DE69630317T2

DE69630317T2 - Vorrichtung zum verbinden von benachbarten wirbelsäulenstützstäben

Info

Publication number: DE69630317T2
Application number: DE69630317T
Authority: DE
Inventors: James Van Hoeck; S. Denis DRUMMOND; L. David BRUMFIELD; Neil M. ANDERSON; C. Michael SHERMAN
Original assignee: SDGI Holdings Inc
Current assignee: Warsaw Orthopedic Inc
Priority date: 1995-06-06
Filing date: 1996-05-28
Publication date: 2004-08-05
Anticipated expiration: 2016-05-29
Also published as: US6136003A; AU5935196A; WO1996039090A1; EP0874594A4; EP0874594A1; ATE251423T1; US6402751B1; DE69630317D1; JP2000501624A; US6113600A; EP0874594B1; ES2203702T3

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein Vorrichtungen zur Verwendung in Spinalimplantatsystemen, insbesondere denjenigen, die für einen Anschluß an verschiedenen Stellen längs der Länge der Wirbelsäule konturierte Spinalstäbe verwenden. Im besonderen betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zum Verbinden aneinandergrenzender Spinalstäbe auf eine von oben einziehende und festziehende Weise. Diese Erfindung ist besonders verwendbar bei Verfahren und Vorrichtungen zum posterioren Fixieren der Wirbelsäule.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Es sind mehrere Techniken und Systeme zur Verwendung beim Korrigieren und Stabilisieren von Wirbelsäulenverkrümmungen und zum Erleichtern einer Spondylodese im Fall von Wirbelsäulenkrankheiten oder degenerativen Erkrankungen entwickelt worden. Typischerweise wird ein Paar von biegsamen Stäben in Längsrichtung angrenzend an die Wirbelsäule angeordnet und wird mit Hilfe einer Zahl von Befestigungselementen, wie beispielsweise Haken und Schrauben, an verschiedenen Wirbeln längs der Länge der Wirbelsäule befestigt.
Es sind zahlreiche Spinalstabsysteme entwickelt worden, die Querverbinder bereitstellen, um die aneinandergrenzenden Spinalstäbe über die Wirbelsäulenmittellinie zu verbinden, um ein starres und stabiles Konstrukt bereitzustellen. Die meisten dieser Systeme stellen für Wirbelsäulenchirurgen eine oder mehrere Schwierigkeiten dar. Viele der Vorrichtungen haben einen hohen Querschnitt, was die Verletzung von weichem Gewebe und chirurgische Komplikationen steigert. Darüber hinaus muß bei vielen dieser Systeme nach dem bekannten technischen Stand der Befestigungsmechanismus auf den Spinalstäben vorgespannt werden, was eine beträchtliche präoperative Planung erfordern kann und was praktisch die Möglichkeit beseitigt, in situ Verbinder hinzuzufügen.
Beispiele von Spinalstabsystemen, versehen mit Querverbindern zum Verbinden von aneinandergrenzenden Spinalstäben, werden in der PCT-Patentanmeldung WO 95/13754, dem US-Patent 5147360 und dem französischen Patent 2645427 offengelegt. Das Spinalstabsystem von WO 95/13754 hat die Merkmale des Oberbegriffs des vorliegenden Anspruchs 1. Im einzelnen umfassen die Querverbindungselemente Stabaufnahmeaussparungen, um entsprechende Spinalstäbe aufzunehmen. Jeder Stab wird in Kontakt mit einer entsprechenden Aussparung gehalten durch eine abgeschrägte Klemmschraube, die durch ein im Verbinder bereitgestelltes Durchgangsloch verläuft, um den Spinalstab gegen eine Kontaktfläche innerhalb der Aussparung zu verkeilen. Die Klemmschrauben verlaufen senkrecht zur Achse der Stäbe und senkrecht zur Querachse des Verbinders. Bei bestimmten beschriebenen Ausführungsbeispielen öffnen die Stabaufnahmeaussparungen in der gleichen Richtung, so daß die Verbinder von oben auf die Spinalstäbe gespannt werden können. Außerdem kann die Querlänge der Verbinder eingestellt werden. Ein ähnliches Verbindersystem wird im US-Patent 5147360 offengelegt, außer, daß die Querlänge der Verbindungselemente nicht eingestellt werden kann. Eine andere Variation der gleichen Grundform eines Verbindungselements wird im französischen Patent 2645427 gezeigt. Hier werden die Spinalstäbe innerhalb entsprechender Aussparungen gehalten durch Schrauben, die an einer Tangente zu den Staboberflächen verlaufen, so daß die Schraubengewinde mit einer Aufrauhung auf den Staboberflächen ineinandergreifen, um eine Bewegung zwischen den beiden zu verhindern.
Ein anderes bekanntes Querverbindersystem ist das TSRH^® CROSSLINK^® von der Danek Medical, Inc. Das TSRH^® CROSSLINK^® verwendet einen Dreipunktscherenklemm-Mechanismus, der die Bewegung zwischen den Stäben in allen Richtungen einschränkt und insbesondere Axialkräften zwischen Stäben und Torsionsmomenten um die Achse der Stäbe widersteht. Ein vierseitiges Konstrukt wird durch seitliches Verbinden der Stäbe längs der Sagittalebene mit gefurchten Platten gebildet. Die seitliche Verbindung verringert den Korrekturverlust, der mit der Zeit eintreten kann.
Starre Querverbindungen zwischen Spinalstäben sind vorteilhaft, weil sie die Stabwanderung einschränken und die Steifigkeit des Konstrukts steigern. Bei vielen Fällen, die eine Mehrebenen-Spondylodese einschließen, sind diese Merkmale wesentlich, während eine feste Knochenfusion erreicht wird. In der postoperativen Phase, bevor die Fusion stattfindet, kann ein beträchtliches Maß an Bewegung zwischen den Stäben, Drähten und Haken stattfinden, das zum Beispiel ermöglichen kann, daß sich eine Skoliosekorrektur verringert oder das Becken zu seiner vorherigen, deformierten Position hin derotiert. Durch Bereitstellen einer starren Querverbindung zwischen zwei Spinalstäben kann der Korrekturverlust verringert werden, und ein steiferes Konstrukt kann erzeugt werden, das die Förderung einer festen Fusion steigern kann. Während das TSRH^® CROSSLINK^® ein exzellentes Konstrukt bereitstellt, bleibt ein Bedarf an Vorrichtungen mit einem niedrigen Querschnitt, die aneinandergrenzende Spinalstäbe mit einem Minimum an Bestandteilen und Schritten auf eine von oben einzuziehende und festzuziehende Weise verbinden.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Nach der vorliegenden Erfindung wird eine Vorrichtung zum Fixieren der Wirbelsäule eines Patienten bereitgestellt, die folgendes umfaßt:
ein Paar von Längselementen, konfiguriert zum Anordnen längs der Wirbelsäule,
einen Verbinder mit einer Längsachse allgemein quer zu den Längselementen, wobei der Verbinder so bemessen wird, daß er einen Abstand zwischen den aneinandergrenzenden Längselementen überspannt, und ein Paar von Eingriffselementen hat, die jeweils folgendes einschließen:
eine Befestigungsfläche, konfiguriert, um mit einem Längselement auf derselben ineinanderzugreifen,
ein Keilelement,
ein Durchgangsloch zum Aufnehmen des Keilelements, wobei das Durchgangsloch gegenüber einem entsprechenden der Längselemente versetzt wird, wenn das entsprechende der Längselemente in Kontakt mit der Befestigungsfläche ist, wobei das Keilelement bewegt werden kann, um sich durch das Durchgangsloch vorzuschieben, um an dem entsprechenden der Längselemente anzuliegen und das entsprechende der Längselemente fest gegen die Befestigungsfläche zu drücken,
dadurch gekennzeichnet, daß das Durchgangsloch in einem schiefen Winkel im Verhältnis zur Längsachse des Verbinders ausgerichtet wird.
Bei einem spezifischen Ausführungsbeispiel der Erfindung schließt das Eingriffselement einen länglichen Verbindungsabschnitt ein, der durch eine Bohrung im Brückenelement aufgenommen wird. Das Brückenelement schließt außerdem ein Paar von Eingriffsflächen angrenzend an und aneinanderstoßend mit einer entsprechenden der Bohrungen zum Eingriff mit einem Verbindungsabschnitt ein. Ein zweites, im Brückenelement definiertes, Durchgangsloch schneidet jede der Bohrungen und wird in einem Winkel derart ausgerichtet, daß, wenn ein Keilelement durch das zweite Durchgangsloch vorgeschoben wird, das Keilelement am Verbindungsabschnitt anliegen wird und jeden gegen eine entsprechende der Eingriffsflächen drücken wird.
Bei einem anderen spezifischen Ausführungsbeispiel definiert das Brückenelement einen Schlitz zum Aufnehmen eines der Verbindungsabschnitte und eine erste Befestigungselementbohrung, welche den Schlitz schneidet. Der Verbindungsabschnitt definiert außerdem eine zweite Befestigungselementbohrung, die mit der ersten Befestigungselementbohrung des Brückenelements ausgerichtet werden kann, wenn der Verbindungsabschnitt in den Schlitz eingeführt wird.
Bei einigen Ausführungsbeispielen dieser Erfindung schließt die Befestigungsfläche eine kreisförmige Rundhöhlung ein, die einen Radius hat, kleiner als der Radius des Längselements. Dies stellt auf jedem der Längselemente drei Berührungspunkte bereit, was die Bewegung zwischen den Stäben in allen Richtungen einschränkt.
Ein Ziel der Erfindung ist es, eine Vorrichtung zur Verwendung beim seitlichen Verbinden von angrenzend an die Wirbelsäule eines Patienten implantierten Längselementen bereitzustellen. Ein anderes Ziel dieser Erfindung ist es, eine Vorrichtung bereitzustellen, welche die Stabwanderung einschränkt und die Gesamtkonstruktsteifigkeit steigert.
Ein Vorzug dieser Erfindung ist, daß sie Fixierungsbaugruppen bereitstellt, die von oben eingezogen oder über Spinalstäben implantiert werden können, nachdem die Spinalstäbe in Eingriff mit der Wirbelsäule gebracht worden sind. Ein weiterer Nutzen wird durch die Aspekte des Anziehens von oben der Erfindung erreicht.
Ein anderer Nutzen dieser Erfindung ist, daß sie drei Berührungspunkte auf dem Spinalstab bereitstellt, was die Stabwanderung einschränkt und die Gesamtkonstruktsteigigkeit steigert.
Andere Ziele und weitere Vorteile der vorliegenden Erfindung werden Personen mit üblichen Kenntnissen auf dem Gebiet aus der folgenden schriftlichen Beschreibung und den beigefügten Zeichnungen offensichtlich.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist ein Aufriß eines Wirbelsäulenfixierungssystems in Eingriff mit einer Wirbelsäule, nach einem Aspekt dieser Erfindung.
2 ist ein Aufriß eines Querverbinders in Eingriff mit Spinalstäben, wobei die Eingriffselemente nach der Mitte zu und die Durchgangslöcher seitlich auf dem Verbinder angeordnet werden.
3 ist ein Querschnitt des Querverbinders von 2.
4 ist eine Querschnittsansicht des Querverbinders von 2, der vorn oben über zwei Spinalstäbe gespannt wird.
5 ist eine Querschnittsansicht des Querverbinders von 2 im Eingriff mit zwei Spinalstäben.
6 ist ein Seitenriß einer Klemmschraube.
7 ist ein Aufriß einer Klemmschraube.
8 ist ein Aufriß eines Querverbinders ähnlich zu 2 (i. Orig. hier: 1. Anm. d. Ü.), außer, daß die Eingriffselemente seitlich und die Durchgangslöcher nach der Mitte zu auf dem Verbinder angeordnet werden.
9 ist ein Seitenriß des Querverbinders von 8.
10 ist ein Seitenriß eines alternativen Ausführungsbeispiels eines Querverbinders.
11 ist ein Aufriß eines geschlossenen Querverbinder-Ausführungsbeispiels.
12 ist ein Seitenriß des Querverbinders von 11.
13 ist ein Aufriß eines einstellbaren Querverbinders.
14 ist ein Seitenriß des Querverbinders von 13.
15 ist eine Querschnittsansicht des Verbinders von 13 längs der Linien 15-15.
16 ist ein Aufriß eines anderen verstellbaren Querverbinders.
17 ist ein Seitenriß des Brückenelements des in 16 gezeigten Querverbinders.
18 ist ein Seitenriß eines alternativen Ausführungsbeispiels des Querverbinders, das gekürzte Verbindungsabschnitte hat.
19 ist eine perspektivische Ansicht noch eines anderen einstellbaren Querverbinders nach dieser Erfindung.
20 ist ein Seitenriß des in 19 gezeigten Querverbinders.
21 ist eine aufgeschnittene Seitenansicht des Querverbinders von 19.
22 ist eine perspektivische Ansicht noch eines anderen Querverbinders dieser Erfindung.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
Zum Zweck der Förderung eines Verständnisses der Prinzipien der Erfindung wird nun Bezug genommen auf die in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiele, und es wird eine spezifische Sprache verwendet, um dieselben zu beschreiben. Trotzdem versteht es sich von selbst, daß damit keine Einschränkung des Rahmens der Erfindung beabsichtigt ist, der die Änderungen und weiteren Modifikationen in der dargestellten Vorrichtung und die weiteren Anwendungen der Prinzipien der Erfindung, wie sie hierin dargestellt worden ist, einschließen soll, die Fachleuten auf dem Gebiet der Erfindung normalerweise offensichtlich sein dürften.
Die vorliegende Erfindung ist verwendbar für eine posteriore interne Fixierung der Wirbelsäule, die zum Korrigieren und Stabilisieren von Wirbelsäulenverkrümmungen und zum Erleichtern einer Spondylodese im Fall von Wirbelsäulenkrankheiten oder degenerativen Erkrankungen indiziert ist. Diese Erfindung stellt ein von oben einzuziehendes, von oben festzuziehendes posteriores Fixierungssystem mit niedrigem Querschnitt bereit, das eine minimale Instrumentierung erfordert, doch ein stabiles, starres vierseitiges Konstrukt bereitstellt, das die Stabwanderung einschränkt und die Gesamtkonstruktsteifigkeit steigert.
Ein Wirbelsäulenfixierungssystem 10 nach einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird in 1 bis 3 abgebildet. Das System 10 schließt ein Paar von Längselementen, vorzugsweise Spinalstäben, 11, 12, Mittel für einen Eingriff der Längselemente mit der Wirbelsäule, 13, 14, ein Paar von Keilelementen 16 und einen Verbinder 20 ein, konfiguriert, um einen Abstand zwischen den Stäben 11, 12 zu überspannen, wenn die Stäbe 11, 12 mit der Wirbelsäule in Eingriff sind.
Wie in 2 und 3 deutlicher gezeigt, schließt der Verbinder 20 ein Paar von Eingriffselementen 25, 26 ein, die jedes an einem entsprechenden ersten Ende 28 derselben eine Befestigungsfläche 33 definieren. Der Verbinder 20 schließt außerdem eine Verbindungsfläche 30 an einem zweiten Ende 29 jedes Eingriffselements 25, 26 ein. Ein Brückenelement 21 schließt ein erstes Ende 22 und ein zweites Ende 23 ein, die an den Verbindungsflächen 30 jedes der Stabeingriffselemente 25, 26 befestigt werden. Das Brückenelement 21 schließt vorzugsweise einen Abschnitt 24 mit verringerter Breite und Tiefe ein, um die verbleibenden Wirbelplatten und Dornfortsätze während der chirurgischen Operation zu umgehen. Der verringerte Abschnitt 24 stellt außerdem Mittel zum Konturieren oder Biegen des Verbinders 20 bereit, wie es notwendig ist, um sich der Wirbelsäulenanatomie des Patienten anzupassen.
Jedes der Eingriffselemente 25, 26 definiert außerdem eine Aufnahme 36 zum Aufnehmen eines Spinalstabs in derselben und ein erstes Durchgangsloch 35 zum Aufnehmen eines Keilelements 16. Die Durchgangslöcher 35 schneiden die entsprechenden Aufnahmen 36 und werden so ausgerichtet, daß das Keilelement 16 an einem entsprechenden Stab 11, 12 innerhalb einer Aufnahme 36 anliegt, um den Stab 11, 12 in einen Kontakt mit einer gegenüberliegenden Befestigungsfläche 33 zu drücken, um den Stab mit dem Verbinder in Eingriff zu bringen, wenn ein Keilelement 16 durch das Durchgangsloch 35 vorgeschoben wird. Bei einem spezifischen Ausführungsbeispiel werden die Eingriffselemente 25, 26 integriert am Brückenelement 21 befestigt.
Ein Vorteil dieser Erfindung ist, daß sie Verbinder bereitstellt, die von oben eingezogen oder über Spinalstäben implantiert werden können, nachdem die Spinalstäbe in Eingriff mit den Wirbeln gebracht worden sind. Das Einziehen von oben ist vorteilhaft, weil es die erforderliche Größe der chirurgischen Öffnung und des resultierenden Traumas des Patienten verringert, und weil es die chirurgische Implantation sehr vereinfacht. Das Einziehen von oben gewährt ebenfalls einen mechanischen Vorzug während der Implantation des Systems insofern, als der Verbinder 20 leicht über aneinandergrenzenden Stäben 11, 12 angebracht werden kann und die Stäbe 11, 12 danach durch Festziehen der Keilelemente 16 seitlich im Verhältnis zueinander arretiert werden können.
Unter Bezugnahme auf 3, 4 und 5 kann der Verbinder 20 derart über Längselementen oder Stäben 11, 12 angeordnet oder eingezogen werden, die zuvor mit der Wirbelsäule in Eingriff gebracht worden sind, daß die Stäbe 11, 12 in der Aufnahme 36 des Verbinders 20 aufgenommen werden. Danach, wenn das Keilelement 16 durch ein Durchgangsloch 35 vorgeschoben wird, schiebt das Keilelement 16 den Stab 11 gegen die Befestigungsfläche 33. Vorzugsweise ist die Befestigungsfläche 33 eine kreisförmige Rundhöhlung, die einen Radius hat, kleiner als ein Radius der Stäbe 11, 12. Diese Konfiguration stellt drei Berührungspunkte a, b, c auf den Längselementen 11, 12 bereit, wie in 5 gezeigt. Zwei Berührungspunkte a und b werden durch die Befestigungsfläche 33 bereitgestellt, und der dritte Berührungspunkt c wird durch die Lagerfläche 38 auf dem Keilelement 16 bereitgestellt.
Wie deutlicher in 6 und 7 gezeigt, ist das Keilelement 16 vorzugsweise eine Klemmschraube 37, die eine Lagerfläche 38 und einen Innensechskant 39 zum Aufnehmen eines herkömmlichen Eindrehwerkzeugs hat. Am bevorzugtesten wird der Kopf 34 des Keilelements 16 oder der Klemmschraube 37 so konfiguriert, daß er vollständig innerhalb des Durchgangslochs 35 ruht. Auf diese Weise kann die Klemmschraube 37 so angeordnet werden, daß sie nicht über die obere Fläche 31 des Verbinders 20 vorsteht, wenn die Klemmschraube 37 vollständig im Durchgangsloch 35 vorgeschoben ist und an einem Stab 12 anliegt, wie in 5 gezeigt. Im Fall einer mit Gewinde versehenen Klemmschraube 37 tragen die Durchgangslöcher 35 entsprechende Innengewinde. Vorzugsweise wird die Lagerfläche 38 so geformt, daß sie sich einer Außenfläche 17 eines Stabs 11, 12 anpaßt. Die Außenfläche 17 des Stabs 11, 12 ist typischerweise kreisförmig, kann aber jede geeignete Form haben. Die Lagerfläche 38 ist vorzugsweise eine verjüngte Spitze 42.
Unter Bezugnahme auf 2 bis einschließlich 5 definiert das Brückenelement eine Achse B zwischen dem ersten Ende 22 und dem zweiten Ende 23 des Brückenelements 21. Die Durchgangslöcher 35 werden vorzugsweise in einem Winkel A von weniger als 90° im Verhältnis zur Achse B des Brückenelements 21 ausgerichtet. Jeder Winkel, der ermöglicht, daß das Keilelement 16 an einem Stab 11, 12 in der Aufnahme 36 anliegt und den Stab 11, 12 gegen die Befestigungsfläche 33 drückt, so daß die aneinandergrenzenden Stäbe 11, 12 in einem gewünschten besonderen Verhältnis gehalten werden, wird in Erwägung gezogen. Solche Winkel schließen Winkel von etwa 40°, 45° und 60° ein, sind aber nicht darauf beschränkt. Vorzugsweise wird der Winkel so festgelegt, daß der Aspekt des Einziehens von oben der Erfindung erhalten bleibt, was dazu beitragen kann, die Größe der Operationsstelle zum Implantieren zu verringern.
Bei den in 1 bis einschließlich 5 gezeigten Ausführungsbeispielen schließt der Verbinder 20 Durchgangslöcher 35 ein, die seitlich auf dem Verbinder angeordnet werden, d. h., in seitlicher Richtung auswärts von der Achse B. Bei dieser Konfiguration wirken die Durchgangslöcher 35 und daher die Keilelemente 16 zur Achse B hin. Als Alternative dazu können die ersten Durchgangslöcher 44 nach der Mitte zu auf dem Verbinder 40 angeordnet werden, wie in 8 und 9 gezeigt. Dieses Ausführungsbeispiel ist wünschenswert, wenn die Spannweite zwischen den Längselementen 11, 12 ausreichend ist, um beide Keilelemente 41 aufzunehmen. Ein Querverbinder 20, der seitlich angeordnete Keilelemente 16 verwendet, wie beispielsweise in 1 bis 5 abgebildet, kann verwendet werden, wenn die Spannweite zwischen den Längselementen 11 und 12 kleiner als etwa 1 1/8 Zoll (28 mm) ist. Wenn es angemessen ist, ist jedoch das Mittelverbinder-Ausführungsbeispiel 40 wünschenswert, weil es eine kleinere Operationsstelle erlaubt und einen leichteren Zugang mit Werkzeugen (nicht gezeigt) zu den Keilelementen 41 ermöglicht, um das Keilelement 41 während der chirurgischen Operation in Eingriff zu nehmen.
Unter Bezugnahme auf 10 erwägt diese Erfindung ebenfalls einen C-klemmenförmigen Verbinder 60. Der C-Klemmenverbinder 60 schließt ebenfalls ein Brückenelement 62 ein, das sich zwischen einem Paar von Eingriffselementen 67, 68 spannt. Das Brückenelement 62 wird an einem ersten Ende 63 und einem zweiten Ende 64 des Brückenelements 62 mit jedem der Eingriffselemente 67, 68 verbunden. Ein Paar von Aufnahmen 70 an dem Verbinder 60 wird konfiguriert, um Längselemente oder Stäbe 11, 12 aufzunehmen. Ein erstes Durchgangsloch 75 wird in jedem der Eingriffselemente 67, 68 definiert. Die Durchgangslöcher 75 schneiden die entsprechenden Aufnahmen 70 und werden in einem solchen Winkel ausgerichtet, daß das Keilelement 76 am Längselement 11, 12 anliegen und das Längselement 11, 12 gegen eine Befestigungsfläche 71 angrenzend an die entsprechenden Aufnahmen 70 drücken wird, um den Verbinder mit einem Längselement 11, 12 in Eingriff zu bringen, wenn ein Keilelement 76 durch das Durchgangsloch 75 vorgeschoben wird. Wie die vorherigen Ausführungsbeispiele kann der Verbinder 60 über ein Paar von Spinalstäben 11, 12 gespannt werden, wobei die Stäbe 11, 12 anfangs nur in Kontakt mit den Aufnahmen 70 oder der Unterseite des Verbinders 60 sind. Der Verbinder kann manuell verschoben werden, bis die Stäbe die Befestigungsflächen 71 berühren. Der endgültige Eingriff wird durch Anziehen der Keilelemente 76 gegen die Stäbe erreicht.
Geschlossene Verbinderausführungsbeispiele werden, wie in 11 und 12 gezeigt, ebenfalls durch diese Erfindung erwogen. Der geschlossene Verbinder 80 muß auf die Längselemente 11, 12 vorgespannt werden, bevor die Längselemente 11, 12 mit einer Wirbelsäule in Eingriff gebracht werden. Der geschlossene Verbinder 80 schließt ein an einem Paar von Eingriffselementen 82, 83 befestigtes Brückenelement 81 ein. Ein Paar von Stabaufnahmen 87 wird konfiguriert, um ein Längselement 11, 12 aufzunehmen. Ein erstes Durchgangsloch 85 wird in jedem Eingriffselement 82, 83 zum Aufnehmen eines Keilelements 16 definiert. Wenn das Keilelement 16 durch das Durchgangsloch 85 vorgeschoben wird, wird das Keilelement 16 an einem Längselement 11, 12 in der Aufnahme 87 anliegen und das Längselement 11, 12 gegen eine Befestigungsfläche 88 drücken, um den Verbinder 80 mit dem Längselement 11, 12 in Eingriff zu bringen. Vorzugsweise ist die Befestigungsfläche 88 eine kreisförmige Rundhöhlung, die einen Radius hat, kleiner als ein Radius des Längselements 11, 12, und stellt folglich, wie oben beschrieben, drei Berührungspunkte bereit.
Ein anderer Aspekt dieser Erfindung stellt Mittel zum Einstellen des Abstands zwischen den Längselementen 11, 12 bereit, während doch die Aspekte des Einziehens von oben und des Festziehens von oben der Erfindung erhalten bleiben. 13 und 14 zeigen einen einstellbaren Querverbinder 90. Der Verbinder 90 schließt ein Brückenelement 91 mit einem ersten Ende 92, einem zweiten Ende 93 und Eingriffselementen 94, 95 ein. Die Eingriffselemente 94, 95 schließen jedes einen Eingriffsabschnitt 96 ein, der Durchgangslöcher 99 definiert und der, wie oben beschrieben, mit den Längselementen 11, 12 in Eingriff gebracht werden kann. Jedes Eingriffselement 94, 95 schließt außerdem längliche Verbindungsabschnitte 97, 98 ein, bemessen, um wenigstens einen Teil des Abstands zwischen den aneinandergrenzenden Längselementen oder Stäben 11, 12 zu überspannen. Das Brückenelement 91 definiert ein Paar von Bohrungen 101, jede zum Aufnehmen eines entsprechenden der länglichen Verbindungsabschnitte 97, 98. Das Brückenelement schließt außerdem ein Paar von Eingriffsflächen 102 ein, die mit einer entsprechenden der Bohrungen 101 zum Eingriff mit den entsprechenden Verbindungsabschnitten 97, 98 aneinandergrenzen und aneinanderstoßen, wie in 15 gezeigt. Ein Paar von zweiten Durchgangslöchern 105 wird im Brückenelement 91 definiert, um Keilelemente 106 aufzunehmen. Ein zweites Durchgangsloch 105 schneidet jede der Bohrungen 101 und wird in einem solchen Winkel ausgerichtet, daß das Keilelement 106 an dem entsprechenden Verbindungsabschnitt 97, 98 anliegen und jeden der Verbindungsabschnitte 97, 98 gegen eine entsprechende der Eingriffsflächen 102 drücken wird, wenn das Keilelement 106 durch das zweite Durchgangsloch 105 vorgeschoben wird. Vorzugsweise schließen die Eingriffsflächen 102 eine kreisförmige Rundhöhlung ein, die einen Radius hat, kleiner als ein Radius der Bohrung 101 und der kreisförmigen Verbindungsabschnitte 97, 98.
Ein bevorzugtes Beispiel eines einstellbaren Querverbinders 120, das dem in 13 bis 15 gezeigten Ausführungsbeispiel ähnelt, wird in 16 und 17 gezeigt. Ein einziges im Brückenelement 123 definiertes zweites Durchgangsloch 135 schneidet die beiden Bohrungen 130, 140, so daß ein einziges Keilelement 129 die beiden Verbindungsabschnitte 126, 127 in Eingriff nimmt, wie in 16 und 17 gezeigt. Nach diesem Ausführungsbeispiel drückt ein einziges Keilelement 129 die Verbindungsabschnitte 126 und 127 in seitlicher Richtung in die entsprechenden Eingriffsflächen 131, 141. Jede Eingriffsfläche 131, 141 schließt eine Rundhöhlung 142, 132 ein, die einen Schwerpunkt 138, 148 hat. Wie in 17 gezeigt, divergieren eine Linie α zwischen dem Schwerpunkt 137 einer Bohrung 130 und dem Schwerpunkt 138 ihrer entsprechenden angrenzenden Rundhöhlung 132 und eine Linie β zwischen dem Schwerpunkt 147 der anderen Bohrung 140 und dem Schwerpunkt 148 ihrer entsprechenden angrenzenden Rundhöhlung 142 vom zweiten Durchgangsloch 135 weg. Bei dieser Konfiguration werden die Verbindungsabschnitte 126, 127 von der Achse C des zweiten Durchgangslochs 135 weggeschoben, wenn das Keilelement 129 durch das zweite Durchgangsloch 135 vorgeschoben wird. Die Verbindungsabschnitte 126, 127 werden folglich mit einem einzigen Keilelement 129 in Eingriff mit den entsprechenden Eingriffsflächen 131, 141 gebracht.
Um ein breites Angebot an Verbindern bereitzustellen, um eine Vielzahl von Wirbelsäulensituationen und Wirbelebenen anzusprechen, werden Verbinder von verschiedenen Größen erwogen. Zum Beispiel stellt der in 18 gezeigte Verbinder 110 gekürzte Verbindungsabschnitte 112, verbunden mit einem Brückenelement 111, bereit.
Die Erfindung schließt ebenfalls einen ausziehbaren verstellbaren Querverbinder ein, wie in 19 bis einschließlich 22 gezeigt. Der ausziehbare verstellbare Querverbinder 150 schließt ein Brückenelement 152 ein, verbunden mit einem ersten Eingriffselement 155 und einem zweiten Eingriffselement 162, die jedes ein jeweiliges erstes Ende 156, 163 und zweites Ende 158, 165 haben. Die Eingriffselemente 155, 162 schließen jedes Befestigungsabschnitte 157, 164 am ersten Ende 156, 163 ein. Die Befestigungsabschnitte 157, 164 schließen jeder Aufnahmen 168, 169 und Befestigungsflächen 170, 171 ein. Die Aufnahmen 168, 169 werden jeweils von einem ersten Durchgangsloch 175 geschnitten. Die Befestigungsabschnitte 157, 164 des Verbinders 150 können auf die oben beschriebene Weise in einer von oben eingezogenen Art mit Längselementen in Eingriff gebracht werden.
Das erste Eingriffselement 155 schließt einen ersten Verbindungsabschnitt 159 am zweiten Ende 158 ein. Das zweite Eingriffselement 162 schließt ähnlich einen zweiten Verbindungsabschnitt 166 am zweiten Ende 165 ein. Das Brückenelement 152 des Verbinders 150 definiert einen Schlitz zum Aufnehmen des zweiten Verbindungsabschnitts 166. Der erste Verbindungsabschnitt 159 des ersten Eingriffselements 155 wird vorzugsweise integriert am Brückenelement 152 befestigt. Das Brückenelement 152 definiert ebenfalls eine erste Befestigungselementbohrung 177. Die Achse D der ersten Befestigungselementbohrung 177 schneidet den Schlitz 153, um ein Befestigungselement 180 aufzunehmen. Der zweite Verbindungsabschnitt 166 definiert eine zweite Befestigungselementbohrung 178. Die zweite Befestigungselementbohrung 178 kann mit der ersten Befestigungselementbohrung 177 ausgerichtet werden, wenn der zweite Verbindungsabschnitt 166 in den Schlitz 153 eingeführt wird. Ein Befestigungselement 180 kann durch jede der ersten und zweiten Befestigungselementbohrungen 177, 178 ausgefahren werden, um den zweiten Verbindungsabschnitt 166 an das Brückenelement 152 zu klemmen.
Jedes geeignete Befestigungselement wird erwogen, einschließlich einer Sechskantkopfschraube 180 mit einer integrierten Unterlegscheibe 181.
Vorzugsweise schließt die erste Befestigungselementbohrung 177 des Brückenelements 152 eine in einer oberen Fläche 154 des Verbinders 150 definierte Aussparung 179 ein, wie in 22 gezeigt. Der Kopf 182 und die Unterlegscheibe 181 des Befestigungselements 180 werden so bemessen, daß sie innerhalb der Aussparung 179 aufgenommen werden, ohne über die obere Fläche 154 des Brückenelements 152 vorzustehen. Dieses Ausführungsbeispiel stellt ein System mit einem niedrigen Querschnitt bereit. Mit dieser Konfiguration wird erwogen, daß das Befestigungselement 180 einen kreisförmigen Kopf mit einer Innensechskant-Aussparung zum Aufnehmen eines Eindrehwerkzeugs einschließen kann.
Vorzugsweise schließt das Brückenelement 152, wie in 19 gezeigt, ebenfalls eine Zahl von ersten Befestigungselementbohrungen 177 ein, und der zweite Verbindungsabschnitt 166 kann innerhalb des Schlitzes 153 verschoben werden, so daß die zweite Befestigungselementbohrung 178 mit jeder der Zahl von ersten Befestigungselementbohrungen 177 ausgerichtet werden kann. Diese Konfiguration ermöglicht eine Einstellbarkeit in der Länge des Verbinders 150. Vorzugsweise schließt der zweite Verbindungsabschnitt 166 einen Bereich 167 mit verringerter Breite zum Biegen und Konturieren des Verbinders 150 ein.
Die Verbinder und Systeme dieser Erfindung werden vorzugsweise aus rostfreiem Stahl medizinischer Güte oder einem ähnlichen hochfesten Material hergestellt. Andere biokompatible Materialien werden in Erwägung gezogen, vorausgesetzt, das Material ist fest genug, um den hohen durch die Bestandteile übertragenen Lasten standzuhalten. Insbesondere könnten die Systeme in Titan 6A14V oder rostfreiem Stahl 316LVM gefertigt werden. Die Verbinder können in mehreren unterschiedlichen Größen bereitgestellt werden, wie notwendig, um sich der Wirbelsäulenanatomie an dem Hals-, dem Brust- und dem Lendensegment der Wirbelsäule anzupassen.

Claims

Vorrichtung zum Fixieren der Wirbelsäule eines Patienten, die folgendes umfaßt: ein Paar von Längselementen (11, 12), konfiguriert zum Anordnen längs der Wirbelsäule, einen Verbinder (20; 40; 60; 90) mit einer Längsachse allgemein quer zu den Längselementen (11, 12), wobei der Verbinder (20; 40; 60; 90; 120; 110; 150) so bemessen wird, daß er einen Abstand zwischen den aneinandergrenzenden Längselementen (11, 12) überspannt, und ein Paar von Eingriffselementen (25, 26; 67, 68; 94, 95; 155, 162) hat, die jeweils folgendes einschließen: eine Befestigungsfläche (33; 71; 170, 171), konfiguriert, um mit einem Längselement (11, 12) auf derselben ineinanderzugreifen, ein Keilelement (16; 41; 76), ein Durchgangsloch (35; 44; 75; 99) zum Aufnehmen des Keilelements (16; 41), wobei das Durchgangsloch (35; 44; 75; 99) gegenüber einem entsprechenden der Längselemente (11, 12) versetzt wird, wenn das entsprechende der Längselemente (11, 12) in Kontakt mit der Befestigungsfläche (33; 71; 170, 171) ist, wobei das Keilelement (16; 41; 76) bewegt werden kann, um sich durch das Durchgangsloch (35; 44; 75; 99) vorzuschieben, um an dem entsprechenden der Längselemente (11, 12) anzuliegen und das entsprechende der Längselemente (11, 12) fest gegen die Befestigungsfläche (33; 71; 170; 171) zu drücken, dadurch gekennzeichnet, daß das Durchgangsloch (35; 44; 75; 99) in einem schiefen Winkel im Verhältnis zur Längsachse des Verbinders (20; 40; 60; 90; 120; 110; 150) ausgerichtet wird.
Vorrichtung nach Anspruch 1, die außerdem folgendes umfaßt: Mittel (13, 14) zum In-Eingriff Bringen der Längselemente mit der Wirbelsäule, und bei welcher der Verbinder ein Brückenelement einschließt, das längs der Längsachse des Verbinders (20; 40; 60; 90; 120) verläuft, um die Eingriffselemente (25, 26; 67, 68; 94, 95) zu verbinden.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, bei der die Befestigungsfläche (33; 71; 170; 171) durch eine allgemein kreisförmige Rundhöhlung definiert wird, wobei die Längselemente (11, 12) jedes allgemein einen kreisförmigen Querschnitt haben und die Befestigungsfläche (33; 71; 170; 171) einen Radius hat, kleiner als ein Radius der Längselemente.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welcher der schiefe Winkel in einem Bereich von etwa 40 bis 60 Grad liegt.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der jedes der Keilelemente (16; 41; 76) eine Klemmschraube (37) ist.
Vorrichtung nach Anspruch 5, bei der jede der Klemmschrauben (37) eine Sechskantaussparung (39) zum Aufnehmen eines Eindrehwerkzeugs definiert.
Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, bei der jede der Klemmschrauben (37) eine gekrümmte Lagerfläche (38) hat, um sich einer gekrümmten Fläche der Längselemente (11, 12) anzupassen.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, die außerdem ein Mittel (90, 91; 97, 98; 126, 127) umfaßt, um die Eingriffselemente (94, 95) einstellbar zu verbinden, um eine einstellbare Länge zwischen den Eingriffselementen (94, 95) bereitzustellen.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der das Durchgangsloch (35) jedes der Eingriffselemente seitlich auf dem Verbinder (20; 60) angeordnet wird.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 8, bei der das Durchgangsloch (44) jedes der Eingriffselemente zur Mitte hin auf dem Verbinder (40; 60; 90) angeordnet wird.
Vorrichtung nach Anspruch 2 und einem der von demselben abhängigen Ansprüche, bei der das Brückenelement (152) integriert an einem der Eingriffselemente (155) befestigt wird und ein anderes der Eingriffselemente (162) einen länglichen Verbindungsabschnitt (166) einschließt, wobei das Brückenelement (152) einen Schlitz (153) definiert, um den länglichen Verbindungsabschnitt einstellbar aufzunehmen.
Vorrichtung nach Anspruch 11, bei der das Brückenelement (152) eine Vielzahl von ersten Befestigungselementbohrungen (177) mit einer den Schlitz (153) schneidenden Achse einschließt, um ein Befestigungselement (180) aufzunehmen, und der längliche Verbindungsabschnitt (166) eine zweite Befestigungselementbohrung (178) definiert, wobei die zweite Befestigungselementbohrung (178) mit jeder der ersten Befestigungselementbohrungen (177) ausgerichtet werden kann, wenn der längliche Verbindungsabschnitt (166) in den Schlitz (153) eingeführt wird.
Vorrichtung nach Anspruch 12, die außerdem ein Befestigungselement (180) umfaßt, daß sich durch jede der ersten und zweiten Befestigungselementbohrungen erstrecken und zwischen denselben in Eingriff gebracht werden kann, um den länglichen Verbindungsabschnitt (166) an das Brückenelement (152) zu klemmen.