ES2197525T3

ES2197525T3 - Procedimiento y aparato para la preparacion de cemento oseo.

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Publication number: ES2197525T3
Application number: ES98965836T
Authority: ES
Inventors: Slobodan Tepic
Original assignee: AO RESEARCH INSTITUTE; AO Res Inst
Current assignee: AO RESEARCH INSTITUTE; AO Res Inst
Priority date: 1998-12-14
Filing date: 1998-12-14
Publication date: 2004-01-01
Anticipated expiration: 2018-12-14
Also published as: DE69812726D1; DE69812726T2; EP1140234A1; EP1140234B1; JP2002532155A; US6709149B1; WO2000035506A1

Abstract

Procedimiento de preparación de cemento óseo a partir de un polvo polimérico y de un componente líquido, comprendiendo un monómero o comonómero polimerizable por la acción de un sistema catalítico, siendo las partículas del componente de polvo comprimidas en un recipiente de polvo (7;35) provisto de un orificio de entrada (8) y de un orificio de salida (9) y estando el componente líquido contenido en un recipiente para líquido (11), caracterizado porque: A) dicho recipiente de polvo (7; 35) es llenado completamente del polvo polimérico precitado; B) dicho recipiente para líquido (11) esta conectado al orificio de entrada (8); y C) una fuente de vacío (10) esta conectada al orificio de salida (9), de forma que D) el espacio vacío entre dichas partículas del componente en polvo precitado es relleno por el componente líquido precitado, deslizándose desde el orificio de entrada (8) en la dirección del orificio de salida (9) por la acción de la fuente de vacío (10).

Description

Procedimiento y aparato para la preparación de cemento óseo.

La presente invención es relativa a un procedimiento de preparación de cemento óseo de acuerdo con el preámbulo de la Reivindicación 1. La misma es igualmente relativa a una mezcla de cemento óseo obtenido por dicho procedimiento siguiendo el preámbulo de la Reivindicación 20, y a un aparato para la puesta en practica de dicho procedimiento de acuerdo con el preámbulo de la Reivindicación 21.

La invención permite la preparación de un cemento óseo mecánicamente superior, exento de poros, en un sistema cerrado que necesita una intervención humana mínima, y que es de un rendimiento independiente del operador, constante.

Se utiliza habitualmente un cemento óseo quirúrgico para la fijación de prótesis de articulación, la más frecuente en el cuadro de sustitución total de una cadera o de la sustitución total de una rodilla. El mismo es preparado mezclando un componente pulverulento, comprendiendo polimetilmetacrilato (PMMA) polimerizado en emulsión, con un líquido a base de metilmetacrilato (MMA). El sistema catalítico convencional para las resinas de endurecimiento a temperatura ambiente está basado en la descomposición química de peróxido de benzoilo por un acelerador, de la N,N-dimetil-p-toluidina. La descomposición de peróxido de benzoilo libera unos radicales (fenilo) libres e inicia la polimerización del MMA. El peroxido de benzoilo es bien residual, es decir dejado a partir de la polimerización del polvo de PMMA, bien adicionado bajo la forma de polvo al PMMA. El acelerador es adicionado al líquido a base de MMA que, al menos, contiene igualmente de la hidroquinona como fijador radicalar para impedir toda polimerización accidental.

En los cementos óseos convencionales, introducidos en el cuadro de una cirugía de sustitución total de la cadera (THR) efectuadas conforme al Dr. John Charnley al principio de los años sesenta, los componentes en polvo y líquido son mezclados juntos, bien por una espátula en un simple recipiente, bien en unos dispositivos de mezcla/distribución especiales. El incremento en el uso clínico de los dispositivos de mezcla especiales ha sido dirigido principalmente por dos factores: (i) la mezcla a mano al aire libre conduce a unas incorporaciones de burbujas de aire que reducen sensiblemente la resistencia del cemento óseo; (ii) la exposición indeseable del personal del ambiente operacional a unos vapores de monómero. Los poros en el interior de la capa de cemento óseo, provocados principalmente por inclusión de burbujas de aire durante la realización de la mezcla, reducen su resistencia a la fatiga, lo que es en el presente reconocido como que es un factor de riesgo mayor de debilitamiento aséptico de los componentes protéticos cimentados.

La mezcla de polvo y de líquido tiene por finalidad humectar totalmente el polvo, es decir que todos los gránulos deben de ser rodeados de líquido. Durante la descomposición del peroxido de benzoilo y de la liberación de radicales libres, el monómero se polimeriza con una nucleación sobre la superficie parcialmente disuelta de gránulos. La cantidad de monómero con respecto al polvo es por consiguiente determinado por unas consideraciones esencialmente físicas, más que químicas. Tres características de la polimerización concretizan el resultado y fijan las limitaciones sobre las eventuales mejoras.

La polimerización es:

(i) Exotérmica

La polimerización de MMA en PMMA libera una cantidad fija de calor por mole (55,6 kj/mole). La liberación del calor de polimerización podría elevar la temperatura de la mezcla del cemento óseo de más de 100ºC, pero debido a la transferencia de calor en los tejidos circundantes y la prótesis, las temperaturas en la superficie de contacto del hueso raramente sobrepasan 60ºC. La relación del monómero con respecto del polímero es un factor importante influenciando la elevación de la temperatura final. Una menor cantidad de monómero a polimerizar significa menos calor liberado, y la temperatura es en igual proporción mas baja que la cantidad de polímero calentar es más grande. El cemento óseo de acuerdo con la presente invención utiliza alrededor del 20% menos de monómero que las formulaciones de mezcla manual convencionales, lo que conduce a unos picos de temperatura reducidos (de alrededor del 8ºC).

(ii) Aumento de la densidad

La densidad de monómero de MMA es de

\hbox{943 kg/m ^{3} }

, la densidad del polímero es de

\hbox{1180 kg/m ^{3} }

, es decir que la polimerización está asociada a una retracción volumétrica de alrededor del 20%. Con una relación normal del polímero al monómero de 2,1/1, esto conduce a una contracción del cemento endurecido de alrededor del 6,5%. Sin embargo, la contracción volumétrica, medible experimentalmente, final depende de otros factores, siendo el más importante la porosidad del cemento. La presencia de poros permite el neutralizar la retracción del interior, es decir que los poros se convierten en más grandes y el cambio de volumen medido desde el exterior es menor que si el cemento estuviera exento de poros. De una forma general todos los métodos utilizados para reducir la porosidad de un cemento conducen a una elevación de la retracción. La utilización reducida de monómero en el cemento de la presente invención es igualmente una ventaja aquí se espera a una disminución de una retracción de aproximadamente un 1%, los otros factores (es decir la técnica de preparación del cemento y las pruebas) eran las mismas. (iii) Incompleta

El procedimiento de polimerización depende de la formación de radicales libres para iniciar, la nucleación sobre las superficies del polímero existentes y de la disponibilidad de las moléculas de monómero a extender las cadenas en curso de desarrollo. En todos los casos un determinado número de moléculas de monómero encontraron su camino en las cadenas de polímero y permanecieron así bajo la forma de monómero residual en el interior de la matriz polimerizada. El procedimiento de polimerización se proseguirá a una velocidad muy limitada incluso después de que la mayor parte de la matriz de polímero es formada debido a la movilidad de las moléculas de monómero en la matriz polimerizada. Esta misma movilidad permite al monómero el ser extraído por lavado del cemento endurecido. Esto es considerado como indeseable con vistas a la compatibilidad del tejido. La proporción de monómero residual constatado en los cementos del comercio justo después de la preparación es de alrededor de 2 a 6% (peso de monómero en función del peso total). En función del tiempo (con un intento casi-equilibrado se alcanza en 2 a 4 semanas), este es reducido a menos del 0,5% debido a los efectos combinados de un desarrollo de la polimerización, de una migración y de una liberación del monómero libre. De nuevo, una utilización reducida del monómero en el cemento de la presente invención constituye aquí igualmente una ventaja; la utilización de una cantidad más pequeña de monómero para la puesta en marcha conduce a un residuo más débil (de alrededor del 20% comparativamente al cemento de viscosidad regular que se vende como el mejor).

Al principio de los años ochenta los inconvenientes de la mezcla y de la distribución manuales de los cementos óseos eran ampliamente reconocidos. Con los primeros estudios un gran termino de técnicas de cimentación mejoradas disponibles, muestran mejores resultados técnicos que las mezclas manuales de aplicación manual tradicionales, el interés y la utilización clínica de diversos sistemas para la preparación de cemento óseo han sido constantemente incrementados. Las decepciones sufridas con los resultados clínicos de las prótesis sin cemento han contribuido igualmente al restablecimiento de la sustitución total de una articulación cimentada como proceso estándar, en particular para el componente femoral de sustitución total de la cadera y para la prótesis total de la rodilla.

Puesto que esto es conocido, los sistemas de mezclas disponibles en el comercio y utilizados clínicamente son concebidos para cazar las inclusiones de aire que son invariablemente introducidas en el momento en el cual los componentes líquido y pulverulento son puestos en contacto. Esta tarea no puede ser más que parcialmente llevada a cabo debido principalmente a las limitaciones de tiempo impuestas por la disolución de PMMA en el MMA y a la cinética de polimerización.

Centrifugación

Sostenido por el Dr. William Harris, Boston, se ha comprobado que la centrifugación era parcialmente eficaz para reducir la porosidad de determinadas calidades comerciales de cemento óseo. Aun cuando la centrifugación pueda ser utilizada con determinados cementos existentes, la misma necesita un equipamiento incomodo, una refrigeración de los cementos (para bajar las viscosidades y prolongar el tiempo de endurecimiento) y una coordinación estrecha del personal operacional. La misma ha sido revelada como un acuerdo clínico más bien limitado a los Estados Unidos y todavía más en Europa. La utilización de la técnica de rellenado de abajo hacia arriba para el fémur por medio de una pistola de estanqueidad, de una jeringa y de un gran racor de unión, así como la pre-obturación del canal femoral para permitir la presurización del cemento han sido igualmente introducidas por el Dr. Harris. Habitualmente en Europa se utilizan las dos técnicas de rellenado, a saber, la técnica de arriba a abajo más antigua y la técnica de abajo a arriba; en los Estados Unidos, la segunda es la más utilizada.

Mezcla bajo vacío parcial

Desarrollado y puesto en utilización clínica por el Dr. Lars Lidgren, Lund, esta técnica ha sido adoptada del dominio dental donde las mismas materias han sido utilizadas durante unas decenas de años antes de ser introducidas en la ortopedia. En el moldeado de piezas dentales a partir de resinas de MMA/PMMA, el aprisionamiento de aire se ha revelado igualmente indeseable; aquí, menos por una disminución de la resistencia que por las dificultades de mantenimiento higiénico en las piezas dentales con poros que pueden abrirse a la superficie. La mezcla de cemento en un recipiente bajo un vacío parcial (de algunos 100 mbars) reduce la porosidad de la materia endurecida a la presión atmosférica, o a presión elevada. Los sistemas de mezcla bajo vacío parcial han recibido la aceptación clínica más grande. Los cementos de viscosidad regular, tales como los Palacos R., son habitualmente refrigerados (para bajar la viscosidad y prolongar el tiempo de fraguado) para la preparación en estos sistemas y para la extrusión por adición durante la distribución de abajo a arriba.

Los ensayos de laboratorio muestran las propiedades de fatiga mejoradas de los cementos mezclados bajo vacío parcial, pero los estudios clínicos a largo plazo no han alcanzado estos intentos. Las razones de esto son actualmente oscuras pero hay indicaciones que permiten saber que la utilización frecuente de sistemas de mezcla bajo vacío parcial puede explicar esta discordancia. Los departamentos de cirugía que han utilizado estos sistemas durante periodos de tiempo más largos muestran unos mejores resultados que los nuevos últimamente realizados.

Pre-presurización

Desarrollado por el Dr. K. Draenert, Munich, la pre-presurización del cemento óseo ayuda a reducir la porosidad por la aplicación prolongada de una presión sobre el cemento mezclado. Aún cuando los poros sean reducidos durante el curso de la aplicación de presión en la jeringa la mayor parte del efecto es perdido durante la extrusión del cemento en el hueso, donde el mismo no puede ser sensiblemente presurizado. Se podría alcanzar una determinada ventaja debido a una expansión del aire presurizado en el interior de los poros para neutralizar la retracción provocada por la polimerización pero esto depende muy fuertemente del tiempo y de la viscosidad del cemento. Globalmente, la pre-presurización es probablemente la medida menos eficaz para reducir la porosidad (incluso en los ensayos de laboratorio efectuados bajo las condiciones más óptimas). El Dr. Draenert ha desarrollado a continuación su sistema de origen incorporando una mezcla bajo vacío parcial así como una pre-presurización.

La práctica clínica está dominada por diversos sistemas para la mezcla bajo vacío parcial. El límite de base está impuesto por el nivel de vacío bajo el cual la mezcla puede ser realizada. A la temperatura ambiente, el monómero de MMA finaliza a 38 mbars. La mayoría de los sistemas están concebidos para funcionar a alrededor de 100 mbars. Esto deja una cantidad significativa de aire residual aprisionado en el cemento mezclado; una vez que la mezcla es conducida a la presión atmosférica, la inclusión de aire disminuye de volumen, por ejemplo de un factor de 10 a 20, pero los poros en definitiva persisten - los mismos no son mas que reducidos de tamaño. Esto mejora las propiedades mecánicas, y principalmente la resistencia a la fatiga, pero principalmente por la elevación de la sección transversal efectiva y menos por la reducción de la concentración de las tensiones que no son fuertemente influenciadas por el tamaño de los poros.

En la solicitud de patente WO88/03811 de TEPIC se conoce un sistema de rellenado bajo vacío que está esencialmente exento de inclusiones de aire pero que tiene la necesidad de un vacío elevado en el sistema y es técnicamente difícil de realizar.

En la solicitud de patente WO97/18031 de JONSSON se conoce un dispositivo de mezcla de cemento óseo que utiliza una fuente de vacío exterior para cazar la forma gaseosa nociva del líquido monómero utilizado. Puesto que la adición del líquido al polvo conduce a una mezcla de cemento óseo homogéneo un dispositivo de mezcla especial bajo la forma de un agitador es utilizado para la mezcla final del líquido con el polvo.

A partir de la patente US-A-5.588.745 de TANAKA et coll. Se conoce otro dispositivo de mezcla de cemento óseo en el cual la entrada del líquido se produce simultáneamente desde el interior y periféricamente por una serie de hendiduras. Este dispositivo conocido tiene igualmente el inconveniente de que el mismo utiliza el vacío agotable del compartimento de polvo en el cual se ha hecho previamente el vacío.

A continuación son descritos con detalle los principios de base del procedimiento de acuerdo con la presente invención - el rellenado inducido bajo vacío de polvo y el desagüe del exceso del líquido. Contrariamente a los otros sistemas de preparación del cemento óseo conocidos, la presente invención tiene por finalidad la de evitar la inclusión de aire, más que la de autorizarlo, y a continuación la de reducirlo. Esto es realizado por una pre-carga del polvo en una jeringa, y a continuación por el paso del líquido en la columna de polvo bajo vacío. Cuando el fluido se desplaza en la columna de polvo el aire residual en la parte delantera del frente de rellenado es cazado por el vacío. El resultado final es que el aire residual entre las partículas de polvo es reemplazado por el líquido del cemento. El procedimiento conduce a un contacto de humectación total entre los gránulos y el líquido, haciendo toda mezcla mecánica superflua.

Debido al hecho de la solubilidad elevada del peróxido de benzoilo en el MMA, el peróxido de benzoilo debe ventajosamente no ser adicionado bajo la forma pulverulenta. El rellenado de polvo conduciría a un gradiente del catalizador y llevaría a una polimerización irregular. Sin embargo, se pueden utilizar unos polvos de PMMA polimerizado en emulsión con un residuo de peróxido de benzoilo que durante la disolución de la capa de superficie de los gránulos está disponible para la reacción con la toluidina. La utilización de tales polvos con un residuo suficiente de peróxido de benzoilo (con un valor mediano teniendo de 1,0% a 2,5%) permite la carga de una columna de polvo revestido con solamente un ligero gradiente en las concentraciones de los componentes del sistema catalítico.

El despliegue de una carga controlada, inducida bajo vacío elimina la necesidad de una mezcla y rechaza toda fuente mayor de variabilidad en la preparación del cemento. La solubilidad del polvo de PMMA conduce a un revestimiento adicional (consolidación) de la columna después de la carga, lo que crea un ligero exceso de monómero en la entrada de la jeringa. Este exceso es expulsado (hacia la ampolla) por la acción de un pistón dirigido neumáticamente antes de que la jeringa de cemento no sea retirada de la bomba de vacío y situada sobre la pistola de estanqueidad para la extrusión. Puesto que los orificios de la jeringa para el vacío y el líquido están provistos de tamiz que impiden toda pérdida de polvo, la acción del pistón neumático conduce a un desagüe de la mezcla de cemento (a partir de todo exceso de monómero). Esto confiere igualmente el contenido final reducido de monómero (de alrededor del 20%), lo cual en los otros cementos mezclados debe de estar presente en exceso para permitir una mejor humectación.

Junto con el metilmetacrilato se pueden utilizar otros monómeros o comonómeros polimerizables apropiados tales como, por ejemplo, el etilmetacrilato o el butilmetacrilato o mezclas de estos metacrilatos.

La fuente de vacío debe de poder generar un vacío teniendo de 10 a 200 mbars, ventajosamente en la escala de 50 a 100 mbars.

Breve descripción de los dibujos

La Figura 1, es una representación esquemática del movimiento del frente de rellenado de monómero en la columna de polvo bajo la influencia de un vacío para el procedimiento de acuerdo con la invención.

La Figura 2, es una representación esquemática de las características principales del recipiente de polvo del aparato de acuerdo con la invención.

La Figura 3, es una sección de una forma de realización ventajosa del recipiente de polvo del aparato de acuerdo con la invención.

La Figura 4, es una representación esquemática del rellenado de cemento óseo con utilización de la bomba de vacío;

La Figura 5, es una representación esquemática de la fase de hinchazón del cemento óseo;

La Figura 6, es una representación esquemática de la fase de desagüe del cemento óseo;

La Figura 7, es una representación esquemática mostrando la extrusión del cemento óseo;

La Figura 8, es una sección del recipiente de polvo provisto de una válvula del aparato de acuerdo con la invención;

La Figura 9, es una representación esquemática de una caja en la cual se ha hecho el vacío como fuente de vacío para el procedimiento de acuerdo con la invención;

La Figura 10, es una representación esquemática de un embalaje en el cual se ha hecho el vacío equipado con un depósito de vacío utilizable con el procedimiento de acuerdo con la invención; y

La Figura 11, ilustra un gráfico de Weibull para la resistencia a la tracción del cemento óseo obtenido por el procedimiento de acuerdo con la invención con relación al PALACOS R.

El procedimiento principal de preparación del cemento óseo de acuerdo con la presente invención consiste en sustituir metódicamente el aire residual en los intersticios del componente pulverulento por el componente líquido. Durante el curso de esta fase de dicho rellenado, figura 1, la columna de polvo rellena de gránulos de PMMA (1) y de aditivos (2) (como el dióxido de zirconio y un antibiótico) es dividida en dos sectores separados por el frente de rellenado (3). El frente de rellenado (3) sustituye el volumen de polvo en la dirección (4) arrastrado por un gradiente de presión creado por la presión reducida (vacío) en los intersticios no rellenos (5) comparativamente con los intersticios rellenos (6). Las experiencias han mostrado que la formación del gradiente de presión de rellenado por un elevación de la presión de líquido en lugar de una reducción de la presión del aire conduciría a un rellenado desordenado, de forma que el frente de rellenado avanzará de una forma irregular y conducirá a un aprisionamiento de aire.

Con el fin de que el frente de rellenado (3) barra completamente el volumen del recipiente de polvo (7), figura 2, es necesario el mantener el vacío en los intersticios no rellenos (5) a todo lo largo de la fase de rellenado. Por consiguiente, el recipiente (7), está provisto de dos orificios: un orificio de entrada en la parte superior (8) y un orificio de salida en la parte inferior (9). Estos dos orificios deben estar concebidos de forma a confinar eficazmente el polvo en el recipiente (7) antes y durante el curso de la preparación del cemento. Además, el orificio de entrada (8) debe de permitir un deslizamiento del monómero relativamente fácil, y el orificio de salida (9) una circulación de aire fácil.

El rellenado es efectuado conectando el orificio de salida (9) a una fuente de vacío (10) y el orificio de entrada (8) a un recipiente de monómero (11). Puesto que ninguna mezcla es necesaria para un cemento óseo a base de PMMA preparado de acuerdo con la presente invención, el recipiente (7) es ventajosamente no flexible y completamente rellenado de polvo. El orificio de entrada (8) puede eventualmente estar equipado con una válvula (12) que es accionada manualmente o automáticamente, en respuesta a la diferencia de presión entre el recipiente de polvo (7) bajo vacío (en el orificio de entrada (8)) y el recipiente de monómero (11) (que está esencialmente a la presión atmosférica). La válvula (12) podría ser utilizada para impedir el deslizamiento el monómero antes de que un determinado nivel de vacío en el polvo no sea alcanzado. Las experiencias han mostrado que la permeabilidad de la columna de polvo al aire es suficiente para permitir a una bomba de vacío de alta capacidad el reducir la presión de aire residual suficientemente rápidamente para alcanzar unos excelentes resultados incluso si el desagüe del monómero no es retenido por medio de una válvula.

Una forma de realización ventajosa del recipiente de polvo es ilustrada con detalle en la figura 3. El recipiente de polvo comprende una jeringa (13), un pistón de dos partes (14) y (15) y un adaptador de la ampolla (16). El adaptador (16) está atornillado sobre la jeringa (13). La estructura del adaptador (16) confiere una conexión entre el tubo de aspiración de monómero (17) y el orificio de entrada (18), que está recubierto de un fino tamiz de acero inoxidable (19). Puesto que está atornillado al fondo el adaptador (16) está herméticamente sellado a la jeringa (13) por una junta (20). La ampolla (21) rellena de monómero (22) es abierta e introducida en el adaptador (16) de tal forma que el tubo de aspiración (17) esté próximo al fondo de la ampolla. El tamiz (19) es de mallas cerradas con aberturas sub-micrónicas; esto impide incluso a las partículas de polvo más pequeñas el atravesarlo. Sin embargo, la resistencia al desagüe del monómero es muy débil. El adaptador (16) está constituido por tres elementos de plástico separados: el tubo de aspiración (17), el cuerpo principal (23) y la placa de recubrimiento (24), que son soldados por ultrasonidos al mismo tiempo que el tamiz (19).

Los dos elementos de pistón, la cabeza (14) y la sección de estanqueidad (15), son comprimidos juntamente a lo largo del perímetro (25). A este efecto, la cabeza del pistón (14) está provista de micro-ranuras (26) de una profundidad de alrededor de 50 micrómetros. Esto conduce a un intervalo de longitud controlada separando los elementos (14) y (15). Este intervalo constituye el orificio inferior o de salida (9) del compartimento de polvo (7) de la figura 2. El tamiz (19) corresponde al orificio superior o de entrada (8) de la figura (2).

El pistón está sellado en el interior de la jeringa (13) por dos labios (27) y (28). Las secciones cilíndricas (29) y (30) de la cabeza del pistón (14), así como (31) y (32) de la sección de estanqueidad (15), forman un laberinto que impide un desagüe fácil de todo el monómero que pueda entrar en el pistón al final de la fase de rellenado. La parte inferior (33) de la jeringa (13) está sellada a la bomba de vacío que hace el vacío de la columna de polvo en el compartimento de polvo (35) de la jeringa (13), como se indica por las flechas (34). El desagüe de monómero está representado por las flechas (36). La columna de polvo en el compartimento e polvo (35), está cargada a una densidad predeterminada. Puesto que la permeabilidad de la columna depende de la porosidad fraccionaria P y de la superficie total S de las partículas en un volumen unitario de acuerdo con la ecuación de Kozeny:

k=1/5[P^{3}/(1-P)^{2}]S^{2}

es importante el controlar el procedimiento de comprimido del polvo. Si el polvo es comprimido de una forma muy ligera el mismo podría sufrir una nueva compactación durante el transporte y la manipulación, lo que podría llevar a un rellenado irregular; una compresión demasiado fuerte podría ralentizar el rellenado. La distribución de los tamaños de los gránulos de polvo debe igualmente de ser controlada de forma precisa; las partículas de PMMA de tipo pulverulento, muy finas no son autorizadas; una viscosidad del monómero menor aumentaría muy rápidamente e impediría un rellenado completo.

La formulación del cemento óseo que ha sido escogido para el proceso, contiene 10% en peso de dióxido de zirconio y aproximadamente 2'5% de sulfato de gentamícina. Una compresión óptima conduce a una columna de polvo de una porosidad fraccionaria P = 0,36 y conduce a un tiempo de rellenado de alrededor de 30 segundos por 63 g de polvo. Una escala aceptable para P es de 0,34 a 0,38.

Un procedimiento de preparación ventajoso del cemento óseo comprende un proceso de cuatro fases Etapa 1 Rellenado

Se abre la ampolla de monómero (21), se la sitúa en el interior deladaptador (16) y a continuación se conecta el conjunto entero a una fuente de vacío, por ejemplo una bomba de vacío (37) (del tipo Venturí) accionada por aire comprimido, figura 4. Se acciona la bomba de vacío (37) durante la fase de rellenado que dura de promedio 30 segundos.

Etapa 2 Hinchado

Se para la bomba de vacío una vez que la columna de polvo entera ha sido rellenada. La viscosidad del monómero alcanzado el orificio de salida (25) es alcanzada y el desagüe del monómero por el intervalo entre los elementos de pistón (14) y (15) es muy sensiblemente ralentizada. Es así que la duración de la conexión del vacío no es crítica; un poco de monómero puede entrar en el laberinto del pistón. Una vez que el rellenado es completo, la jeringa es dejada en su lugar durante un tiempo predeterminado (de 1,5 a 3,0 minutos, en función de la temperatura ambiente) de la fase de espera. Durante el curso de este periodo el PMMA se hincha y se disuelve en el MMA. Esto libera al peroxido de benzoilo e inicia la polimerización. La viscosidad alcanzada del monómero debido al polímero disuelto facilita la extrusión ulterior de la masa de cemento; sin esto, las propiedades reologicas del cemento parecerían a las de una arena húmeda. Durante el curso de la fase de hinchado, el polvo se deposita igualmente dejando un exceso de monómero (38) en la parte superior de la jeringa, como se ilustra en la figura 5.

Etapa 3 Desagüe

El exceso de monómero (38) recogido en la parte superior de la jeringa, así como las pequeñas burbujas de aire producidas durante el curso de todo el primer periodo de rellenado, son reenviados a través del tamiz (19) en la ampolla (21) por acción de un pistón (39) en la bomba (37), figura 6. Puesto que ni el tamiz (19) ni las separaciones del pistón (25) no permitirán a las partículas escaparse, solo el monómero es exprimido de la masa de cemento a medida que el pistón 14/15 es avanzado en la jeringa (13). Esta fase, de alrededor de 15 a 30 segundos, es definida esencialmente como desagüe. Se notara que la misma se diferencia esencialmente de la presurización tal como ha sido propuesta por Draenart; en la presurización no se deja a nada del fluido dejar la masa de cemento.

Etapa 4 Extrusión

Una vez que el monómero excedente ha sido reenviado a la ampolla, el adaptador es retirado de la jeringa y desechado (recubriendo el fondo de una cápsula desechable 40), una tobera (41) es situada sobre la jeringa (13), y el cemento es extrusionado utilizando una pistola de estanqueidad (42) como ilustra la figura 7.

Si se pone en marcha el rellenado con la primera caída de presión entre el orificio de entrada y la ampolla, un poco de aire será aprisionado durante unos segundos iniciales del rellenado. La mayor parte de este es expulsado durante el curso de desagüe. El aprisionamiento inicial de aire puede ser reducido por una válvula (43) introducido durante el recorrido del monómero, figura 8.

Si esta válvula es abierta con un retraso por ejemplo de 15 a 30 segundos después de la aplicación del vacío en la base de la jeringa, el monómero comenzara a rellenar la columna de polvo conteniendo menos aire residual, Un posicionamiento técnicamente atrayente de la válvula se sitúa en el tubo de aspiración (17). La válvula podría igualmente ser abierta, mecánicamente o por ruptura, por la diferencia de presión entre el compartimento de polvo y la ampolla.

Una variante de la bomba de vacío es una caja (44) en la cual se ha efectuado el vacío, figura 9. Hacer el vacío significa por ejemplo por debajo de 1 mbar, siendo el volumen de una caja tal suficiente para permitir el rellenado siendo de 0,3 a 0,5 litros. Estas cajas podrían estar previstas estériles para una sola utilización, eliminando la necesidad de limpieza y la esterilización (así como el costo conferido por ello) de una bomba de vacío. En este caso, el funcionamiento de desagüe podría ser realizado por la pistola de estanqueidad antes de la extrusión.

Un procedimiento de preparación de cemento óseo conocido de la patente WO88/O3811 de TEPIC necesita un nivel elevado de vacío en la columna de polvo con el fin de evitar un rellenado incompleto. La presencia de dos orificios (8 y 9, figura 2) sobre el recipiente de polvo, como en la presente invención, y el paso del concepto de base de rellenar un espacio vacío por el monómero al de reemplazar el aire residual por el monómero, autorizan una fuente integrante de vacío - a saber un pistón ampliado (45), figura 10. La puesta bajo vacío del sistema podría ser efectuada por el orificio de entrada que debería entonces de ser cerrada, por ejemplo por una válvula (43).

Las ventajas de la presente invención han sido mostradas por los ensayos intensivos de las propiedades mecánicas y químicas del cemento óseo preparado de acuerdo con la invención. A título de comparación, la mayor parte de los productos disponibles en el comercio han sido comprobados, así como determinadas preparaciones de cementos óseos a base de la misma formulación, pero preparados por medios convencionales (mezcla a mano y mezcla bajo vacío parcial).

La liberación del monómero en la pieza ambiente comparativamente al proceso de mezcla con espátula y recipiente, abierto, seguido de un amasamiento, es 60 veces más débil. Comparativamente a un sistema de mezcla bajo vacío parcial convencional, la liberación es 4 veces mas débil. Como se ha precisado precedentemente, la temperatura de pico es descendida alrededor de 8ºC, la contracción de alrededor del 1% en valor absoluto, es decir alrededor del 20% en valor relativo; el monómero residual de alrededor del 20%.

La resistencia a la tracción ha sido medida como siendo de 65 Mpa comparativamente a unos valores de 45 a 55 Mpa para todos los cementos óseos disponibles en el comercio, mezclados manualmente o mezclados bajo un vacío parcial. Esto es de 20 a 60% más elevado y es próximo a la resistencia a la ruptura del PMMA, polimerizado en bloques, puro (70 a

\hbox{75 Mpa}

). Una diferencia importante es igualmente la variabilidad fuertemente reducida tal como la ilustrada por los gráficos de Weibull de ensayos de tracciones estáticas (cemento óseo de acuerdo con la invención con relación al PALACOS R) como se ilustra en la figura 11.

La resistencia a la fatiga intrínseca (sin poros) (en flexión) corresponde al mejor cemento óseo del comercio (PALACOS R).

Claims

1. Procedimiento de preparación de cemento óseo a partir de un polvo polimérico y de un componente líquido, comprendiendo un monómero o comonómero polimerizable por la acción de un sistema catalítico, siendo las partículas del componente de polvo comprimidas en un recipiente de polvo (7;35) provisto de un orificio de entrada (8) y de un orificio de salida (9) y estando el componente líquido contenido en un recipiente para líquido (11), caracterizado porque:

A): dicho recipiente de polvo (7; 35) es llenado completamente del polvo polímerico precitado;

B): dicho recipiente para líquido (11) esta conectado al orificio de entrada (8); y

C): una fuente de vacío (10) esta conectada al orificio de salida (9), de forma que

D): el espacio vacío entre dichas partículas del componente en polvo precitado es relleno por el componente líquido precitado, deslizandose desde el orificio de entrada (8) en la dirección del orificio de salida (9) por la acción de la fuente de vacío (10).

2. Procedimiento de preparación de cemento óseo a partir de un polvo polímerico y de un componente líquido, comprendiendo un monómero o comonómero polímerizable por la acción de un sistema catalítico, siendo las partículas del componente en polvo comprimidas en un recipiente para polvo (7, 35) provisto de un orificio de entrada (8) y de un orificio de salida (9) y estando el componente líquido contenido en un recipiente para líquido (11) caracterizado porque

A): el polvo indicado en el recipiente de polvo (7, 35) es comprimido a una porosidad fraccionaria de 0,30 a 0,43;

D): el espacio vacío entre dichas partículas del componente en polvo precitado es rellenado por el componente líquido precitado, deslizandose desde el orificio de entrada (8) en la dirección del orificio de salida (9) por la acción de la fuente de vacío (10).

3. Procedimiento de acuerdo con una u otra de las Reivindicaciones 1 y 2, caracterizado porque el sistema catalítico comprende peroxido de benzoilo, siendo dicho peroxido de benzoilo contenido ventajosamente en las partículas precitadas.

4. Procedimiento de acuerdo con una cualquiera de las Reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque el orificio de entrada superior (8) y el orificio de salida inferior (9) del recipiente (7) permiten el paso del aire y del líquido, pero no del polvo preindicado.

5. Procedimiento de acuerdo con una cualquiera de las Reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque el recipiente de polvo (7; 35) es no flexible y ventajosamente bajo la forma de una jeringa (13).

6. Procedimiento de acuerdo con una cualquiera de las Reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque el polvo preindicado en el compartimento de polvo (35) es comprimido a una porosidad fraccionaria de 0,34 a 0,38.

7. Procedimiento de acuerdo con la Reivindicación 6, caracterizado porque dicho polvo en el compartimento conteniendo polvo (35) es comprimido a una porosidad fraccionaria de 0,35 a 0,37.

8. Procedimiento de acuerdo con una cualquiera de las Reivindicaciones 1 a 7, caracterizado porque el componente en polvo precitado es rellenado por el componente líquido indicado en 15 a 60 segundos.

9. Procedimiento de acuerdo con la Reivindicación 8, caracterizado porque el componente en polvo precitado es rellenado por el componente líquido precitado en 25 a 35 segundos.

10. Procedimiento de acuerdo con una cualquiera de las Reivindicaciones 1 a 9, caracterizado porque el desagüe del componente líquido es controlado por una válvula (12) intercalada entre el recipiente de liquido (11) y el orificio de entrada (8).

11. Procedimiento de acuerdo con una cualquiera de las Reivindicaciones 1 a 10, caracterizado porque el rellenado del componente en polvo por el componente líquido es seguido de un hinchamiento, de un desagüe del líquido excedente y de una extrusión de los componentes mezclados.

12. Procedimiento de acuerdo con una cualquiera de las Reivindicaciones 1 a 11, caracterizado porque el desagüe del líquido de exceso es efectuado por un pistón (39) contenido en una bomba de vacío (37).

13. Procedimiento de acuerdo con una cualquiera de las Reivindicaciones 1 a 12, caracterizado porque el orificio de entrada (8) comprende un tamiz (19) que no permite el paso de las partículas de polvo precitadas, pero que permite el paso del líquido precitado.

14. Procedimiento de acuerdo con una cualquiera de las Reivindicaciones 1 a 13, caracterizado porque el orificio de salida (9) comprende un intervalo estrecho (25) que bloquea esencialmente el paso de dichas partículas de polvo pero que permite el paso del aire y del líquido precitado.

15. Procedimiento de acuerdo con la Reivindicación 14, caracterizado porque el intervalo (25) es inferior a 50 u.

16. Procedimiento de acuerdo con la Reivindicación 14, caracterizado porque el intervalo (25) es más pequeño que tres veces el diámetro medio de las partículas del componente en polvo precitado.

17. Procedimiento de acuerdo con una cualquiera de las Reivindicaciones 1 a 16, caracterizado porque el monómero o comonómero polimerizable precitado comprende metacrilato de metilo, metacrilato de etilo o del metacrilato de butilo o sus mezclas.

18. Procedimiento de acuerdo con una cualquiera de las Reivindicaciones 1 a 17, caracterizado porque la fuente de vacío (10) produce un vacío teniendo de 10 a 200 mbars.

19. Procedimiento de acuerdo con la Reivindicación 18, caracterizado porque la fuente de vacío (10) produce un vacío teniendo de 50 a 100 mbars.

20. Aparato para la realización del procedimiento de acuerdo con una cualquiera de las Reivindicaciones 1 a 19, caracterizado por:

A): un recipiente de polvo (7) con un orificio de entrada (8) y un orificio de salida (9), siendo dicho recipiente de polvo (7,35) completamente relleno de un polvo polimérico;

B): un recipiente (11), conteniendo dicho recipiente de líquido un componente líquido comprendiendo un monómero o comonómero polimerizable; de forma que

C): dicho recipiente de líquido (11) es conectable a dicho orificio de entrada (8);

D): dicho orificio de salida (9) es conectable a una fuente de vacío (10); y

E): el espacio intersticial entre las partículas y el componente en polvo precitados es rellenable por el componente líquido precitado por el orificio de entrada (8) en la dirección del orificio de salida (9) por la acción de la fuente de vacío (10).

21. Aparato para realizar el procedimiento de acuerdo con una cualquiera de las Reivindicaciones 1 a 19 caracterizado por:

A): un recipiente de polvo (7) con un orificio de entrada (8) y un orificio de salida (9), conteniendo dicho recipiente de polvo (7, 35) un polvo polímerico, siendo dicho polvo en el recipiente de polvo (7;35) comprimido a una porosidad fraccionaria de 0,30 a 0,43;

B): un recipiente de líquido (11) conteniendo dicho recipiente de líquido un componente líquido comprendiendo un monómero o comonómero polimerizable; de forma que:

D): dicho orificio de salida (9) es conectable a una fuente de vacío (10);

22. Aparato de acuerdo con una u otra de las Reivindicaciones 20 y 21, caracterizado porque el mismo comprende una fuente de vacío (10).

23. Aparato de acuerdo con la Reivindicación 22, caracterizado porque dicha fuente de vacío (10) es una caja (44) en la cual el vacío ha sido hecho.

24. Aparato de acuerdo con la Reivindicación 22, caracterizado porque la fuente de vacío (10) precitada es un pistón (45) en el cual el vacío ha sido hecho.