DE20118100U1 - Pressure injection device for bone cement - Google Patents
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Description
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Dr. med. Hans HaindlDr. med. Hans Haindl
Arzt - Dipl.-Ing.Doctor - Dipl.-Ing.
Dr. med. H. Haindl - Georgsplatz 1 - D-30974 Wennigsen Sachverständiger für MedizintechnikDr. med. H. Haindl - Georgsplatz 1 - D-30974 Wennigsen Expert for medical technology
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BeschreibungDescription
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung, mit der Knochenzement mit hohen Drücken injiziert werden kann, speziell zum Zwecke der Vertebroplastie. Dabei handelt es sich um ein Verfahren, dass zur Behandlung von Kompressionsbrüchen an Wirbelkörpem eingesetzt wird. Etwa 1985 entdeckten Deramond und Gallibert, dass sich die erheblichen Schmerzen, die mit einem Wirbelkörper-Kompressionsbruch, z.B. nach Osteoporose einhergehen, schlagartig bessern lassen, indem man das Innere des porösen Wirbelkörpers unter Druck mit Knochenzement füllt. Hierzu stießen sie eine Kanüle seitlich an den Wirbelkörperfortsätzen vorbei in den Korpus des Wirbelkörpers und injizierten einen normalen Knochenzement, wie er beispielsweise zur Verankerung von Gelenkprothesen verwendet wird.The invention relates to a device with which bone cement can be injected at high pressures, specifically for the purpose of vertebroplasty. This is a method used to treat compression fractures of vertebral bodies. In around 1985, Deramond and Gallibert discovered that the considerable pain associated with a vertebral compression fracture, e.g. after osteoporosis, can be suddenly improved by filling the interior of the porous vertebral body with bone cement under pressure. To do this, they pushed a cannula past the vertebral processes into the body of the vertebral body and injected a normal bone cement, such as that used to anchor joint prostheses.
Diese Methode stieß zunächst auf große Skepsis in den Fachkreisen, insbesondere bezüglich möglicher Langzeitkomplikationen. Nachdem sich über nunmehr mehr als 15 Jahre aber die erwarteten Komplikationen nicht eingestellt haben, gewinnt die Methode zunehmende Verbreitung.This method initially met with great scepticism among experts, particularly with regard to possible long-term complications. However, after more than 15 years of use, the expected complications have not occurred, and the method is becoming increasingly popular.
Bei der Injektion des Knochenzements möchte der Arzt Einfluss auf die Verteilung des Knochenzements im Wirbel nehmen, deshalb wird häufig bei der Injektion die Kanüle, über die der Knochenzement injiziert wird, noch nachjustiert.When injecting the bone cement, the doctor wants to influence the distribution of the bone cement in the vertebra, which is why the cannula through which the bone cement is injected is often readjusted during the injection.
Deshalb ist es wünschenswert, dass die Druckspritze mit nur einer Hand zu bedienen ist.It is therefore desirable that the pressure sprayer can be operated with only one hand.
Ein weiteres Problem bei der Vertebroplastie liegt darin, dass der Knochenzement unter Druck aus dem Wirbelkörper austreten kann und an nicht gewünschter Stelle erstarren kann, wodurch es in Einzelfällen zu Komplikationen, z.B. Nervenkompressionen kommen kann. Deshalb ist es für den Arzt von äußerster Wichtigkeit, dass er, sobald er im Röntgenbild sieht, dass der Knochenzement an falscher Stelle austritt, schlagartig den Druck vom Injektionssystem nehmen kann.Another problem with vertebroplasty is that the bone cement can escape from the vertebral body under pressure and solidify in an undesirable place, which can lead to complications in individual cases, such as nerve compression. It is therefore extremely important for the doctor to be able to immediately relieve the pressure on the injection system as soon as he sees in the X-ray image that the bone cement is escaping in the wrong place.
Derartige Druckinjektionssysteme werden angeboten z.B. von der deutschen Firma Optimed und von der amerikanischen Firma Paralax Medical. Beide Systeme erreichen die hohen Drücke dadurch, dass ein Kolben in einen Spritzenkörper über ein GewindeSuch pressure injection systems are offered by the German company Optimed and the American company Paralax Medical, for example. Both systems achieve high pressures by inserting a piston into a syringe body via a thread.
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hineingedreht wird. Dadurch lässt sich der Vorschub des Kolbens sehr exakt dosieren und die erforderlichen hohen Drücke lassen sich aufbringen. Diese Systeme haben aber zwei schwerwiegende Nachteile. Zum einen benötigt der Arzt zur Bedienung zwei Hände, er hat also keine Hand frei, um zur gleichen Zeit an der Kanüle zu manipulieren, zum Zweiten beinhalten die Systeme eine deutliche Compliance, d.h. sie dehnen sich leicht unter den hohen Drücken, sodass beim Stoppen des Hineindrehens des Kolbens noch deutliche Mengen Knochenzement nachfließen. Um tatsächlich den Druck vom injizierten Knochenzement zu nehmen, muss der Arzt das Gewinde zurückdrehen, dies nimmt Zeit in Anspruch.is screwed in. This allows the advance of the piston to be controlled very precisely and the required high pressures can be applied. However, these systems have two serious disadvantages. Firstly, the doctor needs two hands to operate them, meaning that he does not have a free hand to manipulate the cannula at the same time. Secondly, the systems have a significant compliance, i.e. they expand slightly under the high pressures, so that when the piston is stopped screwing in, significant amounts of bone cement continue to flow. In order to actually relieve the pressure from the injected bone cement, the doctor has to turn the thread back, which takes time.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Druckinjektionssystem für Knochenzement zu entwickeln, das sich zum einen mit einer Hand bedienen lässt, das die erforderlichen hohen Drücke erreichen lässt und das schlagartig zu einer vollständigen Druckentlastung des Knochenzements führt. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass zum Ausdrücken eines Spritzeninhaltes eine Zahnstangendruckpistole verwendet wird, wie sie in ähnlicher Weise auch für das Ausdrücken von Dichtungsmittelkartuschen benutzt wird. Die bekannten Druckpistolen sind aber ungeeignet, weil sie erstens die sehr hohen Drücke, bis zu 100 bar, die für den Knochenzement gebraucht werden, nicht erreichen können und andererseits, weil die Schubstangen üblicherweise mit einer Sperrverzahnung oder einem Reibungsgehemme arretiert sind, die Druckentlastung der Schubstange also zusätzlicher Handgriffe zum Lösen der Arretierung bedarf. Die erfindungsgemäße Lösung besteht darin, dass eine Pistole mit einem Zahnstangenmechanismus ohne Arretierungsklinke und ohne Arretierungsgehemme verwendet wird.The invention is based on the object of developing a pressure injection system for bone cement which can be operated with one hand, which can achieve the required high pressures and which leads to a sudden complete pressure relief of the bone cement. This object is achieved according to the invention in that a rack and pinion pressure gun is used to squeeze out the contents of a syringe, as is also used in a similar way for squeezing out sealant cartridges. The known pressure guns are unsuitable, however, because firstly they cannot reach the very high pressures of up to 100 bar that are needed for the bone cement and secondly because the push rods are usually locked with a locking toothing or a friction lock, so that the pressure relief of the push rod requires additional hand movements to release the lock. The solution according to the invention consists in using a gun with a rack and pinion mechanism without a locking pawl and without a locking lock.
Eine derartige Zahnstangendruckpistole ist für andere Zwecke bekannt, so für den Zweck der Lötmitteldosierung unter dem US Patent 5,0222,563, diese ist aber für den hier vorgesehenen Zweck nicht geeignet, da sowohl die Arretierung der Kartusche als auch die Durchmesser der verfügbaren Kartuschen die erforderlichen Drücke bei weitem nicht erreichen lassen.Such a rack and pinion pressure gun is known for other purposes, such as for the purpose of solder dispensing under US Patent 5,0222,563, but it is not suitable for the purpose intended here, since both the locking of the cartridge and the diameters of the available cartridges do not allow the required pressures to be achieved.
Um die erforderlichen Drücke zu erreichen, wird der Spritzenzylinder lang und mit kleinem Durchmesser aus dickwandigem Material gestaltet. Um eine sichere Verbindung des Spritzenzylinders mit dem Druckpistolengriff zu gewährleisten, wird der Injektionszylinder über ein Überwurfgewinde mit dem Pistolengriff verbunden.In order to achieve the required pressures, the syringe cylinder is designed to be long and with a small diameter and made of thick-walled material. To ensure a secure connection between the syringe cylinder and the pressure pistol handle, the injection cylinder is connected to the pistol handle via a union thread.
In besonders vorteilhafter Form besteht das Druckinjektionssystem aus einem Pistolengriff (1), indem auf einem Bolzen (2) ein Handgriff (3) drehbar gelagert ist. Dieser Handgriff (3) wird von einer Feder (4) aus dem Pistolengriff herausgeschwenkt und kann durch die Kraft des Bedieners gegen den Pistolengriff gezogen werden. Auf der handabgewandten Seite des Handgriffes sitzt auf einem Bolzen (5) eine Klinke (6), die wiederum mit einer Feder (7) gegen die Verzahnung einer Zahnstange (8) drückt. Damit wird durch den Handdruck des Anwenders über die Klinke (6) die Zahnstange (8) nach vorne aus dem Pistolengriff herausbewegt. Die Verzahnung der Zahnstange (8) kann durch Drehen an dem Knopf (9) aus der Klinke herausgedreht werden, so dass sich die Zahnstange dann zurückziehen läßt.In a particularly advantageous form, the pressure injection system consists of a pistol grip (1) in which a handle (3) is pivotally mounted on a bolt (2). This handle (3) is pivoted out of the pistol grip by a spring (4) and can be pulled against the pistol grip by the force of the operator. On the side of the handle facing away from the hand, a latch (6) sits on a bolt (5), which in turn presses against the teeth of a rack (8) with a spring (7). The user's hand pressure on the latch (6) thus moves the rack (8) forwards and out of the pistol grip. The teeth of the rack (8) can be unscrewed from the latch by turning the knob (9), so that the rack can then be retracted.
An der Spitze der Zahnstange trägt diese auf einem Gewinde einen Kolbenträger (10), auf den ein Spritzenkolben (11) aus Kautschuk oder anderem Material aufgestülpt ist. In der Achse der Zahnstange befindet sich an dem Vorderende des Pistolengriffes, direkt über dem Handgriff eine Überwurfmutter (12) mit der der Spritzenzylinder (13) über sein Gegengewinde (14) zugfest an den Pistolengriff angekoppelt werden kann. Am anderen Ende des Zylinders (13) befindet sich eine Kegelverschraubung (15), in die zweiAt the tip of the rack, a piston carrier (10) is mounted on a thread, onto which a syringe piston (11) made of rubber or other material is pushed. In the axis of the rack, at the front end of the pistol grip, directly above the handle, there is a union nut (12) with which the syringe cylinder (13) can be coupled to the pistol grip in a tension-resistant manner via its counter thread (14). At the other end of the cylinder (13) there is a conical screw connection (15) into which two
e^ Injektionscjeföl für Kn odi emergent Gebrauchsmusteriexi 01 - 10-26.doce^ Injection oil for Kn odi emergent utility modeliexi 01 - 10-26.doc
verschiedene Anschluss-Stücke eingeschraubt werden können. Zum einen die Saugkanüle (16), die aus einer Kegelverschraubung (17) und einem Schlauchstück (18) besteht und dazu dient, den Knochenzement in den Zylinder hineinzuziehen. Weiterhin ein Anschluss-Stück (19), das ebenfalls aus einer Kegelverschraubung (17) und einem Schlauch (20) besteht, am Ende dieses Schlauches befindet sich eine weitere Kegelverschraubung (21), eine sogenannte Luer-Lock Verschraubung, mit der dieses Schlauchstück an jede handelsübliche Kanüle angeschlossen werden kann. Um das Schlauchstück (20) herum ist eine Edelstahlfeder (22) angebracht, die das Schlauchstück bei den auftretenden hohen Drücken am Platzen hindert und ein Abknicken und Kollabieren des Schlauchstückes vermeidet.various connecting pieces can be screwed in. Firstly, the suction cannula (16), which consists of a conical screw connection (17) and a piece of hose (18) and is used to draw the bone cement into the cylinder. There is also a connecting piece (19), which also consists of a conical screw connection (17) and a hose (20). At the end of this hose there is another conical screw connection (21), a so-called Luer-Lock screw connection, with which this piece of hose can be connected to any commercially available cannula. A stainless steel spring (22) is attached around the piece of hose (20), which prevents the piece of hose from bursting under the high pressures that occur and prevents the piece of hose from kinking and collapsing.
Die Pistole unterscheidet sich von handelsüblichen dadurch, dass sie nur über eine Vorschubklinke (6) verfügt, nicht aber über eine Sperrklinke, die den Kolben in der vorgeschobenen Position festhält. Das Festhalten des Kolbens erfolgt in diesem Falle nur über die Fließzähigkeit des verwendeten Mediums Knochenzement. Bei dünnen Flüssigkeiten würde dieses Prinzip nicht funktionieren.The gun differs from commercially available ones in that it only has a feed pawl (6) and not a locking pawl that holds the piston in the advanced position. In this case, the piston is only held in place by the viscosity of the bone cement medium used. This principle would not work with thin liquids.
Eine weitere Besonderheit ist der geringe »Durchmesser des Zylinders, wodurch außerordentlich hohe Drücke ermöglicht werden.Another special feature is the small diameter of the cylinder, which enables extraordinarily high pressures.
Oatemame: injektionsgerät lüi Knochenzement Gebrauch smusterie«! 01-10-26.docOatemame: injection device for bone cement use smusterie«! 01-10-26.doc
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