knochenschraube ist es möglich, den Knochenkanal unter Vakuum mit Knochenzement zu füllen. Es ist absolut erforderlich, die Spongiosa mit Knochenzement in denjenigen Bereichen zu füllen, in denen sie unter Last steht, um das Gerüst gegen eine Deformation zu verstärken. Das distale Drainieren und Trocknen des knöchernen Betts und das Verfahren zum tiefen Einsaugen des Knochenzements in den Femur erlaubt ein vollständiges und artefaktfreies Füllen des Zements um die Prothese. Sobald der Markkanal gefüllt ist, wird die proximale metaphysäre Spongiosa separat drainiert. Aufgrund ihrer Morphologie muß die Spongiosa von innen her über Bohrkanäle geöffnet werden, so daß die Spongiosawaben bis zum Niveau der kompakten Substanz mit Zement gefüllt werden können und dadurch fast vollständig gegen eine Deformation verstärkt werden können. Das Knochenmark wird durch einen cortico-spongiösen Plug, welcher als Filter wirkt, daran gehindert, durch die Saugspritze der Knochenschraube abgesaugt zu werden. Wenn die Markhöhle geöffnet ist, wird der Plug entfernt und nach distal verschoben. Durch Verwendung der erfindungsgemäßen Knochenschraube mit ihrem Längskanal ist es möglich, die proximalen Spongiosawaben durch Öffnungskanäle und unter mäßigem Druck und vollständiger Druckentlastung mittels des angewandten Vakuums zu füllen. In diesem Fall beträgt der auf den Markkanal angewandte Absolutdruck beispielsweise 100 bis 150 mbar.
Durch das während der Drainage aufgebaute Vakuum wird der Knochenzement tief in die Knochenkanäle eingesaugt und enthält keine Luftblasen. Infolgedessen besteht das erhaltene Knochenbett aus hochkompaktem Material.
Die erfindungsgemäße Knochenschraube weist vorzugsweise eine oder mehrere Querkanäle auf, vorzugsweise zwei bis neun, besonders bevorzugt vier bis sechs, die mit dem Längskanal in Kontakt stehen, sich vorzugsweise etwa in Radialrichtung der Schraube erstrecken und nach außen offen sind. Dies führt zu einer weiteren Verbesserung in der Wirkung des Unterdrucks, insbesondere wenn der Durchmesser der radialen Kanäle abnimmt, je größer ihr Abstand von der Schraubenspitze ist.
Das Gewinde der Schraube ist als Gewindeschneidschraube ausgebildet, vorzugsweise als selbstschneidende Gewindeschraube. Im Bereich der ersten drei Gewindewindungen erstreckt sich die Schraube konisch zu ihrer Spitze hin. Die ersten drei Windungen sind als Gewindeschneider mit Kanälen zur Spanentfernung ausgebildet und schneiden das Gewinde in den Knochen. Dies führt zu einer besonders dichten Abdichtung des Knochens.
Die Abmessungen der Knochenschraube variieren entsprechend ihrer Verwendung. Bei Verwendung als kanülierte Knochenschraube im Trochanter major und der Markhöhle des Femur, insbesondere zum Anwenden eines Vakuums auf Knochenzement in dem Knochen, weist die Schraube vorzugsweise einen Außendurchmesser von-etwa 5 bis 6,5 mm, besonders vorzugt 5,8 mm, einen Kernlochdurchmesser von etwa 4 bis 5 mm, besonders bevorzugt 4,5 mm, eine Gewindelänge von 15 bis 25 mm, besonders bevorzugt 20 mm, und eine Ganghöhe (Steigung) von 1,5 bis 2,5 mm, besonders bevorzugt 2 mm auf. Das Gewinde ist vorzugsweise ein Verschlußgewinde oder Sägezahngewinde, wobei die Sägezähne des Gewindes gegenüber der Längsachse um einen Winkel von vorzugsweise etwa 45º geneigt sind. Der Durchmesser des inneren Längskanals oder der inneren Längsbohrung beträgt etwa 2,5 bis 3,5 mm, vorzugsweise 3 mm.
Wenn die kanülierte Knochenschraube bei Infusions-, Transfusions- und Perfusionstechniken verwendet wird, beträgt der Durchmesser des inneren Längskanals bzw. der Bohrung vorzugsweise etwa 1 bis 3 mm, besonders bevorzugt zwischen etwa 1,5 und 2,5 mm. Dementsprechend können die anderen Abmessungen der Schraube kleiner sein, als wenn die Schraube zum Applizieren eines Vakuums zum Saugen von Knochenzement in den Knochen verwendet wird.
Wenn die kanülierte Knochenschraube als Arzneistoffträgersystem bzw. drug delivery system verwendet wird, beträgt der Durchmesser des inneren Längskanals oder der Bohrung vorzugsweise etwa 6 bis 10 mm, besonders bevorzugt etwa 8 mm. Bei dieser Technik weist der Arzneistoff vorzugsweise zylindrische Form auf, und sein Durchmesser ist an den Durchmesser des inneren Längskanals der Schraube angepaßt, wodurch der Arzneistoff durch den Kanal von außen nach innen gedrückt werden kann, wo er appliziert wird.
Die Schraube weist vorzugsweise ein rohrförmiges Teil mit einer Länge von etwa 150 bis 250 mm, vorzugsweise etwa 200 mm auf, das an dem Gewindeabschnitt befestigt ist, wobei sich der innere Längskanal der Schraube durch dieses Teil erstreckt. Am hinteren Ende des rohrförmigen Teils ist mittels einer Feder und einer Stellschraube ein entfernbarer Griff befestigt, mit dem die Knochenschraube in den Knochen geschraubt werden kann. Ferner ist an dieser Stelle auch ein Verbindungsstück vorgesehen, das zur Aufnahme einer Vakuumleitung geeignet ist, die zu einer sterilisierbaren Pumpe führt.
Die Schraube besteht vorzugsweise aus einem extrem reinen chirurgischen Stahl, beispielsweise V4A-Stahl, oder aus Titan oder einer Titan-Legierung.
Wenn die Knochenschraube im Körper verbleiben soll, sollte mindestens ein Teil der Schraube, vorzugsweise die ganze Schraube, aus einem resorbierbaren Material hergestellt sein. Dieses Material ist vorzugsweise ein Kunststoffmaterial oder ein vollständig resorbierbares Material. Derartige Materialien sind beispielsweise in EP-A-0 204 786 beschrieben. Beispiele für derartige Materialien sind Polylactid, Polyglykolid oder eine andere Polyaminosäure. Das Material kann aus einem Verbund aus einer resorbierbaren Matrix und einem Füller hergestellt sein, wobei der Füller vorzugsweise ein gesintertes Hydroxylapatit oder Tricalciumphosphat oder eine fein dispergierte Calciumphosphat-Verbindung ist.
Bei Verwendung als Arzneistoffträgersystem oder drug delivery system wird vorzugsweise ein an der Außenseite angeordneter Plug oder Stopfen verwendet, um den Längskanal der Schraube hermetisch abzudichten, sobald der Arzneistoff eingeführt worden ist.
Zur Gewichtsverringerung besteht der Handgriff vorzugsweise aus Al oder einer Al-Legierung.
Die folgenden Zeichnungen und Beispiele erläutern die Erfindung im Detail.
Figur 1 ist ein Querschnitt einer ersten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Knochenschraube;
Figur 2 ist eine teilweise geschnittene zweite Ausführungsform der erfindungsgemäßen Knochenschraube;
Figur 3 zeigt die Anordnung einer erfindungsgemäßen Knochenschraube zum Drainieren des Markkanals des Femur;
Figur 4 zeigt die Anordnung von zwei erfindungsgemäßen Knochenschrauben im Trochanter major und dem Markkanal des Femur; und
Figur 5 zeigt eine perspektivische Ansicht der Anordnung von zwei erfindungsgemäßen, für Perfusionszwecke verwendeten Knochenschrauben.
Figur 1 zeigt eine erste einfache Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Knochenschraube 1. Die Schraube 1 weist ein Außengewinde 2 auf, welches als Sägezahngewinde ausgebildet ist, wobei die Vorderkante der Sägezähne gegenüber der Längsachse der Schraube um einen Winkel von etwa 45º geneigt ist. Das Innere der Schraube 1 weist einen kontinuierlichen Längskanal 3 und mehrere sich radial erstreckende Querkanäle 4 auf, die mit dem Längskanal 3 in Kontakt stehen. Es ist möglich, eine Vakuumpumpe über eine Leitung im Bereich um den Schraubenkopf 5 in geeigneter Weise anzuschließen. Um das Vakuum in gleichmäßiger Weise applizieren zu können, nimmt der Durchmesser der Querkanäle zu, je größer ihr Abstand vom Kopf 5 der Schraube ist, wo die Vakuumpumpe angeschlossen ist.
Die Knochenschraube 10 gemäß Figur 2A weist einen Gewindeabschnitt 12 an ihrem Vorderende und ein rohrförmiges Teil 14 auf. Die Gesamtlänge l beträgt etwa 120 mm, die Länge lG etwa 20 mm. Der Außendurchmesser da des Gewindes beträgt etwa 5,8 mm, während der Kerndurchmesser etwa 4,5 mm beträgt. Über die vollständige Länge der Knochenschraube 10 erstreckt sich ein durchgehender innerer Längskanal 15, dessen Durchmesser di etwa 3 mm beträgt. Die Spitze des Gewindes ist als Gewindeschneider ausgebildet. Zu diesem Zweck verjüngt sich die Spitze 16 des Gewindeabschnitts 12 mit einem Winkel α von etwa 5 bis 10º, vorzugsweise etwa 70, und die ersten drei Gewindeumdrehungen des Gewindeabschnitts sind als Schneider ausgebildet. Außerdem sind Kanäle zur Spanentfernung vorgesehen. Eine Hülse 18 mit einer Nut 20 ist am hinteren Ende des rohrförmigen Abschnitts 14 vorgesehen. Ein (nicht gezeigter) Griff wird auf die Hülse 18 montiert, wobei der Griff über eine Feder mit einer Stellschraube gesichert ist, die mit der Nut 20 in Eingriff kommt. Ferner ist am hinteren Ende der Knochenschraube 10 ein Verbindungsstück 22 für eine (nicht dargestellte) Vakuumleitung vorgesehen, welche zu einer Vakuumpumpe führt. Figur 28 zeigt einen vergrößerten Teil des Gewindeabschnitts 12, wobei die Gewindegänge 13 als Sägezähne ausgebildet sind. Die Kanten der Zähne sind um einen Winkel von etwa 45º bzw. 87º bezüglich der Schraubenachse geneigt.
Figur 3 zeigt die Anordnung einer erfindungsgemäßen Knochenschraube 10 zum Drainieren des Markkanals des Femur. Diese Technik wird in den Beispielen näher erläutert. Figur 3 zeigt den Griff 24 am hinteren Ende der Schraube, durch welchen die Schraube 10 gedreht wird. Die Vakuumleitung 26, wie sie zu der Pumpe führt, ist auf dem Verbindungsstück 22 am hinteren Ende der Schraube 10 montiert. Figur 3 zeigt auch, daß die Schraube 10 in einen cortico-spongiösen Plug 28 in dem Femur 30 unterhalb einer Prothese 32 eingeführt ist.
Figur 4 ist eine systematische Darstellung einer zur distalen Drainage des Markkanals des Femur 30 eingeführten kanülierten Knochenschraube 1' und einer in den Trochanter major proximal eingeführten kanülierten Knochenschraube 1. Diese Technik wird ebenfalls in den Beispielen näher erläutert. Figur 4 zeigt einen Querschnitt der proximalen Knochenschraube 1 und eine Seitenansicht der in den cortico-spongiösen Plug 28 eingeführten distalen Knochenschraube 1'.
Die nachfolgenden BeisPiele erläutern die Erfindung:

Beispiel 1

Um die Art und Weise zu demonstrieren, wie der Femur drainiert wird, wird ein Experiment durchgeführt, bei dem der angegriffene, von weichem Gewebe freie Femur und sein Kanalsystem derart in eine Folie eingeschweißt werden, daß der den Femur umgebende Bereich evakuiert werden kann. Der Femur wird dann mit Farbstoff gefüllt, wonach periostal ein Vakuum an die Folie angelegt und die Zeit notiert wird, die der Farbstoff dazu benötigt, aus dem Markkanal auszutreten und über ein Rohr in einen Sammelbehälter zu gelangen. Es wurde gezeigt, daß der Farbstoff innerhalb von drei Sekunden nur über das entlang der linea aspera angeordnete Kanalsystem aus dem Markkanal herausgesaugt wird. Für das verbleibende Experiment genügt es, den metaphysären Bereich des Femur und der linea aspera mit einem transparentem Lack abzudichten, um ein hohes Vakuum in dem Markkanal zu erhalten. Eine kanülierte Knochenschraube wird danach anterolateral 2 cm unterhalb der Stelle, die der Spitze der implantierten Metallprothese entspricht, in den Femur eingeführt. Der Prozeß der Evakuierung wird über den Längskanal der Knochenschraube durchgeführt mit dem Ergebnis, daß sich ein Vakuum mit einem Absolutdruck von etwa 100 bis 150 mbar bildet. Der Femur wird danach proximal mit Silikongummi abgedichtet und der Knochenzement wird von proximal in distaler Richtung appliziert. Danach wird eine Kunststoffnachbildung einer Müller- Standardprothese eingeführt, wobei eine feuchte Kompresse dazu verwendet wird, zu verhindern, daß der Knochenzement proximal herausgedrückt wird. In einem zweiten Experiment wird eine Drainage in mehreren Femora gleichzeitig sowohl distal als auch proximal durchgeführt. In diesem Fall wird die proximale kanülierte Knochenschraube lateral am Trochanter major in Richtung des Trochanter minor seitlich eingeführt. Die Evakuierung wird in beiden Schrauben mit der gleichen Stärke durchgeführt. Das Füllen und das Einführen der Prothese wird in der gleichen Weise durchgeführt.
Die Ergebnisse dieser Experimente zeigen, daß die distale Applikation eines Vakuums zu einer "wasserdichten" Knochenzementfüllung vom Bereich des Schafts bis zu dem Übergang zur Metaphyse führt. In demjenigen Bereich, in dem ein tiefes Eindringen des Knochenzements in das Spongiosagerüst angestrebt wird, dringt der Knochenzement jedoch nicht weiter in das Spongiosagerüst ein, als er es allein aufgrund des durch die Prothese ausgeübten Drucks ohne das Anlegen eines Vakuums getan hätte.
Bei der letzten experimentellen Anordnung mit Vakuum in der proximalen Metaphyse tritt eine Shunt-Bildung bzw. ein Nebenschluß in Form eines Luftkanals entlang des Schafts der Prothese zwischen dem proximalen und distalen Vakuum auf, nachdem der Knochenzement appliziert wurde. Die größere Saugkraft findet sich auf der distalen Seite. Dies führt zu dem Schluß, daß die proximale kanülierte Schraube eine wesentlich kleinere Saugwirkung auf den Markkanal ausübt als die distale Schraube, die sich direkt in den Markkanal erstreckt.

Beispiel 2

In einer experimentellen Anordnung wird die Abnahme des Vakuums in der proximalen Metaphyse gemessen, nachdem ein Vakuum distal an den Markkanal angelegt wurde. Sieben Cberflächenbohrlöcher werden am Trochanter minor, am femoralen Schenkelsporn und am Trochanter entlang des dorsalen, medialen, vorderen und lateralen Umfangs gebohrt. Durch diese Löcher werden in Stufen von 5 mm in Richtung des Markkanals mit Meßsonden geschoben. Diese Messungen werden unabhängig bei allen drei Niveaus durchgeführt. Nach Abschluß der Messungen werden die Bohrlöcher wieder mit einem Kunststoffmaterial gefüllt. Diese Messungen zeigen interessante und überraschende Ergebnisse. Sie sind außerordentlich informativ bezüglich der Applikation von Zement unter hohem Druck, können aber durch die Entwicklung und das Wachstumsmuster des Knochens erklärt werden.
Die proximale Metaphyse ist durch die Tatsache gekennzeichnet, daß das Vakuum ausgehend von dem Markkanal bis zu der metaphysären Kompakta rasch auf einen Wert von etwa Atmosphärendruck abnimmt, d. h. die Markräume der Spongiosa werden nicht in der Richtung des Markkanals drainiert, sondern in der Richtung des Periost.
Die Wirkung des hohen Vakuums auf den Koronarkreislauf wird in Tierexperimenten untersucht. Zu Beginn wird ein Vakuum mit 100 mbar Absolutdruck über einen Öffnungskanal in der Patellaspalte eines Tieres über eine kanülierte Knochenschraube angelegt, welche in vakuumdichter Weise in den Knochen eingeführt wurde. Die Atmungs- und Pulsgeschwindigkeit werden überwacht. Die Verbindungen zwischen den Waben des Markraums werden in Richtung auf den Markkanal immer enger und in Richtung auf das Periost immer breiter. Die Messungen zeigen eine typische Zunahme des Drucks vom Markkanal zur Kompakta.

Beispiel 3

Um die Zementiertechnik in der proximalen Metaphyse des Femur zu untersuchen, werden in einer weiteren Reihe von Experimenten mehrere Femora vom Markkanal her durch Bohren von drei medialen und drei medio-dorsalen Löchern mit einem 6mm- Bohrer geöffnet. Danach wird eine kanülierte Knochenschraube in den Trochanter major eingeführt, welche sich in Richtung auf den Trochanter minor erstreckt. Wie in den vorhergehenden Beispielen wird eine kanülierte Knochenschraube anterolateral in den Rindenknochen 2 cm distal von der Prothesenspitze eingeführt. Die distale Schraube wird in einem cortico-spongiösen Plug plaziert, um sicherzustellen, daß der distale und proximale Markkanal mittels eines Spongiosafilters von der Schraube abgegrenzt bleibt. Anstelle des cortico-spongiösen Plug kann ein synthetisches oder auf andere Weise hergestelltes Filter oder Plug verwendet werden. Der Knochen wird mit unter Vakuum gemischtem Palacos R Zement gefüllt. Vor der Applikation werden der Knochenzement und die Mischbehälter auf 1ºC gekühlt. Die Temperatur des Gemisches bei Applikation in den Femur beträgt zwischen 18 und 22ºC. Der Femur wird proximal mit Silikongummi abgedichtet. Nach Vorkomprimierung oder Vorverdichtung wird der Knochenzement zu Beginn der 4. Minute der Mischphase in den Femur appliziert. Der Knochenzement wird durch das über die distale, kanülierte Knochenschraube angelegte Vakuum tief in den Femur hineingesaugt. Nachdem die Prothesenkomponente eingeführt wurde, wird die distale Vakuumleitung abgeklemmt, und das Vakuum wird proximal angelegt. Der Silikongummi hindert den Knochenzement daran, herausgepreßt zu werden. Das Vakuum bleibt in der Metaphyse wirksam, bis der Knochenzement ausgehärtet ist.
Die Präparate werden aufgesägt. Sie zeigen, daß die distalen Segmente des Markkanals der proximalen Hälfte des Femur vollständig mit dem Knochenzement gefüllt sind, und daß die peripheren Spongiosa-Waben vollständig durch Knochenzement verstärkt sind. Proximal ist der Zement bis zur calcar femoris (femuraler Schenkelsporn) vorgedrungen, lateral ist er etwa 4 bis 5mm tief in das Gerüst des Spongiosaknochens eingedrungen.
Der Vergleich zwischen dem Füllen von proximaler nach distaler Richtung und dem Füllen von distaler nach proximaler Richtung unter Verwendung einer Düse zeigt, daß nur mit distalem Saugen und proximaler Applikation des Knochenzements die Spongiosawaben gefüllt und das Untermischen von Blut verhindert werden kann. Bei den anderen Applikationsmethoden wird Flüssigkeit entlang der Grenzfläche von distal nach proximal gedrückt, und sehr oft wird die Flüssigkeit, in Abhängigkeit von der Viskosität des Knochenzements, in die Zementmasse hineingedrückt, wodurch Laminierung und die Bildung von Hämatozysten verursacht werden. Dies verringert andererseits in starken Maße die Stabilität des Knochenzements.

Beispiel 4

Die Wirkung des hohen Vakuums auf den Koronarkreislauf wird in Tierexperimenten untersucht. Zu Beginn wird ein Vakuum mit 100 mbar Absolutdruck über einen Öffungskanal in der Patellaspalte eines Tieres über eine kanülierte Knochenschraube angelegt, die in vakuumdichter Weise in den Knochen eingeführt worden ist. Die Alemgeschwindigkeit und die Pulsfrequenz werden überwacht.
Es zeigt sich, daß kein Blut aus den Kanälen herausgesaugt wird, sobald eine kleine Menge des Inhalts des Markraums abgesaugt worden ist. Die Atemgeschwindigkeit und die Pulsfreguenz bleiben vollständig unverändert.

Beispiel 5

Weitere Experimente zeigen, daß zur Behandlung von Knochenreizungen eine zentripetale Applikation über die kanülierte Knochenschraube angewandt werden kann. Es zeigt sich, daß über einen gewissen Zeitraum in einer Matrix in den Kanälen der Schraube angeordnete aktive Mittel außerordentlich hohe Konzentrationen am Applikationsort erreichen können. Da die Knochenschraube den Knochen in einer hermetischen Weise abdichtet, kann die aktive Substanz nicht retrograd verlorengehen. Außerdem ist eine präzise Einführung der Schraube möglich. Die erfindungsgemäße Knochenschraube kann somit auch als Arzneistoffträgersystem ("drug delivery system") verwendet werden.

Beispiel 6

Die erfindungsgemäße Knochenschraube kann auch für eine außerordentlich effektive lokale Behandlung verwendet werden, wie sie beispielsweise bei Knochenmarkentzündungen oder Knochentumoren angewandt wird. Die erste kanülierte Schraube wird zum Applizieren eines Arzneistoffs in hohen Konzentrationen direkt im oder in unmittelbarer Nähe des Krankheitsherdes verwendet, und die zweite kanülierte Schraube wird zum Absaugen der Perfusionsflüssigkeit in der Nähe des Krankheitsherdes verwendet, um ein Eindringen des Arzneistoffes in den Kreislauf zu verhindern.
Figur 5 zeigt eine perspektivische Ansicht einer derartigen Anordnung. In Figur sind zwei kanülierte Schrauben 10 nahe oberhalb und unterhalb einer Metastase 40 in dem Femur 30 angeordnet. Die zwei Schrauben 10 sind vorzugsweise in verschiedenen Richtungen eingeführt, vorzugsweise unter einem Winkel von 90 bis 180º zueinander. Die Perfusionsflüssigkeit oder der Arzneistoff wird über die untere Knochenschraube appliziert und wird durch den Längskanal der oberen Knochenschraube gesaugt, welche mit einer (nicht gezeigten) Vakuumleitung verbunden ist. Der Pfeil 42 zeigt die Strömung der Perfusionsflüssigkeit. Eine derartige Perfusion kann über mehrere Tage angewandt werden. Um ihre Einführung zu erleichtern, kann die Spitze der erfindungsgemäßen Knochenschraube zusätzlich einen selbstschneidenden Bohrer aufweisen.

Claims

1. Knochenschraube (1, 10), welche als Gewindeschneidschraube ausgebildet ist und ein Gewinde (2, 12) aufweist, um fest in dem Knochen in einer vakuumdichten Weise verankert zu werden, wobei die Knochenschraube in ihrem Innern eine durchgehende Längsbohrung (3, 15) hat und ein Verbindungsstück (5, 22) aufweist, das zum Aufnehmen einer Vakuumleitung geeignet ist.

2. Knochenschraube gemäß Anspruch 1, welche eine oder mehrere Querbohrungen (4) aufweist, die mit der Längsbohrung (3, 15) in Verbindung stehen.

3. Knochenschraube gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei die Schraube aus einem extrem reinen chirurgischen Stahl oder aus Titan oder einer Titanlegierung besteht.

4. Knochenschraube gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei mindestens ein Teil der Schraube aus einem resorbierbaren Material besteht.

5. Knochenschraube gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Knochenschraube einen Außendurchmesser von etwa 5 bis 6,5 mm, einen Kerndurchmesser von etwa 4 bis 5 mm, eine Gewindesteigung von etwa 1,5 bis 2,5 mm und eine Gewindelänge von etwa 15 bis 25 mm aufweist.

6. Knochenschraube gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Längsbohrung (3, 15) einen Durchmesser von etwa 2,5 bis 3,5 mm aufweist.

7. Knochenschraube gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Schraube einen entfernbaren Griff (24) aufweist.

8. Knochenschraube gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Schraube mit ihren Abmessungen zur Verwendung beim Saugen von Blut, Fett und Knochenmark aus dem Knochenkanal und seiner Umgebung und zur Saugdrainage bei der Knochenzementapplikation geeignet ist.

9. Knochenschraube gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Schraube mit ihren Abmessungen zur Verwendung bei Infusions-, Transfusions- und Perfusionsverfahren geeignet ist.

10. Knochenschraube gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Schraube mit ihren Abmessungen zur Verwendung als Arzneistoffträgersystem ("drug delivery system") geeignet ist.

11. Knochenschraube gemäß Anspruch 10, welche ferner einen Plug zum Verschließen der Längsbohrung am Schraubenkopf aufweist.