DE4022986C2 - Vorrichtung zur Applikation von Knochenzement - Google Patents
Vorrichtung zur Applikation von KnochenzementInfo
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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 (22)
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.
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- 1990-07-19 DE DE19904022986 patent/DE4022986C2/de not_active Expired - Fee Related
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