DE3229027C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Düse zum Einbringen von Knochenzement in den Medullarkanal eines Röhrenknochens mit einem langen Füllrohr, dessen eines Ende an einem Knochenzementgeber anschließbar ist.

Prothesen werden in der Human- und Veterinärmedizin häufig einge­ setzt, um verschlissene oder beschädigte Knochengelenke zu ersetzen. Zur festen Verbindung zwischen dem Prothesenschaft und der Knochen­ rinde wird gewöhnlich schnell abbindender Methylmethacrylat-Knochen­ zement verwendet. Ein erfolgreiches Einsetzen einer Prothese in einen Röhrenknochen unter Verwendung von Knochenzement erfordert eine feste und harte Verbindung zwischen Zement und Knochenrinde.

Zur Vorbereitung des Knochens für eine Prothese wird zunächst das natürliche Gelenk amputiert und alsdann sehr sorgfältig das Weich­ gewebe aus der freigelegten Knochenrinde so weit entfernt, daß der Prothesenschaft einwandfrei eingesetzt werden kann. Nach der Ent­ fernung des Weichgewebes wird die Knochenrinde sorgfältig gespült, und man versucht, Weichgewebereste, Blut und Knochensplitter zu ent­ fernen.

Im Anschluß an die Säuberung der Knochenrinde verstopft der Arzt den Boden des freigelegten Medullarkanals, mischt Methylmethacrylat- Zement und füllt diesen in die Spritzpistole, um den Knochenzement in den Kanal einzubringen. Die Zementpistole trägt an ihrer Kartusche eine lange Düse, welche in den Kanal bis dicht vor dem Stopfen ein­ geführt wird. Bei Betätigung der Zementpistole fließt der Knochen­ zement in den Medullarkanal. Die Düse wird mit fortschreitender Füllung des Kanals allmählich aus dem Knochen herausgezogen. Nach vollständiger Füllung des Kanals werden die Zementpistole und die Düse entfernt und es wird ein Verdichter auf das außenliegende Ende des Röhrenknochens aufgesetzt, um den Knochenzement im Röhren­ knochen zu verdichten und das Einfließen des Knochenzements in die feinen Zwischenräume der Knochenrinde zu begünstigen. Der zuerst eingesetzte Stopfen verhindert, daß der eingebrachte Knochenzement über den gesäuberten Bereich hinaus in den Kanal hineinfließt. Die Prothese wird dann mit ihrem Schaft in die Zementfüllung eingeschoben, bevor der Zement aushärtet.

Hauptbedingung für einen Erfolg bei diesem Verfahren ist eine sichere Verbindung zwischen der Prothese und dem natürlichen Knochen, um zu verhindern, daß die Prothese sich bei Beanspruch­ ungen, die auf sie vom natürlichen Knochen übertragen werden, im Knochen lockert oder von diesem löst. In der Praxis gibt es jedoch bei den in Röhrenknochen nach dem vorbeschriebenen herkömmlichen Verfahren eingesetzten Prothesen Ausfälle, da sich die Verbindung zwischen Zement und Knochenrinde lockert. Es wird angenommen, daß diese Lockerung aufgrund einer Anzahl von Faktoren eintritt, welche verhindern, daß der Zement, während er noch viskos ist, vollkommen in die Zwischenräume der Knochenrinde einfließen kann.

Wie bereits erwähnt, wird der innerhalb der Knochenrinde normaler­ weise mit Knochenmark gefüllte Hohlraum vollständig gesäubert, bevor der Arzt den Knochenzement zusammenmischt und die Zement­ pistole zum Einspritzen des Knochenzements in den Hohlraum vorbe­ reitet. Während dieser Zeitspanne fließt jedoch weiterhin Blut durch die lebende Knochenrinde und von dieser in den Hohlraum hinein, so daß sich an der Innenwandung der Knochenrinde Blutklumpen bilden. Diese Blutklumpen an der Innenseite der Knochenrinde verhindern, daß der eingespritzte Knochenzement sich innig mit der Knochenrinde verbinden kann und in die Kanälchen und sonstigen Zwischenräume in der Knochenrinde hineinfließen kann. Infolgedessen entsteht nur eine schwache Verbindung zwischen Knochenzement und Knochenrinde.

Aus Methylmethacrylat bestehender Knochenzement besitzt eine Ver­ arbeitungszeit von nur wenigen Minuten nach Beginn der Ver­ mischung. Die Viskosität des Knochenzements steigt während der Verarbeitungszeit an, bis der Zement schließlich aushärtet und nicht mehr verarbeitet werden kann. Bis der Kanal vollkommen mit Knochen­ zement angefüllt und ein Verdichter aufgesetzt ist, um die Zement­ füllung im Medullarkanal zu verdichten, kann es vorkommen, daß die Zementmischung bereits so weit polymerisiert ist, daß der Druck auf die Zementmischung am äußersten Ende des Medullarkanals nicht mehr ausreicht, um den Knochenzement in die feinen Kanälchen und Zwischenräume der Knochenrinde hineinzupressen. Verzögerungen in der Operation bedeuten, daß der Knochenzement eine höhere Viskosität besitzt, wenn der Medullarkanal unter Druck gesetzt wird, so daß das Fließverhalten des Knochenzements in die Zwischenräume der Kanalrinde abnimmt. Das Resultat ist eine schwache Verbindung.

Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, eine Düse zum Ein­ bringen von Knochenzement in den Medullarkanal eines Röhrenknochens der eingangs beschriebenen Ausführungsform zu schaffen, mit der eine einwandfreie Verdichtung und Verteilung von Knochenzement in dem Medullarkanal und eine innige Verbindung des Knochenzements mit der Knochenrinde erreicht wird.

Zur Lösung dieser Aufgabe lehrt die Erfindung bei einer gattungsge­ mäßen Düse, daß am Ausflußende des Füllrohres ein zementundurch­ lässiger Schirm befestigt ist, welcher eine biegsame Außenkante auf­ weist, daß der Schirm zwischen einer dem Umfang des Füllrohres entsprechenden zusammengeklappten Lage beim Einführen des Füll­ rohres in den Medullarkanal und einer Spreizlage aufspreizbar ist und in der Spreizlage mit seiner Außenkante eine Abdichtung an der Medullar-Kanalwandung bildet. - Diese Maßnahmen der Erfindung haben zur Folge, daß mit dem Schirm ein einwandfreier Kontakt mit der Knochenrinde erzielbar ist, obwohl die Knochenrinde an ihrer Innen­ seite Ungleichmäßigkeiten aufweist. Dadurch wird ein Ausfluß von Knochenzement aus dem Medullarkanal verhindert.

In das innerste Ende des Medullarkanals eingespritzter Knochenzement hält den Schirm offen und spreizt ihn gegen die Innenwandung des Medullarkanals, so daß seine Kante dicht an der Innenwandung der Knochenrinde entlangschabt und Blutklumpen, Knochenstückchen und dergleichen herausführt, wenn die Düse und damit der Schirm bei fortschreitender Füllung allmählich aus dem Knochen herausgezogen wird. Auf diese Weise wird die Innenwandung der Knochenrinde unmittelbar vor dem Einbringen des Knochenzements in den Medullar­ kanal gesäubert, so daß eine saubere, direkte Kontaktfläche zwischen Zement und Knochenrinde entsteht. Das Ausströmen von Knochenzement hinter den Schirm und in den Medullarkanal drückt die Düse auto­ matisch längs des Kanals nach außen, während die gewünschte schabende Berührung zwischen Schirm und Knochenrinde aufrechter­ halten wird. Die Zementfüllung im Kanal kann dadurch unter Druck gesetzt werden, daß man dem Schubdruck auf die Düse und die Zementpistole einen gewissen Widerstand entgegensetzt. Auf diese Weise wird der Knochenzement direkt beim Einspritzen in den Röhrenknochen unter Druck gesetzt, bevor er viskoser wird.

Durch die erfindungsgemäße Düse entfällt beim Füllen des Medullar­ kanals eines Röhrenknochens mit Knochenzement der bisher erforder­ liche Schritt einer Druckbeaufschlagung des Knochenzements im ge­ füllten Medullarkanal. Der Knochenzement wird unter Druck gesetzt, während der Medullarkanal angefüllt wird, und der Prothesenschaft kann unmittelbar in den gefüllten Kanal eingesetzt werden. Es ent­ fällt daher die Notwendigkeit, ein spezielles Werkzeug zur Druckbe­ aufschlagung des Zements vorzusehen. Dadurch hat der Arzt auch reichlich Zeit, um den Prothesenschaft ordnungsgemäß einzusetzen, bevor der Zement aushärtet und nicht mehr verarbeitet werden kann.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind im folgenden aufgeführt. Zweckmäßigerweise ist der Schirm in Spreizlage kegel­ stumpfförmig, wobei sich sein engeres Ende an das Ausflußende des Füllrohres anschließt und das weitere Ende an der Innenwandung der Knochenrinde anliegt. Der Schirm kann an seiner Außenseite flexible, sich an Ungleichmäßigkeiten der Medullar-Kanalwandung anpassende Abdeckungen sowie vom Ausflußende des Füllrohres zur Außenkante verlaufende Versteifungsteile aufweisen. Bei den Versteifungsteilen handelt es sich um eine Vielzahl von über den Umfang des Schirms verteilten Rippen, wobei die Rippen untereinander durch die Ab­ deckungen darstellende flexible Stoffteile verbunden sind. Ferner sind die Rippen über Gelenke gelenkig mit dem Ausflußende des Füll­ rohres verbunden. Zweckmäßigerweise stehen die Rippen und ihre Gelenke in der zusammengeklappten Lage unter Vorspannung. Vorzugs­ weise liegen die Rippen in der zusammengeklappten Lage parallel zur Achse des Füllrohres, während die Stoffteile zwischen nebeneinander­ liegenden Rippen gefaltet sind. Außerdem können die Stoffteile in der zusammengeklappten Lage zwischen nebeneinanderliegenden Rippen nach innen zur Achse des Füllrohres gefaltet sein. Weiter ist vorgesehen, daß nahe dem Ausflußende des Füllrohres ein Auslösemittel für den Schirm angeordnet ist, mittels welchem der Schirm nach Einführen des Füllrohres in den Medullarkanal derart lösbar ist, daß er sich aus seiner zusammengeklappten Lage in seine Spreizlage spreizt. Zweck­ mäßigerweise ist das Auslösemittel eine um das Füllrohr angeordnete und axial verschiebbare Manschette, mittels welcher der Schirm aus seiner zusammengeklappten Lage in die Spreizlager spreizbar ist. Endlich kann das Auslösemittel aus einer längs des Füllrohres ver­ schiebbaren Einrichtung mit einem den zusammengeklappten Schirm umgebenden Ring bestehen.

Im folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Aus­ führungsbeispiel darstellenden Zeichnung näher erläutert; es zeigt

Fig. 1 in Seitenansicht ein Ausgabegerät für Knochenzement mit einer erfindungsgemäßen Düse;

Fig. 2 einen Längsschnitt durch die Düse nach Fig. 1;

Fig. 3 eine der Fig. 2 entsprechende Ansicht mit geöffnetem Schirm;

Fig. 4 eine Endansicht der Fig. 3 in Blickrichtung der Pfeile 4-4;

Fig. 5 einen Schnitt durch Fig. 3 längs der Linie 5-5;

Fig. 6 einen Schnitt durch Fig. 2 längs der Linie 6-6; und

Fig. 7, 8 und 9 Darstellungen des Einsatzes der erfindungsgemäßen Düse beim Füllen eines Medulllarkanals mit Knochenzement.

Das Ausgabegerät 10 für Knochenzement besitzt eine herkömm­ liche Spritzpistole 12 für Knochenzement und eine Knochenzement- Kartusche 14 mit spezieller Spritzdüse 16. Diese Düse 16 be­ sitzt eine Kappe 18 und ein mit dem Innenraum der Kappe in Verbindung stehendes zentrales Füllrohr 20. Die Kappe 18 ist in herkömmlicher Weise auf dem Ausgabeende der Kartusche 22 montiert.

Am Ausflußende 26 des Füllrohres 20 ist ein spreizbarer Schirm 24 vorgesehen. Eine Manschette 28 umgibt das Füllrohr 20 und ragt, wie Fig. 2 zeigt, so weit nach außen heraus, daß sie den Schirm 24 in zusammengeklapptem Zustande hält. Durch Verschie­ ben der Manschette zur Kappe 18 hin wird der Schirm frei­ gegeben, so daß er sich, wie Fig. 3 zeigt, spreizen kann. Die Kappe 18, das Füllrohr 20 und der Schirm 22 können ebenso wie die Manschette 28 aus Kunststoff gefertigt sein.

Der Schirm 24 besitzt eine Anzahl von über den Umfang ver­ teilten relativ starren Rippen 30, welche untereinander durch flexible Stoffteile 32 verbunden sind. Die inneren Enden der Rippen 30 schließen am Ausflußende 26 des Füllrohres 20 durch flexible Verbindungen 34 an, welche eine Bewegung der Rippen aus der zusammengeklappten Lage der Fig. 2, in welcher die Rippen parallel zur Achse des Füllrohres 20 verlaufen, in die voll geöffnete oder Spreizlage der Fig. 3 erlauben. In Spreiz­ lage divergieren die Rippen von der Achse des Füllrohres 20 nach außen und die Stoffteile 32 zwischen den Rippen 30 sind gespannt.

In geöffnetem Zustande besitzt der Schirm eine im allgemeinen kegelstumpfförmige Form und umgibt das Ausflußende 26 des Füllrohres. In zusammengeklapptem Zustande des Schirmes sind die Stoffteile 32, wie Fig. 6 zeigt, zwischen nebeneinander­ liegenden Rippen nach innen gefaltet.

Bei der Herstellung des Füllrohres und des Schirmes können die Rippen sich in voller oder teilweiser Spreizlage befinden. Wenn der Schirm zusammengeklappt ist, liegen die Rippen an der Manschette an. Beim Zurückziehen der Manschette aus der Lage gemäß Fig. 2 in die Lage gemäß Fig. 3 schnappen die Rippen nach außen und der Schirm öffnet sich automatisch.

Die Düse 16 wird zum Einbringen von Knochenzement in den Medullarkanal eines Röhrenknochens verwendet. Nach dem Füllen des Kanals wird der Schaft einer Prothese derart in den Kanal eingeschoben, daß der Zement eine innige Verbindung zwischen der Prothese und der Knochenrinde bildet. Das Prothesenelement wirkt in herkömmlicher Weise mit einem weiteren Element zu­ sammen, welches an einem anderen Knochen befestigt ist, um ein Kunstgelenk zu bilden. In der Orthopädie und in der Vete­ rinärkunde werden Prothesen nach seit langem bekannten chirur­ gischen Verfahren einzementiert. Der erfindungsgemäße Einsatz der vorbeschriebenen Düse 16 zum Vorbereiten des Medullar­ kanals und zum Einbringen des Knochenzements in den Kanal wird nachstehend im einzelnen beschrieben.

In den Fig. 7 bis 9 ist der Medullarkanal 50 eines Röhren­ knochens 52 vorbereitet, um mit Knochenzement gefüllt zu werden, bevor der Schaft eines Protheseelementes in den Kanal eingesetzt wird. Zur Vorbereitung gehört die Amputierung des einen Knochenendes, Entfernung des Weichgewebes aus dem Medul­ larkanal, Säuberung dieses Kanals und Einbringen eines Stop­ fens 54 in den Boden des so vorbereiteten Kanals.

Nach Säuberung und Verstopfung des Kanals bereitet der Arzt den Knochenzement vor, um ihn in den Kanal einspritzen zu können, indem er die Bestandteile gut miteinander vermischt und dann die Zementpistole lädt. Herkömmlicher Knochenzement ist eine schnell abbindende Methylmethacrylat-Mischung, deren Viskosität nach dem Vermischen der Bestandteile sehr schnell ansteigt.

Während der Vorbereitung des Medullarkanals, während des Mischvorganges des Knochenzements und während des Ladens der Zementpistole fließt Blut weiterhin durch den Röhrenknochen 52 und es bilden sich an der Innenwandung 56 der Knochenrinde Blutklumpen. Ließe man diese Blutklumpen an der Innenwandung der Knochenrinde liegen, wenn der Kanal mit Zement gefüllt wird, würde dieses Blut in durchaus unerwünschter Weise die Verbindung zwischen Zement und Knochen schwächen.

Nach Vorbereitung der Zementpistole wird die Düse 16 gemäß Fig. 7 so weit in den Kanal eingeschoben, daß ihr Ende kurz vor dem Stopfen 54 liegt. Beim Einschieben wird die Man­ schette 28 so weit nach vorn geschoben, daß sie den Schirm 24 in zusammengeklapptem Zustande hält. Die Pistole 12 wird dann betätigt, um eine geringe Menge von Knochenzement 58 auf den Boden des Medullarkanals zu spritzen, welche sich gegen den Stopfen 24 legt und an der Innenwandung 56 bis kurz hinter das äußerste Ende 60 der Manschette 28 steigt, wie Fig. 8 zeigt. Der Arzt zieht dann die Manschette 28 zur Kappe 18 hin, um den Schirm 24 freizugeben, während weiter Knochen­ zement in den Medullarkanal eingespritzt wird. Die Rippen 30 spreizen sich infolgedessen radial nach außen und die zusammen­ gefalteten Stoffteile 32 öffnen sich, bis die Enden der Rippen und dieser Stoffteile 60 und 62 (siehe Fig. 4) an der ungleich­ förmigen Innenseite 56 der Knochenrinde anliegen. Ein der­ artiges Öffnen des Schirmes schließt vor dem Schirm zwischen dessen Ende und der Wandung 56 einen Ringwulst aus Knochen­ zement 54 ein. Dieser Wulst hilft mit, eine sichere Abdichtung zwischen Schirm und Knochen zu bilden und verhindert, daß hinter dem Schirm Luft eingeschlossen werden kann.

Beim Zurückziehen der Manschette spreizen sich die vorgespann­ ten Rippen und öffnen automatisch teilweise den Schirm. Der Druck des Knochenzements hinter dem Schirm öffnet denselben vollkommen und drückt ihn gegen die Wandung 56. Der Druck des Zements drückt den Schirm auch dann in Spreizlage, wenn die Rippen nicht vorgespannt sind. In diesem Fall können die Verbindungen 34 schwach ausgebildet werden, um eine leichte Verbiegung der Rippen um das Füllrohr 20 zu ermöglichen.

Die Pistole 12 bringt Knochenzement unter Druck in den Raum unterhalb des Schirmes, wobei sie ihn gegen die Wandung 56 preßt, während er in den Kanal einfließt, so daß der Zement unmittelbar in die Kanälchen und sonstigen Zwischenräume der Knochenrinde hineingepreßt wird. Wenn mit der Pistole Knochenzement weiter auf den Boden des Kanals gespritzt wird, wirkt der unter Druck stehende Knochenzement auf die Innen­ wandung des Schirmes, preßt den Schirm gegen die Knochen­ wandung 26 und schiebt die Pistole mit der Düse zum Außen­ ende des Kanals. Dabei bewegt sich der Schirm längs der Knochenwandung 56 und schabt jegliche Blutklumpen oder Blut­ gerinnsel oder andere Fremdstoffe, welche vorher nicht ein­ wandfrei aus dem Kanal entfernt wurde, vor sich her. Auf diese Weise stellt der Schirm sicher, daß die Wandung 56 des Kanals unmittelbar vor dem Einpressen des Knochenzements in den Knochen einwandfrei gesäubert wird. Der Druck des Knochen­ zements hinter dem Schirm kann dadurch gesteuert werden, daß der Arzt den Widerstand auf die Pistole gegenüber dem Schub­ druck aus dem Kanal heraus erhöht oder verringert.

Wenn der Kanal vollkommen gefüllt ist und der Schirm 24 das Ende 66 des Knochens erreicht hat, fängt der Arzt das ab­ geschabte Blut und sonstige Fremdstoffe von dieser Außenkante oder der Außenfläche des Schirmes auf und entfernt sie, zieht den Schirm aus dem Kanal 50 heraus und entfernt jeglichen Zementüberschuß. Alsdann setzt der Arzt den Schaft der Pro­ these in den gefüllten Kanal 50 in herkömmlicher Weise ein.

Zum Füllen von Medullarkanälen verschiedener Durchmesser kann ein Schirm 24 gegebener Abmessung verwendet werden. Nach dem Einschieben der Düse in den Kanal entsprechend Fig. 7 und dem Zurückziehen der Manschette 28 kann sich der Schirm so weit spreizen, daß sich die Außenkanten der Rippen und der Stoffteile 60 und 62 an die Innenwandung 56 der Knochenrinde anlegen, und zwar gleichgültig, ob diese Wandung nahe an der Düse liegt oder weiter weg, wie dies in den Fig. 7 bis 9 im einzelnen dargestellt ist. Um sicherzustellen, daß der Schirm sich in ausreichendem Maße den Ungleichmäßigkeiten in der Wandung 56 anpassen kann, sollte der Maximaldurch­ messer des Medullarkanals für eine Düse gegebener Abmessung etwas kleiner sein als der maximale Schirmdurchmesser gemäß Fig. 3.

Claims (10)

1. Düse zum Einbringen von Knochenzement in den Medullarkanal eines Röhrenknochens mit einem langen Füllrohr, dessen eines Ende an einem Knochenzementgeber anschließbar ist, dadurch gekenn­ zeichnet, daß am Ausflußende (26) des Füllrohres (20) ein zementundurchlässiger Schirm (24) befestigt ist, welcher eine biegsame Außenkante (60, 62) aufweist, daß der Schirm zwischen einer dem Umfang des Füllrohres entsprechenden zusammengeklappten Lage beim Einführen des Füllrohres in den Medullarkanal (50) und einer Spreiz­ lage aufspreizbar ist und in der Spreizlage mit seiner Außenkante (60, 62) eine Abdichtung an der Medullar-Kanalwandung (56) bildet.

2. Düse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schirm (24) in Spreizlage kegelstumpfförmig ist.

3. Düse nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Schirm (24) an seiner Außenkante (60, 62) flexible, sich an Ungleichmäßig­ keiten der Medullar-Kanalwandung (56) anpassende Abdeckungen (32) sowie vom Ausflußende (26) des Füllrohres zur Außenkante (60, 62) verlaufende Versteifungsteile (30) aufweist.

4. Düse nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstei­ fungsteile eine Vielzahl von über den Umfang des Schirms (24) ver­ teilte Rippen (30) sind, daß die Rippen untereinander durch die Abdeckungen darstellende flexible Stoffteile (32) verbunden sind und daß die Rippen (30) über Gelenke (34) gelenkig mit dem Ausflußende des Füllrohres verbunden sind.

5. Düse nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß in der zusammengeklappten Lage die Rippen (30) und ihre Gelenke (34) unter Vorspannung stehen.

6. Düse nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß in der zusammengeklappten Lage die Rippen (30) parallel zur Achse des Füllrohres (20) liegen und die Stoffteile (32) zwischen nebeneinander­ liegenden Rippen gefaltet sind.

7. Düse nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß in der zusammengeklappten Lage die Stoffteile (32) zwischen nebeneinander­ liegenden Rippen (30) nach innen zur Achse des Füllrohres (20) ge­ faltet sind.

8. Düse nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß nahe dem Ausflußende (26) des Füllrohres (20) ein Auslösemittel (28) für den Schirm (24) angeordnet ist, mittels welchem der Schirm nach Einführen des Füllrohres in den Medullarkanal (50) derart lösbar ist, daß er sich aus seiner zusammengeklappten Lage in seine Spreizlage spreizt.

9. Düse nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Auslöse­ mittel (28) eine um das Füllrohr (20) angeordnete und axial verschieb­ bare Manschette (28) ist, mittels welcher der Schirm (24) aus der zusammengeklappten Lage in die Spreizlage spreizbar ist.

10. Düse nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Auslöse­ mittel aus einer längs des Füllrohres (20) verschiebbaren Einrichtung mit einem den zusammengeklappten Schirm (24) umgebenden Ring besteht.