DE4022986C2

DE4022986C2 - Vorrichtung zur Applikation von Knochenzement

Info

Publication number: DE4022986C2
Application number: DE19904022986
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1990-07-19
Filing date: 1990-07-19
Publication date: 2002-10-24
Anticipated expiration: 2010-07-20
Also published as: DE4022986A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Applikation von Kno chenzement, die einen Zylinder sowie einen in Richtung seiner Längsachse verschieblich im Bereich des Zylinders gelagerten, eine Knochenzementkartusche beaufschlagenden Hauptkolben aufweist, zu dessen Ansteuerung eine Dosiereinrichtung vorgesehen ist.

Derartige Vorrichtungen werden verwendet, um zu implantierende Prothesenteile im Bereich eines diese aufnehmenden Knochens zu be festigen. Fertig zubereiteter Knochenzement wird dazu in der Regel in einer Kartusche angeordnet und entsprechend dem jeweiligen Be darf aus der Kartusche in einen Schnorchel hineingedrückt, der den Knochenzement in den Bereich des zu befestigenden Prothesenteiles leitet. Bekannte Zuteilvorrichtungen weisen den Nachteil auf, daß eine externe Energieversorgung, beispielsweise eine Druckluft- oder Hydraulikversorgung, vorgesehen ist, die die benötigte Ener gie über Leitungen der Zuteilvorrichtung zuführt. Bei Verwendung derartiger Vorrichtungen im Bereich von offenen Wunden liegt ein erhebliches Problem in der Gewährleistung der erforderlichen Ste rilität, da die jeweiligen Zuleitungen nur äußerst aufwendig keim frei zu halten sind. Andere bekannte Vorrichtungen erfordern zur Dosierung des Knochenzementes einen erheblichen Kraftaufwand, da sie keine externe Energieversorgung aufweisen und die Bedienung unmittelbar über einen Handhebel erfolgt. Darüber hinaus ist eine Feindosierung mit derartigen Vorrichtungen nur unzulänglich mög lich.

Aus der DE 28 14 353 A1 ist eine Knochenzementspritze bekannt ge worden, bei der mit Hilfe eines mechanisch bewegbaren Kolbens aus einem Lauf Knochenzementmasse an eine bestimmte Stelle eines Kno chens gespritzt werden kann. Zu diesem Zwecke wird der Kolben mit Hilfe eines verschwenkbaren Hebels in Richtung auf eine Ausfüll öffnung des Laufes bewegt. Dieser verschwenkbare Hebel greift in eine Verzahnung einer Kolbenstange ein, die den Kolben beim Ver schwenken des Hebels in Richtung auf die Ausfüllöffnung voran treibt.

Bei dieser Knochenzementspritze baut sich innerhalb des im Lauf gespeicherten Knochenzements durch das Bewegen des Handhebels eine Druckspitze auf, die sich mehr oder minder unbeeinflußbar durch die Ausfüllöffnung des Laufes ausgleicht. Auf diese Weise kann mit Hilfe des Handhebels eine unmittelbare Dosierung des Knochenzemen tes nicht stattfinden, da abhängig von der jeweiligen Konsistenz des Knochenzementes bei einer Bewegung des Handhebels mehr oder minder große Mengen des Knochenzementes aus der Zuteilöffnung des Laufes in Richtung auf den zu befüllenden Knochen herausbewegt werden. Entweder ist die dadurch geförderte Knochenzementmenge zu klein, um den gewünschten Zementiereffekt zu erzielen, oder sie ist zu groß, so daß sich der aus der Zuteilöffnung heraustretende Knochenzement unbeeinflußbar auch dort verteilt, wo der Knochenze ment lediglich störend wirkt.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Vorrichtung der einleitend genannten Art so zu verbessern, daß der sterile Knochenzement mit relativ geringem Kraftaufwand exakt dosiert wer den kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Dosier einrichtung ein Dosierventil aufweist, das mit einem Hydraulik flüssigkeit aufnehmenden Speicherzylinder verbunden ist, in den eine von einer über einen Handhebel betätigten Hydraulikpumpe be aufschlagte Druckzuführung einmündet.

Diese Vorrichtung erlaubt bei einem vergleichsweise kleinen Kraft aufwand eine gleichmäßige Dosierung des den Knochenzement in Rich tung auf die Applikationsstelle fördernden Druckes. Dadurch wird der Knochenzement ohne große Kraftanstrengung und aus diesem Grunde mit ruhig geführter Hand gleichmäßig aus dem Lauf austre tend an eine gewünschte Stelle appliziert. Weder entstehen aufgrund großer Kraftanstrengungen unruhige Bewegungen im Bereich der Mündung des Laufes, noch spritzt mit veränderlicher Vehemenz der Knochenzement aus dem Lauf in die Richtung der Applikationsstelle. Mit Hilfe dieser Dosiereinrichtung kann der Knochenzement je nach seiner Konsistenz so feinfühlig an der Applikationsstelle dosiert werden, daß er mit optimaler Genauigkeit für eine dauerhafte Ver bindung im Bereich der Applikationsstelle sorgt.

Durch die die Bedienkraft Verstärkende Kraftumleitung ist es mög lich, den Handhebel bedienfreundlich anzuordnen und durch Ausnut zung von Hebelkräften mit einer geringen Bedienkraft im Bereich des Hauptkolbens große den Knochenzement austreibende Antriebs kräfte bereitzustellen. Die Dosiervorrichtung kommt ohne externe Versorgungsleitungen aus und kann deshalb nach einer Demontage in einfacher Weise sterilisiert werden. Durch die Vermeidung externer Versorgungsleitungen ist die Dosiervorrichtung darüber hinaus leicht handhabbar und kann auch im Bereich von schlecht zugängli chen Operationsbereichen flexibel gehandhabt werden. Eine Behinde rung des Operateurs durch Versorgungsleitungen entfällt, darüber hinaus kann ein leichtes Baugewicht erzielt werden.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der Speicherkolben innerhalb eines Speicherzylinders federnd ge führt. Durch die Federkraft wird während des Dosiervorganges er forderliche Verstellenergie bereitgestellt. Bei einem Laden des Speicherzylinders mit Hydraulikflüssigkeit wird der Speicherkolben relativ zum Speicherzylinder verschoben und drückt das Federele ment zusammen. Durch eine geeignete Anordnung von Schwenkgelenken ist auch bei dieser hydraulischen Ausführungsform gewährleistet, daß zum Laden des Speicherzylinders nur geringe Bedienkräfte er forderlich sind, da diese über geeignet dimensionierte Hebel ein geleitet werden.

Weitere Einzelheiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden ausführlichen Beschreibung und den beigefügten Zeichnungen, in denen bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung beispielsweise veranschaulicht sind.

In den Zeichnungen zeigen:

Fig. 1: eine Seitenansicht einer pistolenförmig ausgebil deten Dosiervorrichtung mit hydraulischem Druck reservoir,

Fig. 2: eine Seitenansicht einer Dosiervorrichtung mit hydraulischem Druckreservoir und im Bereich eines Laufes angeordneter Hydraulikpumpe,

Fig. 3: ein hydraulisches Schaltbild der wesentlichen Bau elemente der Vorrichtung nach den Fig. 1 und 2,

Fig. 4: eine vergrößerte Darstellung eines im Bereich des Hauptkolbens angeordneten Rückschlagventils,

Fig. 5: eine vergrößerte Darstellung der Hydraulikpumpe,

Fig. 6: eine vergrößerte Darstellung eines mit einem Funktionswahlhebel verbindbaren Dreiwegeventils,

Fig. 7: eine andere Darstellung des Dreiwegeventils nach Fig. 6,

Fig. 8: eine Seitenansicht einer an die Dosiereinrichtung ankoppelbaren Kartusche sowie eines auf die Kar tusche aufsetzbaren Schnorchels,

Fig. 9: eine Seitenansicht eines Schnorchels mit zweistufi gem Schnorchelhals,

Fig. 10: eine prinzipielle Darstellung eines in eine zu implantierende Gelenkpfanne eingeführten Schnorchels.

Eine Vorrichtung zur Dosierung von Knochenzement besteht im we sentlichen aus einem Dosierzylinder (1), in dem in Richtung einer Längsachse (2) verschieblich ein Hauptkolben (3) gelagert ist. Der Dosierzylinder (1) ist innerhalb eines Laufes (4) eines pistolen förmigen Gehäuses (5) angeordnet. Zur Verstellung des Hauptkolbens (3) innerhalb des Dosierzylinders (1) ist eine Dosiereinrichtung (6) vorgesehen, die eine über einen Handhebel (7) einbringbare Be dienkraft einer diese verstärkenden und umleitenden Kraftumlenkung (8) zuführt.

Bei einer Ausbildung gemäß den Fig. 1 bis 7 ist die Kraftumlen kung (8) im wesentlichen aus einer Hydraulikpumpe (9) und einem Dosierventil (10) ausgebildet. Die Hydraulikpumpe (9) pumpt in ei nem Tank (11) bevorratete Hydraulikflüssigkeit (12) in den Bereich eines Speicherzylinders (16). Die Hydraulikpumpe (9) ist mit dem Speicherzylinder (16) über eine Druckzuführung (14) verbunden. In nerhalb des Speicherzylinders (16) ist ein Speicherkolben (15) be weglich gelagert, der mit Seitenwandungen (13) teleskopartig auf einem Sockel (17) geführt ist. In einem dem Sockel (17) abgewandten Bereich eines Innenraumes des Speicherzylinders (16) erstreckt sich ein Druckraum (19), der bereichsweise vom Speicherkolben (15) begrenzt ist. In einem dem Druckraum (19) ab gewandten Bereich des Innenraumes des Speicherzylinders (16) ist ein Basisraum (20) angeordnet, der ein den Speicherkolben (15) mit einer Gegenkraft beaufschlagendes Federelement (21) aufnimmt. Das Federelement (21) ist als eine Spiralfeder (22) ausgebildet, die sich im Bereich ihres einen Endes am Speicherkolben (15) und im Bereich ihres anderen Endes im Bereich einer dem Druckraum (19) abgewandt angeordneten Begrenzung des Speicherzylinders (16) ab stützt. Es ist aber auch möglich, andere Federelemente (21), bei spielsweise pneumatische Federn, vorzusehen. Der Basisraum (20) ist über eine Rücklaufleitung (23) mit dem Tank (11) verbunden. Der Speicherzylinder (16) ist im Bereich eines Griffes (24) des Gehäuses (5) angeordnet.

Der Handhebel (7) ist im Bereich eines Schwenkgelenkes (25) beweg lich gegenüber dem Gehäuse (5) gelagert. Der Handhebel (7) besteht aus einem der Hydraulikpumpe (9) zugewandten Hubschenkel (26) sowie einem Betätigungsschenkel (27). Der Betätigungsschenkel (27) ist im Bereich des Schwenkgelenkes (25) in den Hubschenkel (26) übergeleitet. Der Betätigungsschenkel (27) weist eine größere Längserstreckung als der Hubschenkel (26) auf. Insbesondere ist daran gedacht, ein Längenverhältnis von etwa 1 zu 3 vorzusehen. Der Hubschenkel (26) ist über ein Umlenkgestänge (28) mit einem Pumpenkolben (29) der Hydraulikpumpe (9) verbunden, der in einem Pumpenzylinder (30) beweglich geführt ist.

Die Hydraulikpumpe (9) ist als ein in den Tank (11) integriertes Bauelement ausgebildet. Es ist aber auch möglich, die Hydraulik pumpe (9) in einem Bereich unterhalb des Laufes (4) anzuordnen. Der Tank (11) ist im Bereich einer Überleitung des Laufes (4) in den Griff (24) angeordnet.

Das Dosierventil (10) weist einen Dosierhebel (31) auf. Zur Betriebsar teneinstellung ist im Bereich des Gehäuses (5) ein Funktionswahl hebel (33) angeordnet, der mit einem Dreiwegeventil (34) verbunden ist. Mit Hilfe des Dreiwegeventiles (34) ist es möglich, in einer Betriebsart den von der Hydraulikpumpe (9) erzeugten Druck zur Aufladung des Speicherzylinders (16) zu verwenden. In einer ande ren Betriebsart ist es möglich, den von der Hydraulikpumpe (9) er zeugten Druck unmittelbar dem Hauptkolben (3) zuzuführen. In einer Entlastungsbetriebsart kann in den Speicherzylinder (16) eingelas sener Druck abgeführt und somit das Federelement (21) entlastet werden.

Im Bereich der Hydraulikpumpe (9) sind Rückschlagventile (35, 36) angeordnet, die jeweils aus einer Feder (37) und einer Kugel (38) ausgebildet sind. Die Rückschlagventile (35, 36) ermöglichen ein Ansaugen von Hydraulikflüssigkeit (12) aus dem Tank (11), ohne eine Druckminderung im Bereich des Speicherzylinders (16) hervor zurufen. Bei einem Ausstoßhub des Pumpenkolbens (29) wird über die Rückschlagventile (35, 36) ein Rückströmen von Hydraulikflüssigkeit in den Tank (11) vermieden und die druckbeaufschlagte Hydraulik flüssigkeit (12) dem Speicherzylinder (16) zugeleitet. Im Bereich des Hauptkolbens (3) ist ein eine Rückströmung von Hydraulikflüssigkeit (12) verhinderndes Rückschlagventil (39) und im Bereich des dem Hauptkolben (3) zugewandten Anschlusses des Dreiwegeven tils (34) ein Rückschlagventil (40) angeordnet. Das Dreiwegeventil (34) ist als ein rotationsfähig in einem Sitz gelagerter Ventil körper (41) ausgebildet. Es ist aber auch möglich, ein mit Bohrun gen (42) versehenes verschiebliches Ventilelement (43) vorzusehen.

Im Bereich eines dem Griff (24) abgewandten Endes des Laufes (4) ist Kartuschenanschluß (44) angeordnet, der eine Ankopplung einer Knochenzement aufnehmenden Kartusche (45) ermöglicht. Die Kartu sche (45) besteht aus einer im wesentlichen zylindrischen Wandung (46) sowie einem relativ zur Wandung (46) verschieblichen Kartu schenboden (47). Im Bereich des Kartuschenbodens (47) ist eine Sollbruchstelle (48) angeordnet. Im Bereich eines dem Kartuschen boden (47) abgewandten Endes der Wandung (46) ist ein Schnorchel (49) vorgesehen, der aus einem Basiselement (50) sowie einem Schnorchelhals (51) ausgebildet ist. In dem Bereich des Schnor chelhalses (51) kann eine eine Längenanpassung des Schnorchels (49) zulassende Sollbruchstelle (52) vorgesehen sein. Darüber hin aus ist es möglich, den Schnorchel (49) aus Segmenten (53) unter schiedlichen Durchmessers auszubilden.

Der Hauptkolben (3) weist eine an eine Bemaßung eines von der Wan dung (46) umschlossenen Kartuscheninnenraumes (54) angepaßte Di mensionierung auf. Innerhalb des Hauptkolbens (3) ist ein separat von diesem betätigbarer Innenkolben (55) angeordnet, der eine an den Schnorchelhals (51) angepaßte Dimensionierung aufweist.

Bei einer Dosiervorrichtung mit hydraulischem Druckspeicher wird vor einer Betätigung zunächst mit Hilfe der Hydraulikpumpe (9) ein Druckreservoir im Bereich des Speicherzylinders (16) erzeugt. Die Hydraulikpumpe (9) wird mit Hilfe des Handhebels (7) betätigt und Hubbewegungen des Pumpenkolbens (29) erzeugt. Bei jedem Hub führt der Pumpenkolben (29) dem Druckraum (19) des Speicherzylinders (16) Hydraulikflüssigkeit zu. Durch den Druck der Hydraulikpumpe (9) wird die Spiralfeder (22) zusammengedrückt und durch die Kom pression der Spiralfeder (22) aus dem Bereich des Basisraumes (20) austretende Hydraulikflüssigkeit (12) wird über die Rücklauflei tung (23) dem Tank (11) zugeführt.

Nach einer ausreichenden Befüllung des Speicherzylinders (16) kann mit Hilfe des Dosierventils (10) eine Dosierung des in der Kartu sche (45) bevorrateten Knochenzementes erfolgen. Bei einem vorzei tigen Erschöpfen des Druckvorrates innerhalb des Speicherzylinders (16) ist es möglich, mit Hilfe des Funktionswahlhebels (33) eine Betriebsart einzuschalten, in der von der Hydraulikpumpe (9) ge förderte Hydraulikflüssigkeit (12) unmittelbar dem Hauptkolben (3) bzw. dem Innenkolben (55) zugeführt wird. Nach einem vollständigen Vorschub des Hauptkolbens (3) kann mit Hilfe des Innenkolbens (55) im Bereich des Schnorchels (49) befindlicher Knochenzement aus dem Schnorchelhals (51) ausgestoßen werden. Der Innenkolben (55) durchdringt dazu den Kartuschenboden (47) im Bereich der Soll bruchstelle (48).

Claims

1. Vorrichtung zur Applikation von Knochenzement, die einen Zy linder sowie einen in Richtung seiner Längsachse verschieblich im Bereich des Zylinders gelagerten, eine Knochenzementkartusche beaufschlagenden Hauptkolben aufweist, zu dessen Ansteuerung eine Dosiereinrichtung vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Dosiereinrichtung (6) ein Dosierventil (10) aufweist, das mit ei nem Hydraulikflüssigkeit (12) aufnehmenden Speicherzylinder (16) verbunden ist, in den eine von einer über einen Handhebel (7) be tätigte Hydraulikpumpe (9) beaufschlagte Druckzuführung (14) ein mündet.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Speicherzylinder (16) ein Speicherkolben (15) federnd geführt ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur federnden Führung des Speicherkolbens (15) eine Spiralfeder (22) vorgesehen ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekenn zeichnet, daß der Speicherkolben (15) im Bereich einer Seitenwan dung (16) teleskopartig auf einem Sockel (17) geführt ist.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekenn zeichnet, daß innerhalb eines Innenraums des Speicherzylinders (16) Hydraulikflüssigkeit (12) angeordnet ist.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekenn zeichnet, daß der Innenraum des Speicherzylinders (16) durch den Speicherkolben (15) in einen der Hydraulikpumpe (9) zugewandten Druckraum (19) und einen die Spiralfeder (22) aufnehmenden Basis raum (20) unterteilt ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekenn zeichnet, daß der Basisraum (20) über eine Rücklaufleitung (23) mit einem Hydraulikflüssigkeit (12) bevorratenden Tank (11) ver bunden ist.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekenn zeichnet, daß der Speicherkolben (15) im Bereich eines Griffes (24) eines pistolenförmigen Gehäuses (5) angeordnet ist.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekenn zeichnet, daß die Hydraulikpumpe (9) aus einem Pumpenzylinder (30) und einem Pumpenkolben (29) ausgebildet ist, der über ein Umlenk gestänge (28) mit dem Handhebel (7) verbunden ist.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekenn zeichnet, daß das Dosierventil (10) mit einem beweglich geführten Dosierhebel (31) verbunden ist.

11. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekenn zeichnet, daß im Bereich des Gehäuses (5) ein Betriebszustände zur Druckbeaufschlagung des Druckraumes (19), zur Entspannung der Spi ralfeder (22) und zur direkten Betätigung des Hauptkolbens (3) an wählender Funktionswahlhebel (33) angeordnet ist.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekenn zeichnet, daß innerhalb des Hauptkolbens (3) ein unabhängig von diesem positionierbarer Innenkolben (55) angeordnet ist.

13. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekenn zeichnet, daß der Hauptkolben (3) innerhalb eines Laufes (4) des pistolenförmigen Gehäuses (5) angeordnet ist.

14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekenn zeichnet, daß im Bereich eines dem Griff (24) abgewandten Endes des Laufes (4) ein den Anschluß einer Kartusche (45) zulassender Kartuschenanschluß (44) angeordnet ist.

15. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekenn zeichnet, daß der Tank (11) im Bereich einer Überleitung des Laufes (4) in den Griff (24) angeordnet ist.

16. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeich net, daß die Hydraulikpumpe (9) dem Tank (11) zugewandt angeordnet ist.

17. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Hydraulikpumpe (9) mindestens bereichsweise in den Tank (11) integriert angeordnet ist.

18. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeich net, daß die Hydraulikpumpe (9) dem Tank (11) abgewandt und unterhalb des Laufes (4) angeordnet ist.

19. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeich net, daß zwischen dem Hauptkolben (3) und dem Dosierventil (10) ein Rückschlagventil (39) angeordnet ist.

20. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeich net, daß der Funktionswahlhebel (33) mit einem Dreiwegeven til (34) verbunden ist, das jeweils einen dem Speicherzylin der (16), der Hydraulikpumpe (9) sowie dem Hauptkolben (3) zugewandten Anschluß aufweist.

21. Vorrichtung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeich net, daß im Bereich des dem Hauptkolben (3) zugewandten Anschlusses des Dreiwegeventiles (34) ein Rückschlagventil (40) angeordnet ist.

22. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 21, dadurch gekennzeich net, daß im Bereich der Hydraulikpumpe (9) zwei Rückschlag ventile (35, 36) angeordnet sind.