DE69838856T2

DE69838856T2 - Platte für die vordere Halswirbelsäule mit Fixierungssystem für eine Schraube

Info

Publication number: DE69838856T2
Application number: DE69838856T
Authority: DE
Inventors: Gary Karlin Venice Michelson
Original assignee: Warsaw Orthopedic Inc
Current assignee: Warsaw Orthopedic Inc
Priority date: 1997-02-11
Filing date: 1998-02-11
Publication date: 2008-12-11
Anticipated expiration: 2018-02-12
Also published as: JP2008086827A; US6193721B1; US6712818B1; JP2006116349A; ES2268267T3; CA2279936A1; EP1006913B2; ATE383828T1; DE69832389T3; US20050038436A1; EP1006913A4; US6454771B1; ATE332669T1; US20040236334A1; US6916320B2; DE69835244D1; US6428542B1; ES2283708T3; JP2006075618A; US6936050B2

Description

Hintergrund der Erfindung
Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft ein Plattensystem gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.
Entsprechend betrifft die vorliegende Erfindung allgemein Implantate und Instrumente für die Fusion der menschlichen Halswirbelsäule von dem anterioren Aspekt, und im Besonderen Plattensysteme zum Ausrichten und Halten von benachbarten Wirbeln in einem ausgewählten räumlichen Verhältnis während der Wirbelsäulenfusion der Wirbel.
Beschreibung des Stands der Technik
Ein Plattensystem der weiter oben genannten Art ist zum Beispiel aus der US-A-5549612 bekannt.
US-A-5364399 offenbart ein Plattierungssystem, das eine längliche Platte aufweist, die ein Paar Knochenschrauben-Bohrlöcher an entgegengesetzten Enden der Platte aufweist, wobei eine einzelne Stellschraube an jedem Ende der Platte vorgesehen ist, die mit den Köpfen der Knochenschrauben, die in Aussparungen der Platte festsitzen, in Eingriff steht.
Im Stand der Technik ist es gängige Praxis, für diesen Zweck Halswirbelsäulen-Plattierungssysteme zu verwenden. Derartige Systeme sind im Wesentlichen aus Platten und Schrauben zusammengesetzt, zum Ausrichten und Halten von Wirbelkörpern in einer gewünschten Position relativ zueinander. Die frühsten derartigen Vorrichtungen bestanden aus rostfreien Stahlplatten und Schrauben und erforderten, dass die Schrauben vollständig durch die Wirbel und in den Spinal-Kanal hinein verliefen, um in das feste Knochengewebe (den posterioren Cortex) der Wirbelkörper einzugreifen. Dies machte die Fähigkeit erforderlich, diesen Bereich röntgenologisch zu überwachen oder zu visualisieren, was nicht immer möglich ist, insbesondere in der unteren Halswirbelsäule, in der die Wirbel röntgenologisch durch die Schultern verdeckt sein können.
Um Löcher in den Wirbelkörpern zum Einsetzen von jeder Schraube auszubilden, wurde eine Bohrung durchgeführt, gefolgt von einem Gewindeschneiden. Jeder dieser Vorgänge umfasste das vollständige Passieren eines Instrumentes durch den betreffenden Wirbelkörper und in die Wirbelsäule. Somit kommen diese Instrumente in enge Nähe zu dem Rückenmark und dem Duralsack, die in enger Nähe zu den hinteren Flächen der Wirbelkörper sind. Jeder Vorgang, bei dem ein Objekt in den Spinalkanal eingeführt wird, bringt ernste Gefahren mit sich, die der Chirurg berücksichtigen muss.
Die konventionelle Technik des Ausbildens eines Knochenschrauben-Aufnahmelochs in Wirbelkörpern durch Bohren weist eine Anzahl von signifikanten Nachteilen auf. Zum Beispiel entfernt das Bohren Knochenmaterial, hinterlässt eine Lücke und erzeugt einen Verlust von Knochenmaterial. Das Bohren verursacht ebenfalls Mikrofrakturen des Knochens an der Bohrer-Knochen-Schnittstelle und die resultierenden Frakturlinien neigen dazu, sich in Richtungen senkrecht zu der Wand des Lochs auszubreiten. Insbesondere ist das Knochenmaterial im Wesentlichen eine Art Keramik, die ein sprödes Muster von Frakturausbildungen und -ausbreitungen in Antwort auf das Bohren zeigt. Außerdem erzeugt das Bohren Wärme, die eine Thermalnekrose des Knochenmaterials genau an der Schnittstelle zwischen dem Knochen und einer anschließend installierten Schraube erzeugen kann, wo eine Nekrose sehr gesundheitsgefährdend ist. Jeder Knochen, der einer Nekrose ausgesetzt ist, wird anschließend vom Körper als ein Teil des Knochen-Wiederherstellungsprozesses resorbiert, und dies kann zum Lösen der Schraube führen.
Ein anderes Problem beim Bohren ist, dass der Weg des Bohrers schwierig zu steuern ist und dass, da der Bohrer durch Rotation funktioniert, Weichgewebe um die betreffende Platte aufgewickelt werden kann. Zusätzlich kann, solange nicht mit großer Sorgfalt vorgegangen wird, der Bohrer deutlich hinter den posterioren Cortex getrieben werden und irreparable Schäden innerhalb des Spinal-Kanals verursachen. Schließlich kann ein Bohrer innerhalb des Wirbelkörpers verklemmen und brechen und kann dann ernsthafte Verletzungen verursachen, da der weiterhin rotierende Abschnitt des Bohrers in die Wunde hinein passiert, während der Abschnitt des Bohrers, der abgebrochen ist, entweder gefährlich von dem Wirbelkörper vorstehen kann oder bündig mit der oberen Oberfläche des Körpers abbrechen kann, so dass er unwiederbringlich darin eingebettet ist. In jedem Fall werden die Schritte, die durchgeführt werden müssen, um den abgebrochenen Abschnitt des Bohrers zu entfernen, zwangsläufig den chirurgischen Eingriff verlängern und erschweren.
Bei bekannten Plattierungssystemen gab es Probleme mit dem Lösen und Versagen der Beschläge, dem Brechen der Schrauben und Platten und dem Zurückziehen von Schrauben in den Kehlenbereich des Patienten. Diese Vorkommnisse erfordern im Allgemeinen weitere chirurgische Eingriffe, um die gebrochenen Teile oder die Platten und Schrauben vollständig zu ersetzen und jeden Schaden zu reparieren, der verursacht worden sein kann.
Andere Probleme, die bei bekannten Systemen auftraten, ergaben sich aus dem Versagen der Schrauben, einen ausreichenden Halt im Knochen zu erzielen, und damit aus dem Ablösen der Schrauben.
Auch kann die Verwendung bekannter Plattierungssysteme einen Verlust der Lordose ergeben, die von der Seite aus gesehen die normale Krümmung der Halswirbelsäule ist.
Bekannte Plattierungssysteme können zusätzlich Probleme im Zusammenhang mit solchen Eingriffen mit sich bringen, bei denen Knochentransplantate zwischen Wirbelkörpern platziert werden, um eine Zwischenkörper-Fusion zu erzielen, die aufgrund eines Prozesses heilt, der als "schleichender Ersatz" bezeichnet wird. Bei diesem Prozess wird Knochen an der Schnittstelle zwischen dem Transplantat und einem Wirbel durch einen biologischen Prozess entfernt, der die Produktion von starken Säuren und Enzymen umfasst, als ein Vorspiel zu dem Eindringen von lebendem Gewebe in die Schnittstelle und der Ablagerung oder dem Wachstum von neuem Knochen. Während die Platten eine genaue Ausrichtung der Wirbel und deren feste Fixierung erlauben, können sie gleichzeitig unglücklicherweise die Wirbel von einander entfernt halten, während die Resorptionsphase des schleichenden Ersatz-Prozesses an der Fusionsstelle Lücken im Knochen ausbildet, mit dem Ergebnis, dass die gewünschte Fusion nicht eintritt. Dieses Versagen ist bekannt als Pseudoarthrose. Wenn ein derartiger Fehler auftritt, brechen üblicherweise die Beschläge selbst oder lösen sich von der Wirbelsäule, wodurch ein weiterer chirurgischer Eingriff erforderlich wird, um die gebrochenen Komponenten zu entfernen, und ein weiterer chirurgischer Eingriff, um wieder eine Fusion zu versuchen.
In Antwort auf die oben beschriebenen Probleme wurde eine zweite Generation von Plattierungssystemen entwickelt und/oder vorgeschlagen. Diese umfassen ein System, das im US-Patent Nr. 5,364,399 von Lowery und 5,423,826 von Morscher offenbart ist, sowie unter anderem Halswirbelsäulen-Verriegelungs-Plattierungssysteme, die von SYNTHES Spine angeboten werden, die DANEK-ORION-Platte, die CODMAN-SHURTLEFF-Platte und die SMITH-NEPHEW-RICHARDS-Platte. Die das System bildenden Elemente dieser zweiten Generation weisen eine Anzahl von gemeinsamen Eigenschaften auf. Sie sind alle eher als aus rostfreiem Stahl entweder aus einer Titan-Legierung oder aus reinem Titan hergestellt, um eine ungünstige Gewebsreaktion zu minimieren, und sind MRT-kompatibel, was rostfreier Stahl nicht ist. Die Schrauben und Platten haben eine vergrößerte Dicke, um eine verbesserte Festigkeit zu erzielen. Die Schrauben haben einen größeren Durchmesser, um ihren Halt zu verbessern, ohne zu erfordern, dass sie in den posterioren Cortex der Wirbelkörper eingreifen. Eine sanfte Längs-Konturierung der Platten wurde entwickelt, um eine Lordose zu ermöglichen, und/oder eine begrenzte Gegen-Konturierung, um besser dem allgemein gekrümmten Aspekt der Vorderseite der Wirbelkörper zu folgen. Mechanismen zum Sichern der Wirbelkörperschrauben an ihren assoziierten Platten werden in einer Weise eingesetzt, die verhindert, dass sich die Schrauben zurückziehen. Während diese zweite Generation von Plattierungssystemen eine deutliche Verbesserung gegenüber früheren Systemen darstellt, bleiben weiterhin bestimmte ernste Probleme bestehen, und neue Probleme wurden geschaffen.
Da sich die Schrauben nicht länger in den posterioren Cortex hinein erstrecken, ist es zum Beispiel üblich, dass die Gewinde in dem Gewindeloch verkürzt werden, und dass die Schrauben keinen geeigneten Halt erzielen können. Zusätzlich tritt weiterhin ein Brechen der Schrauben auf, wobei dies am häufigsten an der Verbindungsstelle der Schraube mit dem posterioren Aspekt der Platte auftritt. Die Schrauben, die sowohl in dem SYNTHES-System als auch in dem SMITH-MATHEW-RICHARDS-System eingesetzt werden, sind für dieses Problem besonders anfällig, da diese Schrauben in der Ebene hohl sind, in welcher sie an der Platte anliegen, damit die innere Aufnahme von Verriegelungsschrauben ermöglicht wird.
Bei dem Versuch, zu verhindern, dass die Schraube an der Verbindungsstelle zwischen Schraube und Platte bricht, weisen neuere Ausgestaltungen der Schrauben einen größeren Schaft-Durchmesser von der Spitze bis zum Kopf auf, was soweit zu einem nahezu nutzlos kurzen und stumpfen Gewinde in der Nähe des Schraubenkopfes mit geringer Haltekraft und geringem taktilen Feedback für den Chirurgen zum Anzeigen des Vollendens des Festschraubens vor dem Ablösen der Schraube innerhalb des Knochens geführt hat. Auf der Grundlage von empirischen Studien, bei welchen diese Schrauben aus dem Stand der Technik getestet wurden, wurde herausgefunden, dass die Verwendung eines vorgeschnittenen Lochs eher als eine selbstschneidende Schraube für eine Herauszieh-Festigkeit bevorzugt wird, und damit waren diese Schrauben nicht selbstschneidend und die Schraubenlöcher mussten vorgeschnitten werden. Da der Gewinde-Schneideabschnitt eines Gewindebohrers notwendigerweise scharf ist und zum Arbeiten rotiert wird, besteht eine ernste Gefahr der Beschädigung des umgebenden Weichgewebes, wenn er verwendet wird. Dies wird durch die Tatsache verschlimmert, dass die Platten, die in diesen Systemen eingesetzt werden, keine ausreichend lange Achsenkonturierung bereitstellen, um eine Lordose vollständig möglich zu machen, und die keine ausreichende Quer-Konturierung aufweisen, um ein Wackeln der Platte um ihre Längsachse zu verhindern und zu der anterioren Form der Wirbelkörper zu passen, so dass diese Platten nicht verhindern, dass Weichgewebe von den Seiten und unterhalb des Schraubenloches eindringt, womit dieses Gewebe einer Schädigung durch den Bohrer und den Gewindeschneider ausgesetzt ist. Während es möglich ist, zum Zeitpunkt des chirurgischen Eingriffs einige Änderungen an der Konturierung dieser Platten durchzuführen, ist dies im Allgemeinen auf die Konturierung der Längsachse beschränkt und verursacht ziemlich oft eine Verwindung der Knochenschrauben-Löcher der Platte und der Verbindungsbereiche zwischen Schraubenloch und Platte in einer Weise, die einen nachteiligen Effekt auf die Schrauben-Platten-Verbindung hat. Ein Mangel an genauer Konturierung verhindert, dass diese Platten ein optimal niedriges Profil relativ zu der Wirbelsäule aufweisen.
Bei einigen der Halswirbelsäulen-Plattierungssysteme der zweiten Generation tritt weiterhin ein Schraubenlösen auf, da diese Platten nicht so gestaltet werden konnten, dass sie das Verriegeln von allen Schrauben ermöglichten. Während die Entwickler dieser Platten die Wichtigkeit des Befestigens der Knochenschrauben an den Platten erkannt haben, waren sie im Besonderen nicht in der Lage, alle diese Schrauben zu verriegeln und mussten dazu übergehen, einige der Schrauben unverriegelt zu lassen.
Außerdem setzen einige von diesen Systemen der zweiten Generation winzige und empfindliche "Uhrmacher"-Teile ein, um eine Verriegelung zu erzielen. Diese Teile sind durch die Notwendigkeit gekennzeichnet, dass insbesondere empfindliche Schraubendreher mit kleinen Enden in sie eingreifen müssen. Diese Verriegelungskomponenten werden durch jeglichen Versuch des Veränderns der Konturen einer Platte während des Eingriffs leicht ineffektiv.
Trotz der Verbesserung dieser Plattierungssysteme der zweiten Generation gegenüber den ersten Problemen bleiben weiterhin Probleme bestehen, wobei die Pseudoarthrosen und insbesondere die "Distraktions-Pseudoarthrosen" am wichtigsten sind. Obwohl diese Platten der zweiten Generation deutlich zu einer Verbesserung der Fusionsrate geführt haben, wird diese im Allgemeinen, wenn ein Fehler bei der Erzeugung einer Fusion auftritt, durch eine Knochenresorption entlang einer Linie an der Verbindungsstelle von Transplantat und Wirbelkörper begleitet, was auf einem Röntgenbild zu erkennen sein kann.
Im Fall der schwachen Platten und Schrauben der ersten Generation könnten die Platten die Wirbel im Abstand voneinander halten und eine Fusion verhindern, allerdings nur solange, bis die Beschläge brechen würden und damit die Distraktion erleichtern und anschließend ein Stattfinden der Fusion ermöglichen würden. Die Plattensysteme der zweiten Generation sind zu fest, um dies zu ermöglichen, womit weitere chirurgische Eingriffe zum Korrigieren der Pseudoarthrose erforderlich werden.
Kompressionsplatten sind gut bekannt und sind in der orthopädischen Chirurgie zum Stabilisieren von röhrenförmigen Knochen und manchmal auch von flachen Knochen weit verbreitet. Derartige Platten können sich auf einige externe Kompressionsmittel stützen oder können selbst-kompressiv sein, basierend auf der Fähigkeit des Schraubenkopfes, innerhalb eines schrägen Schlitzes zu gleiten, so dass das Festziehen der Knochenschrauben durch die Platte eine lineare Bewegung senkrecht zu den Schraubenachsen vermittelt. Das US-Patent mit der Nummer 5,180,381 offenbart einen Ansatz, einen derartigen Mechanismus im Zusammenhang mit einer anterioren Wirbelsäulen-Fixation einzusetzen.
Es wurde jedoch herausgefunden, dass alle vorgeschlagenen selbst-kompressiven Plattierungssysteme die Notwendigkeit gemeinsam haben, dass eine Schraube sowohl in einen proximalen als auch in einen distalen Cortex eingreift (einem Knochengehäuse aus sehr dichtem Knochenmaterial), so dass die die Schraubenspitze auf eine Art und Weise verankert wird, die der Platte ermöglicht, sich relativ zu der Schraube zu bewegen, wenn diese festgezogen wird, eher als der Platte zu ermöglichen, die Schraube von ihrer Achse wegzudrängen. Wie jedoch bereits an früherer Stelle erläutert wurde, ist es jedoch notwendig, dass der Bohrer und der Gewindeschneider, die das Schraubenloch ausbilden, sowie die Schraubenspitze selbst in den Spinalkanal eintreten, wenn eine Schraube in den posterioren Cortex des Wirbelkörpers eingreifen soll, wodurch das Rückenmark Beschädigungen ausgesetzt wird.
Während das im US-Patent Nr. 5,180,381 offenbarte System solch eine Gefahr durch einen Eingriff in die Wirbelkörper-Endplatte anstelle des posterioren Wirbelkörper-Cortex vermeidet, ist der Weg der Schraube notwendigerweise ziemlich kurz, so dass es für die Schraubengewinde sehr wenig Möglichkeit gibt, einen zusätzlichen Halt innerhalb des Wirbelkörpers zu erzielen. Es hat daher den Anschein, dass bis zu dem Maß, in dem die Vorrichtung, die im US-Patent Nr. 5,180,380 offenbart ist, in der Lage ist, ihre genannten Vorteile zu erzielen, sie die Vorderseite der Wirbelsäule stärker zusammenziehen würde als die Rückseite und nicht den Anschein hätte, die Rückseite der Wirbelkörper überhaupt zusammenzudrücken, wodurch ein unerwünschter durch ärztliche Behandlung ausgelöster Verlust der normalen Halswirbelsäulen-Lordose erzeugt würde. Eine derartige Situation ist zerstörerisch für die normale Biomechanik der Halswirbelsäule und potentiell eher schädlich.
Die Erzeugung von Druck zwischen benachbarten Wirbeln würde eine Anzahl von Vorteilen mit sich bringen, einschließlich einer Reduzierung der Distraktions-Pseudoarthrose, eines vergrößerten Oberflächenkontaktbereichs zwischen dem Transplantat und den Wirbeln, da leicht inkongruente Oberflächen zusammengezwängt werden, einer verbesserten osteogenen Stimulation, da kompressive Lasten eine Knochenausbildung stimulieren, und einer verbesserten Fusions-Transplantat-Wirbelsäulensegment-Stabilität.
Unter den neuen Problemen, die durch diese Systeme der zweiten Generation erzeugt werden, besteht die Tendenz der kleinen "Uhrmacher"-Teile, die zum Verriegeln der Knochenschrauben an der Platte verwendet werden, von dem Schraubendreher herunterzufallen, der zum Anbringen dieser Teile verwendet wird, oder aus der betreffenden Platte herauszufallen und in der Wunde verloren zu gehen. Zusätzlich sind diese kleinen Teile ziemlich zerbrechlich und erfordern spezialisierte zusätzliche Instrumente für ihr Einsetzen und/oder ihre Manipulation. Außerdem kann ein falsches Knochenschrauben-Platzieren relativ zu der Achse eines Plattenlochs dazu führen, dass der Schrauben-Verriegelungsmechanismus nicht funktioniert, oder kann verursachen, dass scharfe und gezackte Späne von Titan ausgebildet werden, wenn eine Verriegelungsschraube in Kontakt mit einer ungenau gesetzten Knochenschraube getrieben wird. Die Mittel zum Bilden einer Ausrichtung der Knochenschraube zum Plattenloch und des Ansetzens sind überhaupt nicht zuverlässig. Außerdem mangelt es den meisten dieser Systeme der zweiten Generation an einem zuverlässigen und effektiven Mittel zum Positionieren und Halten der Platte während des Anbringens.
Spezifische Merkmale von verschiedenen Systemen des Standes der Technik werden nachfolgend zusammengefasst.
Das in den US-Patenten mit den Nummern 5,364,399 und 5,423,826 offenbarte System, das bereits weiter oben erwähnt wurde, weist eine dünne rostfreie Stahlplatte auf, die eine Seite-an-Seite- oder eine versetzte bikortikale Schraubenplatzierung ermöglicht, wobei die Platte eine Kombination von Schraubenlöchern und Schlitzen aufweist.
Das "Acromed"-System weist eine Titanplatte und Schrauben auf, die ein bikortikales Schraubenplatzieren erfordern. Dieses System weist keine Verriegelungsmittel für die Knochenschrauben auf.
Das in dem US-Patent Nr. 5,180,381 offenbarte System weist eine "H"-förmige Platte mit einer Kombination von geneigten Schlitzen und einem Loch auf, welches ein bikortikales Schraubenplatzieren in einem 45°-Winkel zu der Ebene der Platte erfordert. Dieses Patent offenbart, dass dieses winkelige Positionieren dem Zweck des Erzeugens von Druck dient.
Das SYNTHES-Morscher-Plattensystem setzt hohle geschlitzte Schraubenköpfe ein. Die Schrauben werden unikortikal platziert, so dass die Köpfe, wenn sie genau ausgerichtet sind, in dem oberen Abschnitt der Plattenlöcher zu liegen kommen. Der obere Abschnitt von jeder Schraube hat ein Innengewinde zum Aufnehmen einer winzigen Schraube, die in den Knochenschraubenkopf eingeschraubt wird, um die wechselseitige Passung zwischen dem Knochenschraubenkopf und der Wand des betreffenden Plattenlochs zu verbessern.
Bei dem in den US-Patenten Nr. 5,364,399 und 5,423,826 offenbarten System werden Paare von unikortikalen Knochenschrauben verwendet, die an Ort und Stelle an beiden Enden der assoziierten Platte durch Verriegelungsschrauben verriegelt werden können, die einen Schaft mit einem kleinen Durchmesser und einem großen Kopf aufweisen. An jedem Ende einer Platte können zwei Knochenschrauben an Ort und Stelle durch eine einzelne Verriegelungsschraube verriegelt werden, die zwischen den Knochenschrauben angeordnet ist. Im Allgemeinen ist die Platte zwischen ihren beiden Enden mit einem diagonalen Schlitz oder mit Schlitzen zum Aufnehmen von einer oder mehreren zusätzlichen Schrauben vorgesehen, wobei jede zusätzliche Schraube in einem Knochentransplantat oder einem jeweiligen Wirbel sicherbar ist, der von der Platte überspannt wird. Es gibt keine Verriegelungsschraube, die mit diesem zwischenliegenden Knochenschrauben verbunden wäre, um die Knochenschrauben an der Platte zu verriegeln.
Das Codman-Shurtleff-Plattierungssystem verwendet die Seite einer vorinstallierten Niete mit einem rotierbaren Kopf, um gegen die Seite des Kopfes von einer Knochenschraube zu drücken und damit diese eine Schraube an der Platte zu sichern. Die Platten dieses Systems sind ebenfalls mit Löchern zum Aufnehmen von zwischenliegenden Schrauben ausgestattet, allerdings sind diese Schrauben nicht mit irgendeinem Verriegelungsmittel verbunden.
Während die Entwickler der zuletzt genannten Systeme die Wichtigkeit des Verriegelns der Knochenschrauben in Position auf ihren assoziierten Platten erkannten, haben sie keine Verriegelung der zwischenliegenden Knochenschrauben in ihren assoziierten Löchern vorgesehen.
Bei einer früheren Version des Codman-Shurtleff-Systems war der Verriegelungsmechanismus ein Hebel, der um einen Schaft schwenkbar war, der vollständig durch die Platte passierte und dann gebördelt war, um den Schaft innerhalb der Platte zu halten. Nachdem die Knochenschraube eingesetzt worden war, wurde der Hebel rotiert, so dass er mit dem Kopf der Knochenschraube im Eingriff war und damit die Knochenschraube an der Platte sicherte.
Basierend auf einer Betrachtung der Merkmale aller bekannten Halswirbelsäulen-Plattierungssysteme hat es den Anschein, dass weiterhin ein Bedarf an einem verbesserten System besteht, das die folgende Kombination von Merkmalen aufweist:

1) Die Platte sollte ausreichend steif sein, um ihre beabsichtige Funktion ohne mechanische Mängel auszuführen.
2) Die Platte sollte in drei Dimensionen vorgeformt sein, um sowohl in der Längs- als auch in der Quer-Ebene anatomisch zu der anterioren Halswirbelsäule zu passen.
3) Die Platte sollte so konstruiert sein, dass alle Knochenschrauben im Allgemeinen senkrecht zu der Platte sind, wenn sie von der Seite betrachtet werden, allerdings sollten Schraubenpaare stark zu irgendeiner Wirbel-Höhe korrespondierend konvergieren, wenn sie von unten oder einem Ende aus betrachtet werden.
4) Jedes Paar von Schrauben greift in einen jeweiligen Wirbel ein, und die hohe Konvergenz der Schrauben in einem Paar ermöglicht, dass die Länge der Schrauben, die in den Knochen eingreifen, länger ist, weiterhin innerhalb dieses Wirbels bleibt und einen sichereren und festeren Eingriff in den Wirbel bereitstellt.
5) Das System sollte Knochenschrauben aufweisen, die einen verbesserten Halt in dem Knochen des Wirbelkörpers erzielen können, ohne dass die Notwendigkeit besteht, den posterioren Wirbel-Cortex zu durchdringen und in den Spinalkanal einzutreten.
6) Es sollte eine Schraube verwendet werden, die selbstschneidend ist, wodurch der Bedarf an separaten Gewindeschneid-Schritten beseitigt wird.
7) Ein zuverlässiges Mittel zum Eingreifen und Manipulieren der Platte während der Installation sollte bereitgestellt sein.
8) Die Platte sollte im Eingriff mit einem Instrumentenmittel sein können, welches zuverlässig Knochenschraubenlöcher erzeugen kann, die koaxial zu den Schraubenlöchern in der Platte sind.
9) Es sollte möglich sein, den Wirbelknochen so vorzubereiten, dass er die Knochenschrauben aufnimmt, um eine festere Verbindung und eine reduzierte Gefahr eines Gewindelösens mittels eines Führungszapfen-Lochstempels zu erzeugen, der ein Führungsloch für die Knochenschrauben erzeugt.
10) Alternativ zu der Verwendung eines Führungszapfen-Lochstempels kann ein Bohrer mit einem relativ kleinen (verglichen mit dem Gesamt-Grunddurchmesser der Schraube) Durchmesser verwendet werden, um das Führungszapfen-Loch zu erzeugen.
11) Es sollten Mittel bereitgestellt werden zum Verriegeln von jeder einzelnen Knochenschraube in Position relativ zu der Platte, und die Verriegelungsmittel sollten eine ausreichende Größe und Festigkeit aufweisen, um zuverlässig ihre beabsichtigte Funktion zu erfüllen.
12) Knochenschrauben-Verriegelungsmittel sollten vorzugsweise vor dem Einsetzen der Knochenschrauben von der Platte festhaltbar sein oder sollten zuverlässig an einen Treiber anbringbar sein, um zu verhindern, dass irgendein kleines Teil in der Wunde verloren geht.
13) Das System sollte in der Lage sein, Druck auf die Wirbelsegmente auszuüben, die fusioniert werden sollen, während es eine Lordose beibehält und/oder wiederherstellt.

Aufgaben der Erfindung
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, ein verbessertes anteriores Zervikal-Plattierungssystem bereitzustellen, das die oben beschriebenen Merkmale aufweist und viele der Nachteile bereits bekannter Systeme verhindert.
Ein weiteres Ziel der Erfindung ist das Bereitstellen von Platten, die so strukturiert oder in anderer Weise behandelt sind, dass sie Knochenwachstum von Wirbel zu Wirbel unter der Platte fördern.
Ein weiteres Ziel der Erfindung ist das Bereitstellen eines Systems, bei dem die Knochenschrauben und Verriegelungsmechanismen, wenn sie vollständig eingebaut sind, ein niedriges Profil aufweisen.
Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung ist das Bereitstellen eines anterioren Zervikal-Plattierungssystems, das zumindest teilweise Knochen-Einwachs-Materialien und -Oberflächen aufweist.
Es ist ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung, ein anteriores Zervikalplattierungssystem bereitzustellen, das zumindest teilweise Knochenwachstum fördernde Substanzen aufweist.
Die oben genannten Ziele und Merkmale der Erfindung sowie andere Ziele und Merkmale der Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung deutlicher, wobei diese unter Bezugnahme auf die angehängten Zeichnungen bereitgestellt wird, die Ausführungsformen der Erfindung lediglich als nicht einschränkende Beispiele darstellen.
Zusammenfassung der Erfindung
Die Erfindung stellt ein Plattensystem bereit, das die Merkmale von Anspruch 1 aufweist. Weitere Ausführungsformen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.
Das Plattierungssystem der vorliegenden Erfindung weist eine Platte auf, die eine Länge aufweist, die ausreicht, um einen Bandscheibenraum zu überspannen, und zumindest teilweise mindestens zwei benachbarte Halswirbel zu überlappen. Die untere Fläche der Platte kann so strukturiert und/oder bearbeitet sein, dass sie ein Knochenwachstum entlang der unteren Fläche der Platte induziert, die die Halswirbel berührt. Die Platte ist mit einer Mehrzahl von Knochenschrauben-Aufnahmelöchern vorgesehen, die sich durch die Platte von der oberen Fläche zu der unteren Fläche der Platte erstrecken, und mindestens ein Verriegelungselement ist mit dem Knochenschrauben-Aufnahmeloch verbunden. Die Platte und ihre Bauelemente können aus jeglichem Qualitäts- Implantatmaterial hergestellt sein, das für die Verwendung im menschlichen Körper geeignet ist, und die Platte und die assoziierten Bauelemente können aus einem bioresorbierbaren Material hergestellt sein.
Die Knochenschrauben können jeweils in ein Knochenschrauben-Aufnahmeloch zum Anbringen der Platte an einen Wirbel eingesetzt werden. Ein Verriegelungselement kann in eine Verriegelungselement-Aufnahmeaussparung eingreifen und weist einen Kopf auf, der so ausgebildet ist, dass er die Knochenschrauben an der Platte verriegelt.
In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung passt das Verriegelungselement in ein jeweiliges Knochenschrauben-Aufnahmeloch zum Verriegeln einer jeweiligen der Knochenschrauben an Ort und Stelle. Gemäß dieser Ausführungsform der Erfindung ist jede der Knochenschrauben mittels eines individuellen Verriegelungselements, das gegen mindestens einen Abschnitt der Knochenschraube drückt, an der Platte verriegelt. Da keine weiteren Löcher zum Befestigen der Verriegelungen an der Platte in der Platte vorgesehen sein müssen, bleibt die Platte relativ fest.
Die Verriegelungselemente können viele Formen aufweisen, um ihren beabsichtigten Zweck zu erfüllen, wie etwa, allerdings nicht darauf beschränkt, Schrauben, Gewindekappen, Nieten, Schraubensätze, vorstehende Elemente und dergleichen.
Das Plattierungssystem erfordert nicht, dass der Kopf der Knochenschraube hohl ist oder dass zusätzlich zu denen, die für das Passieren der Knochenschrauben vorgesehen sind, zusätzliche Löcher durch die Platte hindurch platziert werden. Es wird angemerkt, dass Knochenschrauben geschwächt werden, wenn ihre Köpfe hohl sind, und dass Platten geschwächt werden, wenn sie mit zusätzlichen Löchern ausgestattet sind.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Die Ausführungsformen der 1 bis 51, 60 bis 62, 68 bis 70 und 80 bis 84E sind nicht Teil der Erfindung.
1 ist eine perspektivische Draufsicht auf eine erste Ausführungsform einer Halswirbelsäulen-Mehrfach-Verriegelungsplatte.
2 ist eine Draufsicht auf die Halswirbelsäulen-Mehrfach-Verriegelungsplatte aus 1.
3 ist eine Seitenansicht der Halswirbelsäulen-Mehrfach-Verriegelungsplatte aus 1.
4 ist eine Endansicht der Halswirbelsäulen-Mehrfach-Verriegelungsplatte aus 1.
5 ist eine Bodenansicht der Halswirbelsäulen-Mehrfach-Verriegelungsplatte aus 1.
6 ist eine Draufsicht der Halswirbelsäulen-Mehrfach-Verriegelungsplatte aus den 1–5, mit Verriegelungselementen, die in einer offenen Konfiguration installiert sind.
7 ist eine Draufsicht auf eine Modifikation der Platte aus den 1–6 mit einem Verriegelungselement für vier Knochenschrauben in Position.
8 ist eine Draufsicht einer weiteren Ausführungsform einer Halswirbelsäulen-Verriegelungsplatte aus 1, mit einem länglichen zentralen Schlitz für verbesserte Kompressions-Fähigkeiten.
9 ist eine Draufsicht auf ein Verriegelungselement zur Verwendung mit den Platten der 1–6.
10 ist eine Draufsicht auf ein Verriegelungselement zur Verwendung mit der zentralen Öffnung der Platte der 7 und 22.
11 ist eine Draufsicht auf eine Verriegelungskappe zur Verwendung in den Endöffnungen, die in den 1, 6 und 7 dargestellt sind.
12 ist eine Seitenansicht des Verriegelungselements aus 16.
13 ist eine Seitenansicht einer anderen Ausführungsform des Verriegelungselements aus 16.
14 ist eine perspektivische Draufsicht auf eine alternative Ausführungsform einer Halswirbelsäulen-Mehrfach-Verriegelungsplatte zur Verwendung mit Verriegelungsnieten.
15 ist eine Bodenansicht der Halswirbelsäulen-Mehrfach-Verriegelungsplatte aus 14.
16 ist eine Draufsicht auf ein Verriegelungselement für zwei Knochenschrauben.
17 ist eine Draufsicht auf eine alternative Ausführungsform eines Verriegelungselements für vier Knochenschrauben, das Kopfschlitze für eine verbesserte Flexibilität der Verriegelungslaschen aufweist.
18 ist eine Bodenansicht eines Nieten-Typ-Verriegelungselements zur Verwendung mit der zentralen Öffnung der Platte aus 14.
19 ist eine Seitenansicht eines Nieten-Verriegelungselements.
20 ist eine perspektivische Draufsicht auf den unteren Abschnitt des Kopfes der Niete aus 19, entlang den Linien 20-20 gesehen.
21 ist eine perspektivische Draufsicht auf den Kopfbereich eines Verriegelungselements für drei Knochenschrauben.
22 ist eine perspektivische Draufsicht auf eine dritte Ausführungsform einer Halswirbelsäulen-Mehrfach-Verriegelungsplatte, die Verriegelungselemente in der Form von Gewindekappen verwendet.
23 ist eine Seitenansicht eines Verriegelungselements zur Verwendung mit der Platte aus 22.
24A ist eine Seitenansicht einer Knochenschraube.
24B ist eine vergrößerte Seitenansicht der Knochenschraube aus 24A.
25 ist eine Seitenansicht einer alternativen Ausführungsform einer Knochenschraube.
16 ist eine Boden-Endansicht der Knochenschraube aus 24A.
27 ist eine obere Endansicht der Knochenschraube aus 24A.
28 ist eine perspektivische Draufsicht auf eine vierte Ausführungsform einer Halswirbelsäulen-Mehrfach-Verriegelungsplatte.
29 ist eine perspektivische Draufsicht auf ein Verriegelungselement zur Verwendung mit der Platte aus 28.
30 ist eine Teilschnitt-Seitenansicht der Platte aus 28 entlang den Linien 30-30 mit einer Knochenschraube in Position.
31 ist eine perspektivische Draufsicht auf die Platte aus 1, die gegen den anterioren Aspekt von drei aufeinanderfolgenden Wirbelkörpern in der Halswirbelsäule positioniert ist, auf einen Plattenhalter und ein Instrument zum Ausbilden von Knochenschrauben-Aufnahmelöchern in den Wirbelkörpern.
32 ist eine Schnittansicht eines Abschnitts der Knochenlöcher-Ausbildungs-Vorrichtung aus 31, entlang der Linie 32-32.
33 ist eine Seitenansicht im Teilschnitt, die ein Kompressionsstab-Werkzeug und einen Kompressionsstab illustriert, der zum Einsetzen in einen Wirbelkörper im Eingriff mit diesem ist.
34 ist eine Seitenansicht im Teilschnitt des Kompressionsstab-Werkzeugs, das zum Entfernen des Kompressionsstabs von dem Wirbelkörper im Eingriff mit diesem ist.
35 ist eine untere Endansicht des Kompressionsstab-Werkzeugs aus 34.
36 ist eine Seitenansicht eines Platten-Eingriffshakens zur Verwendung mit der Kompressionsvorrichtung aus 38.
37 ist eine Schnittansicht durch die Platte einer alternativen Ausführungsform eines Loch-Ausbildungs-Instrumentes in der Form einer Bohrerführung eines Bohrers zur Verwendung während der Platten-Installationsprozedur.
38 ist eine Seitenansicht, die eine intersegmentale Kompression der Wirbelsäule und eine Kompressionsvorrichtung zeigt.
39 ist eine Ansicht ähnlich der Ansicht aus 38, die die Kompressionsvorrichtung in einem weiteren Zustand der Platten-Installationsprozedur zeigt.
40 ist eine perspektivische Draufsicht, die das Verriegeln der Knochenschrauben an der Platte zeigt.
41 ist eine Teilschnitt-Seitenansicht eines Verriegelungselements, das an einem Treiberinstrument angebracht ist.
42 ist eine Teilschnitt-Seitenansicht einer anderen Ausführungsform des Verriegelungselements, das an einem Treiberinstrument angebracht ist.
43 ist eine Teilschnitt-Ansicht, die eine Halswirbelplatte, ein Verriegelungselement und Knochenschrauben zeigt, entlang der Linie 43-43 in 40.
44 ist ein vergrößerter Abschnitt eines Details entlang der Linie 44 in 43.
45 ist eine Seitenansicht im Teilschnitt von einem Plattenhalter, der an einer Platte angebracht ist.
46 ist eine Seitenansicht im Teilschnitt einer anderen Ausführungsform eines anderen Plattenhalters, der an einer Platte angebracht ist.
47 ist eine obere perspektivische Ansicht einer ersten Ausführungsform einer einzelnen Verriegelungsplatte.
48 ist eine obere Draufsicht auf die in 47 gezeigte Platte.
49 ist eine Seitenansicht der in 47 gezeigten Platte.
50 ist eine Endansicht der in 47 gezeigten Platte.
51 ist eine untere Draufsicht auf die in 47 gezeigte Platte.
52 ist eine obere Draufsicht auf die in 47 gezeigte Platte mit Verriegelungselementen in Position.
53 ist eine Seitenansicht einer Knochenschraube, die mit der in 47 gezeigten Platte verwendet wird.
54 ist eine obere Endansicht der in 53 gezeigten Knochenschraube.
55 ist eine untere Endansicht der Knochenschraube aus 53.
56 ist eine obere Draufsicht auf eine Verriegelungskappe zur Verwendung mit der einzelnen Verriegelungskappe aus 47.
57 ist eine Seitenansicht der in 56 gezeigten Verriegelungskappe.
58 ist eine untere Draufsicht auf die in 56 und in 57 gezeigte Verriegelungskappe.
59 ist eine untere perspektivische Ansicht der Verriegelungskappe aus den 56 bis 58.
60 ist eine obere perspektivische Ansicht einer einzelnen Verriegelungsplatte aus 47, die gezeigt ist, während sie von einem Plattenhalter gegen drei Wirbelkörper gehalten wird, mit dem Loch-Ausbildungs-Instrument zum Stanzen eines Führungslochs in die Wirbelkörper zum Aufnehmen einer Knochenschraube.
61 ist eine Seitenansicht im Teilausschnitt des Loch-Ausbildungs-Instrumentes, das in ein Knochenschrauben-Aufnahmeloch gewunden ist.
62 ist eine perspektivische Seiten-Schnittansicht des Bohrers und der Bohrerführung, der durch ein Gewinde mit der Platte in Eingriff ist, zum Bohren eines Lochs zum Einsetzen einer Knochenschraube.
63 ist eine perspektivische Draufsicht auf eine einzelne Verriegelungsplatte, die entlang einem Segment der Wirbelsäule eingebaut ist, mit zwei Verriegelungskappen, die in zwei Knochenschrauben-Aufnahmelöchern eingesetzt sind.
64 ist eine Seitenansicht im Teilschnitt einer Verriegelungskappe, die mit einem Treiber zum Einsetzen der Verriegelungskappe im Eingriff ist.
65 ist eine Teilquerschnittsansicht der Platte, Knochenschrauben und Verriegelungskappen entlang der Linie 65-65 aus 63.
66 ist eine vergrößerte fragmentarische Ansicht des Bereichs 66 aus 65.
67 ist eine perspektivische Ansicht einer Zervikal-Verriegelungsplatte, die von einem alternativen Plattenhalter-Instrument gehalten wird.
68 ist eine End-Schnittansicht, die den Plattenhalter aus 67 im Eingriff mit einer Platte zeigt.
69A ist eine End-Schnittansicht einer alternativen Ausführungsform des Plattenhalters.
69B ist eine End-Schnittansicht einer anderen alternativen Ausführungsform des Plattenhalters.
70 ist ein Plattenhalter-Instrument mit einem versetzten und lösbaren Handgriff.
71 ist eine perspektivische Draufsicht auf eine zweite Ausführungsform einer einzelnen Zervikal-Verriegelungsplatte mit individuellen Verriegelungselementen zum Verriegeln jeder Knochenschraube.
72 ist eine perspektivische Draufsicht auf ein Gewinde-Verriegelungselement zur Verwendung mit der einzelnen Zervikal-Verriegelungsplatte aus 71.
73 ist eine teilweise Seiten-Schnittansicht der Platte aus 71 englang den Linien 73-73 mit dem Verriegelungselement aus 72 in Position zum Halten einer Knochenschraube, jedoch nicht vollständig festgeschraubt.
74 ist eine perspektivische Draufsicht auf ein alternatives Verriegelungselement zur Verwendung mit einer ersten Modifizierung der einzelnen Zervikal-Verriegelungsplatte aus 71.
75 ist eine seitliche Schnittansicht der ersten Modifizierung der Platte aus 71 mit dem Verriegelungselement aus 74.
76 ist eine perspektivische Ansicht eines alternativen Verriegelungselements zur Verwendung mit der ersten Modifizierung der Platte aus 71.
77 ist eine teilweise Seitenansicht im Schnitt der ersten Modifizierung der Platte aus 71 mit dem Verriegelungselement aus 76 in Position.
78 ist eine perspektivische Draufsicht auf ein anderes alternatives Verriegelungselement in der Form einer Niete zur Verwendung mit einer zweiten Modifizierung der Verriegelungsplatte aus 71.
79 ist eine teilweise seitliche Schnitt-Detailansicht der Platte aus 71, die modifiziert ist zur Verwendung eines Verriegelungselements aus 78, dargestellt in Position.
80 ist eine teilweise Schnitt-Ansicht einer Platte und einer Knochenschraube mit dem Ende eines Werkzeugs, dargestellt zur Verwendung beim Einsetzen sowohl der Knochenschrauben als auch der Verriegelungskappen.
81 ist eine Seitenansicht einer anderen Ausführungsform des Werkzeugs aus 80.
83 ist eine weitere Ausführungsform einer Halswirbelsäulen-Mehrfach-Verriegelungsplatte zur Verwendung beim Stabilisieren von mehrfachen Segmenten der Wirbelsäule.
Die 84A–84E sind verschiedene Ausführungsformen von Halswirbelsäulen-Mehrfach-Verriegelungsplatten zur Verwendung beim Stabilisieren eines einzelnen Segments der Wirbelsäule.
Ausführliche Beschreibung der Zeichnungen
Die Mehrfach-Verriegelungsplatten werden beschrieben, dann die Verriegelungselemente zum Verriegeln der Knochenschrauben an der Platte, dann die Knochenschrauben, die mit den Mehrfach-Verriegelungsplatten assoziiert sind, und schließlich die Instrumentierung und das Verfahren des Einbauens der Mehrfach-Verriegelungsplatten. Danach werden die Plattensysteme beschrieben, in denen ein einzelnes Verriegelungselement eine einzelne Knochenschraube verriegelt. Dies wird als das einzelne Verriegelungsplattensystem beschrieben. Die Verriegelungselemente, Knochenschrauben, Instrumente, und das Einbauverfahren, das mit der einzelnen Verriegelungsplatte assoziiert ist, werden anschließend erörtert.
1. Mehrfach-Verriegelungsplatten-System
Die mehrfach verriegelnde anteriore Halswirbelsäulen-Verriegelungsplatte 2 ist in den 1-5 dargestellt (hier als Beispiel zur Verwendung in einer zwei Ebenen-Fusion (drei benachbarte Wirbel)). Die Platte 2 hat eine im Allgemeinen längliche Form, deren Außenlinie sich im Allgemeinen aufgrund der Anwesenheit von Flügeln oder lateralen Auskragungen 4 an den Ecken und in der Mitte der Seiten der Platte 2 von rechteckig abhebt. Jeder Flügel 4 hat einen abgerundeten Außenrand und enthält jeweils ein kreisförmiges Knochenschrauben-Aufnahmeloch 6. Zwei zusätzliche zwischenliegende kreisförmige Knochenschrauben-Aufnahmelöcher 8 sind nach innen versetzt an den Seiten der Platte 2 angeordnet und auf der Längs-Mittellinie der Platte 2 zentriert. Die Flügel 4 geben der Platte 2 eine zusätzliche Festigkeit in dem Bereich, der jedes Knochenschrauben-Aufnahmeloch 6 umgibt. Es wird angemerkt, dass andere Formen für die Platte 2 eingesetzt werden können.
Die zwischenliegenden paarweisen Knochenschrauben-Aufnahmelöcher 8 sind für eine Verwendung bei einer Zwei-Ebenen-Fusion (drei Wirbel). Die zwischenliegenden Knochenschrauben-Aufnahmelöcher 8 können für eine Ein-Ebenen-Fusion (zwei Wirbel) weggelassen werden, oder zusätzliche zwischenliegende Knochenschrauben-Aufnahmelöcher 8 können hinzugefügt werden, wenn zusätzliche Ebenen fusioniert werden sollen.
Die Platte 2 ist ferner mit drei Verriegelungselement-Löchern 12 ausgestattet, von denen jedes in der bevorzugten Ausführungsform ein Innengewinde 3 aufweist, und von denen jedes von einem oberflächlichen angesenkten Bereich 14 umgeben ist. Wie weiter unten detaillierter beschrieben wird, werden in der bevorzugten Ausführungsform Knochenschrauben in die Knochenschrauben-Aufnahmelöcher eingesetzt, und ein einzelnes vor-installiertes Verriegelungselement, das mit jedem der Verriegelungselement-Löcher 12 assoziiert ist, verriegelt gleichzeitig eine Anzahl von Knochenschrauben 30 in Position.
Die Anzahl von paarweisen Knochenschraubenlöchern entspricht im Allgemeinen der Anzahl von Wirbeln, die fusioniert werden sollen. Eine Platte für eine Eine-Ebenen-Fusion könnte lediglich ein einzelnes Verriegelungselementloch 12 aufweisen, während Platten zum Fusionieren von mehr als zwei Ebenen (drei Wirbel) zusätzliche mittlere Verriegelungselementlöcher 12 aufweisen könnten, die den zusätzlichen Paaren von Knochenschraubenlöchern entsprechen. In der in den 1–6 illustrierten Ausführungsform wird jedes End-Verriegelungselement 20 drei Knochenschrauben 30 an Ort und Stelle verriegeln, während die Verriegelungsschraube 21 in dem mittleren Verriegelungsloch 12 zwei Knochenschrauben 30 an Ort und Stelle verriegelt. Wie in 7 dargestellt, kann ein mittleres Verriegelungselement 25 ebenfalls so eingerichtet sein, dass gleichzeitig vier Knochenschrauben 30 verriegelt werden.
Wie insbesondere in den 3, 4 und 5 dargestellt ist, ist die Platte 2 so geformt, dass ihre untere Fläche 27 (die Fläche, die in Kontakt mit den Wirbelkörpern sein wird) eine bikonkave Krümmung aufweist, wobei sie sowohl in der Längs-Ebene (ihrer Länge entsprechend) als auch in der Ebene quer dazu (ihrer Breite entsprechend) konkav ist. Die konkave Krümmung in der Längs-Ebene passt zu der genauen Form des anterioren Aspekts der Wirbelsäule mit in einer angemessenen Lordose ausgerichteten Wirbeln. Diese longitudinale Krümmung ist ein Bogen entlang dem Umfang von einem Kreis (hierin als der "Krümmungsradius" bezeichnet) mit einem Radius von 15, cm bis 30,0 cm und bevorzugter mit einem Radius von 20,0 cm bis 25,0 cm. Vom Ende aus gesehen, in 4, weist die Platte 2 einen Krümmungsradius von einem Kreis mit einem Radius von 15 mm bis 25 mm auf, hat jedoch vorzugsweise einen Radius von 19 mm bis 21 mm. Während die Platte 2 eine Dicke zwischen 2 mm bis 3 mm aufweisen kann, wird eine Dicke zwischen 2,25 mm und 2,5 mm bevorzugt.
Dass die Bodenfläche 27 der Platte 2 so konturiert ist, dass sie in der Lage ist, flach gegen die assoziierten Wirbelkörper anzuliegen, steht im Gegensatz zu konventionellen Platten, die größere Krümmungsradien aufweisen, die die Wirbelkörper nur entlang der Längs-Mittellinie der Platte berühren, wodurch ein Seite-zu-Seite-Wackeln der Platte relativ zu den Wirbelkörpern ermöglicht wird. Die Kontur der Platte schafft einen effektiven Widerstand gegen das Wackeln der Platte 2 relativ zu den Wirbelkörpern um die Längs-Mittellinie der Platte, wodurch Spannung an der Platte 2 und den Knochenschrauben 30 reduziert wird und verhindert wird, dass Weichgewebe unterhalb der Platte eingeklemmt wird.
Andere Vorteile, die durch die obige Krümmung erzeugt werden, sind, dass die Platte 2 enger zu der gegenüberliegenden Knochenfläche passt, dass die Platte 2 mit einem kleineren Abstand von der Wirbelsäule absteht, dass verhindert wird, dass Weichgewebe unter die Ränder der Platte 2 gleitet, wo es Gegenstand von Schädigungen sein kann, und dass der Winkel der Knochenschrauben 30, von der Seite aus senkrecht zur Platte gesehen, im Wesentlichen einen konvergierenden Winkel aufweisen wird, wenn diese installiert sind, wodurch der Wirbelknochen zwischen den Knochenschrauben 30 gefangen wird, und damit die Platte an der Wirbelsäule fester verankert wird.
Wie in 5 dargestellt, weist die Bodenfläche 27 der Platte 2 vorzugsweise eine poröse, aufgeraute und/oder strukturierte Oberflächenschicht auf, und kann mit fusionsunterstützenden Substanzen (wie etwa knochenmorphogenetischen Proteinen) überzogen oder imprägniert sein oder diese enthalten, um das Wachstum von Knochen entlang der Unterseite der Platte 2 von Wirbel zu Wirbel zu unterstützten. Die strukturierte Bodenfläche 27 schafft auch ein Medium für das Halten von fusionsunterstützenden Substanzen, mit welchen die Bodenfläche 27 vor der Installation imprägniert sein kann. Der Bodenfläche 27 der Platte 2 kann die gewünschte poröse strukturierte Form durch Rau-Strahlen oder jede andere konventionelle Technologie wie zum Beispiel Ätzen, Plasmastrahlen, Sintern und Gießen gegeben werden. Wenn die Bodenfläche 27 porös ausgebildet ist, weist sie eine Porosität oder eine Porengröße in der Größenordnung von 50 Mikrometern bis 500 Mikrometern und vorzugsweise von 100 Mikrometern bis 300 Mikrometern auf. Fusionsunterstützende Substanzen, mit welchen die poröse strukturierte Bodenfläche 27 imprägniert sein kann, weisen auf, sind allerdings nicht darauf beschränkt: knochenmorphogenetische Proteine, Hydroxylapatit oder Hydroxylapatit-Trikalziumphosphat. Die Platte 2 kann zumindest teilweise ein resorbierbares Material aufweisen, welches ferner mit dem Knochenwachstumsmaterial imprägniert sein kann, so dass die Platte 2 von dem Körper des Patienten resorbiert wird und das Knochenwachstumsmaterial aufgelöst wird, so dass es wie ein Zeit-Auflösemechanismus agiert. Dadurch, dass die Platte 2 aus einem Material hergestellt ist, das resorbierbar ist, und dadurch, dass sie Knochenwachstum unterstützendes Material aufweist, wird es den Wirbeln ermöglicht, in einer natürlicheren Art und Weise fusioniert zu werden, da die Platte immer weniger Last trägt, wodurch eine späte Spannungsabschirmung der Wirbelsäule vermieden wird.
Wie ferner in den 4 und 5 dargestellt ist, weist zumindest ein Ende der Platte 2 eine Aussparung 18 auf, die mit einer Kompressionsvorrichtung zusammenwirken kann, was später mit Bezugnahme auf die 36 und 38 detaillierter beschrieben wird.
6 ist eine Draufsicht auf die Platte 2 aus 1 mit Verriegelungselementen 20, 21, die in die Verriegelungselement-Aufnahmelöcher eingesetzt sind. In der bevorzugten Ausführungsform haben die Verriegelungselemente 20, 21 die Form von Schrauben, die mit dem Innengewinde 3 der Verriegelungslöcher 12 zusammenwirken. Jedes dieser Verriegelungselemente 20, 21 ist in seiner anfänglichen offenen Ausrichtung dargestellt, in der die Ausrichtung der Ausschnitte 22 im Kopf 23 von jedem Verriegelungselement 20, 21 so orientiert ist, dass ein Einführen der Knochenschrauben 30 in benachbarten Knochenschrauben-Aufnahmelöcher 6, 8 ohne Wechselwirkung mit dem Kopf 23 des Verriegelungselements 20, 21 ermöglicht wird. Es wird angemerkt, dass andere Bauformen des Kopfes 23 möglich sind, um ein Einsetzen der Knochenschraube in benachbarte Knochenschrauben- Aufnahmelöcher ohne Wechselwirkung mit dem Kopf 23 zu ermöglichen.
8 ist eine Draufsicht auf eine andere Ausführungsform der Platte 2 aus den 1–5 und wird allgemein als Platte 120 bezeichnet. Die Platte 120 weist einen sich längs erstreckenden länglichen Schlitz 122 entlang ihrer Längsachse auf, der sich mit dem mittleren Verriegelungsloch 12 überschneidet. Der längliche Schlitz 122 ermöglicht eine zusätzliche relative Bewegung zwischen der Platte 120 und einem Kompressionsstab 54, der während des Kompressionsvorgangs mit einem Kompressionswerkzeug verbunden ist, wie an späterer Stelle erläutert werden wird.
Bezugnehmend auf die 14 und 15 ist eine alternative Ausführungsform einer Mehrfach-Verriegelungsplatte dargestellt, die durch die Ziffer 70 bezeichnet ist. Bei der Platte 70 ist eher als das Gewinde-Verriegelungsloch 12 eine zentrale Öffnung 200 zum Aufnehmen einer entfernbaren Niete 202 eines Typs, der in den 17–20 dargestellt ist, bereitgestellt. 15 ist eine untere Draufsicht auf die Platte 70 aus 14. Die Kontur der Platte 70 ist die gleiche wie die der Platte 2, die in den 1–5 dargestellt ist. Die Niete 202 ist entfernbar und passt in die Öffnung 200 ohne Gewinde, die vergleichbar mit dem Verriegelungsloch 12 und dem Schlitz 122 ist, die oben beschrieben sind. Andere Ausführungsformen können eine Niete einsetzen, die nicht entfernbar ist, sondern als ein Teil der Platte 70 hergestellt ist, wie sie in den End-Verriegelungslöchern 19 der 14 und 15 verwendet werden würde.
Bezugnehmend auf die 22 ist eine andere alternative Ausführungsform einer Mehrfach-Verriegelungsplatte dargestellt und allgemein mit der Ziffer 230 bezeichnet. Die Platte 230 verwendet zum Beispiel Gewindekappen, wie etwa die Kappe 300, die in den 9 und 23 dargestellt ist, für ein Verriegelungselement oder vorzugsweise eines mit Ausschnitten, wie beschrieben, mit einer Erscheinungsform in der Draufsicht wie etwa das Verriegelungselement in den 10–11. Das zentrale Verriegelungsloch 602 weist einen länglichen Schlitz 234 zum Bereitstellen einer verbesserten Kompressionsfähigkeit auf, wie noch weiter erläutert wird.
Bezugnehmend auf die 10–13 ist eine erste Ausführungsform eines Verriegelungselements 20, 21, 25 in der Form von Verriegelungsschrauben zur Verwendung mit der Platte 2 dargestellt. 10 ist eine Draufsicht, die den Kopf 23 des zentralen Verriegelungselements 25 illustriert, das in 7 dargestellt ist. Der Schaft 46 des Verriegelungselements 25 hat ein Gewinde 47, das zu dem Gewinde 3 in dem assoziierten Verriegelungsloch 12 der Platte 2 passt. Wie in 21 dargestellt, weist jedes Segment 49 auf jeder Seite von Ausschnitten 22 des Verriegelungselements 21 eine Lagerfläche 48 auf, die an der unteren Fläche des Verriegelungselement-Kopfes 23 ausgebildet ist. Wie in 16 dargestellt, kann der Verriegelungselement-Kopf 23 mit zwei Schlitzen 42 zum Bereitstellen einer Flexibilität des Verriegelungselement-Kopfes 23 vorgesehen sein, um während der Halterungsaktion, wenn das Verriegelungselement gedreht wird, bei der Fähigkeit des Verriegelungselements zu helfen, über die Spitze des Knochenschraubenkopfes 32 zu gleiten. Alternativ wird angemerkt, dass die Lagerungsfläche gekrümmt, geneigt oder gefast sein kann. Die gekrümmten, geneigten oder gefasten Merkmale können ebenfalls mit anderen Verriegelungselementen verwendet werden, die hier beschrieben sind.
Bezugnehmend auf die 6 und 10–13 wird angemerkt, dass, wenn die Verriegelungselemente 20, 21 im Uhrzeigersinn in Bezug auf die Ansicht der 6 gedreht werden, eine jeweilige Lagerfläche 48 über die gekrümmte Kopffläche 39 eines jeweiligen Knochenschraubenkopfes 32 gleiten wird, um die assoziierten Knochenschrauben 30 und die Verriegelungselemente 20, 21 an Ort und Stelle formschlüssig zu verriegeln.
Alternativ kann, wie in 21 dargestellt, anstelle der Halterungsfläche 44 eine geneigte oder gefaste Fläche 44 verwendet werden, um die Kraft zu vergrößern, die an dem Knochenschraubenkopf 32 angelegt wird. Wenn verriegelt, wäre das führende Ende des geneigten Abschnitts des Verriegelungselements niedriger als die Erhebung des Knochenschraubenkopfs 32, so dass mehr Kraft nötig ist, um das Verriegelungselement anzuheben und es zu lösen, als für das Verriegelungselement notwendig ist, um fest und verriegelt zu bleiben. Jedoch müssen die Verriegelungselement-Köpfe 23 keine Schlitze aufweisen, gekrümmt zu sein oder eine geneigte Fläche zu haben, um das Verriegeln der Knochenschraube 30 an Ort und Stelle zu erzielen. Druck, Reibung, Presspassung oder andere Eingriffsmittel, die geeignet sind zum Verhindern, dass sich das Verriegelungselement von seiner verriegelten Position wegbewegt, können eingesetzt werden.
Die Niete 202, die in den 17–20 dargestellt ist, ist zur Verwendung mit der Platte 70 vorgesehen, die in den 14 bis 15 dargestellt ist, und ist im Einzelnen im Querschnitt in den 19 und 20 gezeigt. Die Niete 202 weist einen Kopf 204, einen Schaft 206 und ein längliches Bodensegment 208 auf, um in die entsprechende Öffnung 200 in der Platte 70 zu passen. Die untere Fläche 210 des Kopfes 204 der Niete 202 hat eine unregelmäßige Fläche, die gekrümmt sein kann, wie etwa am Boden des Verriegelungselements 20, 21, zum Eingriff in die Oberfläche 39 des Knochenschrauben Kopfes 32. Zur Verwendung in den End-Verriegelungslöchern 19 kann die obere Fläche des länglichen Bodensegments 208 eine unregelmäßige Fläche zum Zusammenwirken mit der unregelmäßigen Fläche des Bodens der Platte 70 aufweisen, um die Niete 202 in der verriegelten Position gegen den Knochenschrauben-Kopf 32 zu halten, wie in 15 dargestellt. Während die Niete aus 18 eine separate, von der Platte lösbare Komponente ist, können die Nieten und insbesondere solche zur Verwendung mit den End-Verriegelungslöchern während des Herstellungsprozesses der Platte als Teil der Platte ausgebildet sein, und eine Niete kann nicht lösbar sein.
Jede der obigen Ausführungsformen stellt ein enges Anbringen des Verriegelungselements relativ zu der Knochenschraube 30 und der entsprechenden Platte bereit.
In der alternativen Ausführungsform der Mehrfach-Verriegelungsplatte 23 in 22 kann das Verriegelungselement die einer Gewinde-Verriegelungskappe 300 aufweisen, wie in 23 dargestellt. Die Gewinde-Verriegelungskappe 300 weist ein Gewinde 302 auf ihrem äußeren Umfang entsprechend dem Gewinde 303 in dem inneren Umfang der Verriegelungselement-Vertiefungen 304 in der Oberseite der Platte 230 aus 22 auf. Die Verriegelungskappe 300 ist relativ dünn, insbesondere verglichen mit ihrer Breite. Die Oberseite 305 der Verriegelungskappe 300 weist ein nicht-kreisförmiges Durchgangsloch 306 zum Aufnehmen eines ähnlich konfigurierten Antriebswerkzeugs auf.
Bezugnehmend auf die 28, 29 und 30 sind eine andere Ausführungsform der Mehrfach-Verriegelungsplatte, die allgemein mit der Ziffer 400 bezeichnet ist, und ein Verriegelungselement in der Form eines dünnen Verriegelungselements 412 gezeigt. Die Platte 400 weist eine Öffnung in ihrer Oberfläche zum Einsetzen des dünnen Verriegelungselements 412, eine Aussparung 402, die mit jedem der Knochenschrauben-Aufnahmelöcher 408 assoziiert ist, und einen Schlitz 410 in der Seitenwand der Knochenschrauben-Aufnahmelöcher 408 auf, um dem dünnen Verriegelungselement 412 zu ermöglichen, eine Reihe von dünnen Auskragungen oder Flügeln 414 aufzuweisen, die dünner als der Schlitz 410 sind, was diesem Verriegelungselement 412 ein Erscheinungsbild ähnlich dem eines Propellers verleiht. Das dünne Verriegelungselement 412 ist in der Lage, innerhalb der Platte rotiert zu werden, so dass es die Knochenschrauben-Löcher nicht abdeckt, womit dem dünnen Verriegelungselement 412 ermöglicht wird, vor der Installation der Knochenschrauben durch den Chirurgen vor-installiert zu werden. Ein eingeschränktes Drehen des dünnen Verriegelungselements 412 ermöglicht, dass die Flügel 414 durch den Schlitz 410 hervorragen und einen Bereich der Oberseite der assoziierten Knochenschrauben 30 abdecken. Die Flügel 414 des dünnen Verriegelungselements 412 sind flexibel und gleiten bei Rotation über die Oberfläche 39 des Knochenschrauben-Kopfes 32, um die Knochenschraube 30 an Ort und Stelle zu verriegeln. Wie bei den anderen dargelegten Ausführungsformen ist jede der Ausführungsformen des Verriegelungselements geeignet, mehr als eine Knochenschraube zu verriegeln. Es wird angemerkt, dass die verschiedenen Mehrfach-Verriegelungsplatten und Verriegelungselement-Kombinationen geeignet sind, gleichzeitig vier Knochenschrauben zu verriegeln, allerdings genauso geeignet sind, eine geringere Anzahl oder überhaupt keine zu verriegeln, das heißt, sich selbst an der Platte zu sichern.
Es wird angemerkt, dass es eine Eigenschaft von jeder der oben beschriebenen Verriegelungselement-Ausführungsformen ist, ein Treiber-Eingriffsmittel aufzuweisen, zum Beispiel in diesen Fällen eine Aussparung 24, die so groß ist wie die Aussparung 34 in den Knochenschrauben 30, so dass das gleiche Werkzeug verwendet werden kann, um sowohl die Knochenschrauben 30 als auch die Verriegelungselemente zu drehen. Ebenfalls sind die Verriegelungselemente ausreichend steif und haben eine ausreichende Masse, um ein Verriegeln aushalten zu können, ohne dass sie brechen.
Alle gezeigten Beispiele der Mehrfach-Verriegelungselemente, die eine Anzahl von Ausschnittsabschnitten aufweisen, haben einen Bogen mit einem Radius, der größer als der des Knochenschraubenkopfes ist. Außerdem ist der Kopf 23 von jedem Verriegelungselement 20, 21 in seiner Mitte mit einer nichtkreisförmigen Aussparung 24 versehen, wie etwa in 9 dargestellt, in die ein geeignetes Manipulationswerkzeug eingreifen kann, wie etwa in den 40–42 dargestellt. In der in 9 gezeigten Ausführungsform des Kopfes 23 würde das entsprechende Werkzeug einen hexagonalen Kopf aufweisen, wobei allerdings andere Formen und Aussparungen in dem Kopf 23 verwendet werden können, wie unter Bezugnahme auf die 80 und 81 erläutert. Das Gewinde von jedem Verriegelungsloch 12 und von jedem Verrieglungselement 20, 21 weist eine enge Toleranz auf, so dass sie zuverlässig ihre Ausrichtungen beibehalten, um ohne Beeinträchtigung ein Einsetzen von Knochenschrauben 30 in die Knochenschrauben-Aufnahmelöcher 6, 8 zu ermöglichen.
Es wird angemerkt, dass, während verschiedene Formen von Verriegelungselementen offenbart wurden, im Licht der Lehre andere äquivalente Mittel für den Zweck des Verriegelns der Knochenschrauben 30 an Ort und Stelle verwendet werden können. In 83 ist eine alternative Mehrfach-Verriegelungsplatte 990 mit zusätzlichen zwischenliegenden Knochenschrauben-Aufnahmelöchern 980 und assoziierten Verriegelungselementen 960 zum Verriegeln von Knochenschrauben 30 an Ort und Stelle dargestellt. Die Platte 990 ermöglicht einen engeren Abstand und mehrere Paare von Knochenschraubenlöchern als die Anzahl von Wirbeln, in die eingegriffen wird.
In den 84A bis 84E sind verschiedene Platten 700a-g dargestellt, die für die Fusion einer einzelnen Ebene verwendet werden. Jede dieser Platten 700a-g ist so gestaltet, dass sie ein Wirbelsegment bestehend aus einem Bandscheibenraum und zwei benachbarten Wirbeln (das Knochentransplantat enthaltend) überspannen, und weisen Knochenschrauben auf, die in das Ende der Wirbel durch die Knochenschrauben-Aufnahmelöcher 6 eingesetzt sind, die mit den zwei benachbarten Wirbeln assoziiert sind und dann an Ort und Stelle verriegelt sind. Wie in den 84A–84E dargestellt, können ein Verriegelungselement 710 oder zwei Verriegelungselemente verwendet werden, um vier Knochenschrauben an Ort und Stelle zu verriegeln. In den 84A–84B ist jede der Platten 700a-e mit den Verriegelungselementen in ihrer offenen Ausrichtung dargestellt, bevor diese rotiert werden, um die Knochenschrauben zu verriegeln.
Jede der oben beschriebenen Platten kann die gleiche allgemeine bikonkave Kontur aufweisen, wie sie bereits für das Zusammenpassen mit dem anterioren Aspekt der Wirbelsäule beschrieben wurde.
Die 24A und 24B stellen eine Seitenansicht einer Ausführungsform einer Knochenschraube 30 bereit. 27 ist eine Draufsicht auf die Knochenschraube 30. Im Zentrum des Knochenschraubenkopfes 32 ist eine Profil-Aussparung 34, die die gleiche Form wie die Aussparung 24 von jedem Verriegelungselement 20, 21 aufweisen kann, in welchem Fall sie mit dem gleichen Werkzeug gedreht werden kann, wie dem, das zum Drehen der Verriegelungselemente 20, 21 eingesetzt wird. Es wird angemerkt, dass der Treiber-Eingriffsbereich der Knochenschraube 30 geschlitzt sein kann, und entweder männlich oder weiblich sein kann (wie dargestellt).
In der Ausführungsform der Knochenschraube 30, die in den 24A und 24B dargestellt ist, ist der Knochenschraubenkopf gestuft, wobei der erste niedrigere Kopfabschnitt 35 benachbart zu dem Schraubenschaft 33 ist und einen kleineren Durchmesser als der obere Abschnitt des Knochenschraubenkopfes 32 aufweist. Wenn diese Ausführungsform der Knochenschraube 30 eingesetzt wird, weist jedes Knochenschrauben-Aufnahmeloch 6, 8 der Platte 2 einen einsenkten Bereich 14 auf, der zu dem Durchmesser des oberen Abschnitt des Knochenschraubenkopfes 32 passt und für einen Presssitz dimensioniert ist. Der untere Abschnitt 35 des Knochenschraubenkopfes 32 ist so dimensioniert, dass er einen Presssitz mit seinem assoziierten Bereich der Knochenschrauben-Aufnahmelöcher 6, 8 erzielt. Der obere Abschnitt des Knochenschraubenkopfes 32 mit dem größerem Durchmesser stellt sicher, dass die Knochenschraube 30 nicht vollständig durch die Knochenschrauben-Aufnahmelöcher 6, 8 der Platte 2 vorgeschoben werden kann. Die Knochenschraube 30 passiert vollständig durch die obere Fläche der Platte 2, ohne in die obere Fläche in irgendeiner Weise einzugreifen.
Wie in 44 dargestellt, passiert der Kopf 32 der Schraube 30 ungehindert durch die obere Fläche der Platte, bis die untere Fläche des vergrößerten Schraubenkopfes 32 in Eingriff mit der oberen Fläche des verjüngten Knochenschrauben-Aufnahmeabschnitts in der Mitte oder unterhalb der Mitte der Platte kommt. Dies wird als optimal zum Ermöglichen der größten Schraube-zu-Platte-Stabilität betrachtet, sogar ohne die Verriegelung, gegen alle Kräfte außer solchen, die dem Einsetzungspfad entgegengesetzt wirken, während weiterhin die größte Plattenfestigkeit unter dem Knochenschraubenkopf 23 bereitgestellt wird. Das heißt, da die Platte im Allgemeinen nur 2 mm bis 3 mm dick ist, dass eine rein vertikale Umfangswand am besten in der Lage ist, die Bewegung einer Schraube einzuschränken, wenn der Kopf ähnlich konfiguriert ist und zwischen den beiden eine geringe Toleranz besteht. Ein Platzieren der Abstützung des Kopfes in der Nähe der mittleren Dicke der Platte wird bevorzugt, da dies ermöglicht, dass der Kopf groß bleibt, um die Aussparung für den Treiber unterzubringen, ohne geschwächt zu werden, während ein Platzieren der Abstützung des Kopfes weg von der oberen Fläche der Platte ermöglicht, dass der Schraubenkopf tief in der Platte ist. Ein Platzieren der Abstützung des Kopfes bei in etwa der mittleren Dicke der Platte stellt sicher, dass viel des Plattenmaterials unter dem Kopf ist, um diesen abzustützen, während eine adäquate Kopflänge über und unter dem Kontaktpunkt bereitgestellt wird, um zu verhindern, dass der Kontaktpunkt wie ein Hebelpunkt durch Bereitstellen von adäquaten Hebelarmen fungiert, und um eine ungewollte Bewegung zu verhindern.
In der alternativen Ausführungsform der Knochenschraube 30', die in 25 dargestellt ist, ist der Knochenschraubenkopf 32' in Richtung von der Oberseite des Knochenschraubenkopfes 32' zur Schraubenspitze 36' hin spitz zulaufend. Wieder ist der Knochenschraubenkopf 32' so dimensioniert, dass er eine Presspassung in dem assoziierten Knochenschrauben-Aufnahmeloch 6, 8 erzielt, wenn die Knochenschraube 30' vollständig installiert wurde. Wenn diese Ausführungsform der Knochenschraube 30' eingesetzt wird, brauchen die Knochenschrauben-Aufnahmelöcher 6, 8 nicht mit einem angesenkten Bereich 4 ausgestattet zu sein.
In jeder der obigen Ausführungsformen von Knochenschrauben stellen die Knochenschrauben 30 und 30' eine einzigartige Kombination eines spitz zulaufenden Schraubenschaftes 33 und eines spiralförmigen Gewindes 31 dar. Der Durchmesser des Schraubenschaftes 33 wird im Allgemeinen von einem distalen Bereich des Schafts in der Nähe der Schraubenspitze 36 in Richtung zu dem proximalen Abschnitt des Schafts in der Nähe des Schraubenkopfs 32 größer. In der bevorzugten Ausführungsform ist die Vergrößerungsrate des Durchmessers ebenfalls in der Nähe des Knochenschraubenkopfs 32 größer. Eine derartige Form verhindert Spannungsstufen und stellt eine verbesserte Festigkeit an dem Schraube-Platte-Verbindungsbereich bereit, wo diese am meisten benötigt wird. Das Spitzzulaufen des Schraubenschaftes 33 kann eine konkave Form aufweisen, wie in 24A dargestellt, oder kann linear sein. Der distale Abschnitt des Schraubenschaftes 33 kann einen konstanten Durchmesser annehmen.
Wieder bezugnehmend auf die 24A und 24B, weist das Gewinde 31 der Knochenschraube 30 einen im Wesentlichen konstanten äußeren oder Scheiteldurchmesser "d" von dem proximalen Abschnitt des Schafts unterhalb des Knochenschraubenkopfes 32 zu dem distalen Abschnitt des Schafts in der Nähe der Knochenschrauben-Spitze 36 hin auf. In der Schraubenspitze 36 kann der Scheiteldurchmesser des Gewindes 31 für vorzugsweise einen oder zwei Umläufe reduziert sein, um das Einsetzen und Durchdringen der Knochenschraube 30 in den Knochen zu erleichtern.
In der bevorzugten Ausführungsform weist das Gewinde 31 von jeder Knochenschraube 30 einen äußeren Durchmesser auf, der etwas kleiner als der Durchmesser des untersten Abschnitts 35 des Knochenschrauben-Kopfes 32 ist, der benachbart zu dem nachlaufenden oder oberen Ende des assoziierten Gewindes 31 ist. Zusätzlich ist das Gewinde 31 relativ dünn in Richtung der Längsachse der Schraube und nach außen zugespitzt und weist einen dreieckigen Querschnitt auf.
Ein Beispiel für die Abmessungen einer Knochenschraube zur Verwendung in einem chirurgischen Eingriff an einer menschlichen anterioren Halswirbelsäule zum Einsetzen in die Wirbel ist wie folgt: der Gewindeabschnitt dieser Schraube hat eine Länge von etwa 10 mm bis etwa 22 mm (12 mm bis 18 mm bevorzugt) und eine Kopflänge von etwa 1 mm bis etwa 3 mm (2 mm bis 2,5 mm bevorzugt). Der Gewindeabschnitt sollte einen maximalen Außendurchmesser von etwa 3,6 mm bis etwa 5,2 mm (3,8 mm bis 4,5 mm bevorzugt) haben und der Kopf weist einen Durchmesser von etwa 3,8 mm bis etwa 6 mm (4 mm bis 5,5 mm bevorzugt) auf. Die Gewindesteigung ist von etwa 1,25 bis 2,5 mm (1,5 mm bis 2 mm bevorzugt) und weist ein scharfes und dünnes Gewindeprofil auf. Der Scheitelpunkt der zwei Flächen des Gewindes weist einen Winkel von weniger als etwa 21 Grad (15 Grad bevorzugt) auf und die Basis des Gewindes ist dünner als etwa 0,60 mm (0,25 mm bis 0,35 mm bevorzugt). Die Schraube hat einen Basisdurchmesser, der von proximal oberhalb der Spitze des Schafts entlang der Längsachse zu proximal unterhalb des Kopfbereichs der Schraube ansteigt. Vorzugsweise ist die Spitze der Schraubenspitze mit zumindest einem ausgeschnittenen Abschnitt gerillt, um die Schraube selbstschneidend zu machen.
Sogar obwohl das Gewinde 31 der Knochenschraube 30 ein dünnes Profil aufweist, wird das Gewinde nichtsdestoweniger fester als der Knochen sein, in welchen es eingeführt wird, so dass dieses Gewinde effizient eine dünne spiralförmige Kerbe in das Knochengewebe schneiden wird. Das Volumen des Knochens, das durch die Dicke des Gewindes verdrängt wird, ist aufgrund der dünnen Form des Gewindes minimiert, wobei sogar der wesentliche Scheiteldurchmesser des Schraubengewindes den Oberflächenbereich der Gewinde in Kontakt mit dem Knochen maximiert. Während ein Vergrößern des Durchmessers des Schraubenschaftes 33 in der Nähe des Knochenschrauben-Kopfes 32 die Festigkeit vergrößert, wo es notwendig ist, ermöglicht ein Reduzieren des Durchmessers des Schraubenschaftes 33 weg von dem Knochenschrauben-Kopf 32, wo eine derartige Festigkeit nicht erforderlich ist, einen maximalen Eingriffsbereich des Gewindes 31 in den Knochen.
In der bevorzugten Ausführungsform, wie in den 24A und 26 dargestellt, ist die Knochenschraubenspitze 36 mit Schneid-Rillen 38 ausgestattet, um die Knochenschraube 30 selbstschneidend zu machen. Anders als die Knochenschrauben im Stand der Technik, die für einen chirurgischen Eingriff an der anterioren Halswirbelsäule eingesetzt werden, die nicht selbstschneidend sind, ist die Gewindeform der Schraube selbst eher wie ein Gewindebohrer als eine konventionelle Schraube, weil die Gewinde sehr scharf und gerillt sind. Zusätzliche Ausführungsformen der Knochenschrauben 30 sind in den 53 bis 55 dargestellt.
Als Beispiele sind Platten zum Fusionieren von drei benachbarten Wirbeln (zwei Zwischenräume oder zwei Spinalsegmente) dargestellt. Jeder Satz von Knochenschrauben-Aufnahmelöchern, der mit einem Wirbel assoziiert ist, wird als ein Segment der Platte betrachtet, so dass zum Beispiel in 1 drei Segmente dargestellt sind – ein oberes, ein mittleres und ein unteres Segment. Während die diese Erläuterung im Zusammenhang mit den Platten zur Verwendung beim Fusionieren von drei Wirbeln über zwei Zwischenräume hinweg steht, sollte angemerkt werden, dass längere und kürzere Platten mit einer entsprechenden Anzahl und Anordnung von Knochenschrauben-Aufnahmelöchern entsprechend der Anzahl der Wirbel, die fusioniert werden sollen, betrachtet werden, und die Form von Platten annehmen würden, die mit weniger oder mehr zwischenliegenden Segmenten dargestellt sind, wie etwa dem Segment entlang der Linie 9 in 1 oder den zwischenliegenden Segmenten der Platten, die in den 82–84F dargestellt sind.
Bezugnehmend auf die 31–42 wird ein Überblick über die Schritte des Verfahrens zum Installieren der Platten gemäß der Erfindung weiter unten fortgesetzt. Eine ausführliche Beschreibung des Instrumentariums und des Verfahrens zum Installieren der Platten gemäß der Erfindung folgt dem Überblick.
Schritt 1
Nachdem die Zwischenkörperfusionen abgeschlossen sind, entfernt der Chirurg jegliche Knochensporne oder lokalisierte Unregelmäßigkeiten entlang der Vorderseite der Wirbelsäule in dem Bereich, der fusioniert werden soll.
Schritt 2
Die Platte mit korrekter Länge wird von dem Chirurgen durch Messen des Abstands auf der Wirbelsäule mittels eines Messschiebers, Maßstabs, einer Schablone oder dergleichen ausgewählt. Diese Platte weist eine Länge auf, die ausreichend ist, um den Abstand der Wirbelsäule, der fusioniert werden soll, zu überspannen und teilweise einen Abschnitt von jedem der zu fusionierenden End-Wirbel zu überlappen.
Schritt 3
Verwenden eines Plattenhalters, wobei die Platte in der Wunde platziert und positioniert wird, um das Positionieren, die Länge und die Schraubenlöcherausrichtung relativ zu den anderen Segmenten der Wirbelsäule zu bestätigen, die fusioniert werden sollen.
Schritt 4
Mit der derart positionierten und sicher gehaltenen Platte, kann die Platte, wie in 31 dargestellt, an jeden der Wirbel angebracht werden, die fusioniert werden sollen (nur als Beispiel, hier als der oberste Wirbel dargestellt).
Zwischenschritt 4A
Der Führungszapfen-Lochstempel 60 (die Führung) wird, wie in 32 dargestellt, an der Platte 2 angebracht, oder alternativ kann die Bohrerführung aus 37 verwendet werden, wobei dies nicht bevorzugt wird. In beiden Fällen ist das Führungsloch-Ausbildungsmittel fest zu der Plattenwand des Knochenschrauben-Aufnahmelochs ausgerichtet und gehalten.
Zwischenschritt 4B
Das Führungsloch wird dann durch Pressen des Führungslochstempels aus 32 oder durch Bohren mit dem Bohrer aus 37 ausgebildet. In der nichtbevorzugten Alternative kann die Ausbildung des Führungslochs insgesamt weggelassen werden und die richtige Schraube, die so ausgewählt ist, dass sie eine Länge aufweist, die geringer ist als die Entfernung entlang ihrem Weg zu dem posterioren Wirbel-Cortex kann direkt eingesetzt werden.
Das Bestimmen der geeigneten Schraubenlänge erfolgt durch Messen oder Schablonieren von einer Röntgenaufnahme, MRT-Aufnahme, oder einer CT-Aufnahme aus oder direkt durch Messen der Tiefe des Bandscheibenraums.
Schritt 5
Die richtige Schraube wird dann an dem Schraubendreher angebracht, der unabhängig von der spezifischen Form des Schraubendrehereingriffsmittels so gestaltet ist, dass er eine Presspassung aufweist, so dass die Schraube während des Transports zu der Einsetzstelle fest mit dem Dreher verbunden bleibt. Die 41, 42, 63, 64, 80 und 81 zeigen verschiedene Arten des Erzielens einer derartigen Passung von Schraubendreher und Schraube. Zusätzlich zu einer Keilverbindung an der Schrauben-Schraubendreher-Schnittstelle, sind Clips und Federn und andere Mittele zum temporären und reversiblen Sichern der Schraube an dem Schraubendreher gut bekannt, wie es in 80 dargestellt ist, wo eine geschlitzte nach innen federnde Hülse eine Gewindekappe peripher hält, bis diese, wenn sie in die Platte geschraubt wird, automatisch zurückgedrückt wird, wodurch sie die Gewindekappe loslässt.
Sobald eine erste Knochenschraube durch die Platte hindurch vollständig in einen Wirbel eingesetzt ist, wird es bevorzugt, die andere des Querpaares in der in Bezug auf die 33 bereits gezeigten Art und Weise einzusetzen.
In einer ähnlichen Art und Weise ist es möglich, die verbleibenden Knochenschrauben nach den Vorlieben des Chirurgen in jeden der Wirbel einzusetzen, der in die Fusion eingeschlossen ist, nur in die End-Wirbelkörper des Fusionskonstruktes einzusetzen oder alternativ Schrauben in die Fusionstransplantate zu platzieren.
Wie in den 33, 34, 38 und 39 dargestellt, ist es jedoch auf Wunsch des Chirurgen möglich, irgendeinen Abschnitt oder das gesamte Fusionskonstrukt unter Druck zu platzieren, und dies intersegmentiell oder quer zur gesamten Länge des Fusionskonstruktes zu tun, sogar wenn dieses multisegmentiert ist.
Es wird angemerkt, dass das gleiche Verfahren allgemein für jedes der Plattensysteme eingesetzt werden könnte.
Wie in 31 dargestellt, sind die Wirbel 50a-c durch Fusions-Transplantatblöcke 51 voneinander getrennt, die vorher in den Bandscheibenraum zwischen benachbarten Wirbeln 50 eingesetzt wurden, wodurch ein Fusions-Knochentransplantat-Konstrukt gebildet wird. Die Platte 2 ist in 31 mit entfernten Verriegelungselementen 20, 21 dargestellt, um die Illustration zu vereinfachen. Es wird jedoch angemerkt, dass in der bevorzugten Ausführungsform die Verriegelungselemente 20, 21 in die Positionen, die in 6 dargestellt sind, vor dem Positionieren der Platte 2 über den Wirbelkörpern der Wirbel 50 voreingesetzt werden können und vorzugsweise sind, wodurch dem Chirurgen Zeit und Mühe erspart wird.
Die Platte 2 kann durch jedes bekannte Platten-Haltemittel gehalten werden, allerdings vorzugsweise durch die Haltewerkzeuge, die in den 45, 46 oder 70 dargestellt sind, durch die Kerben 142 in den Seiten der Kompressionsarme 104, 130 eines Wirbel-Druckwerkzeugs 100, das in 39 dargestellt ist, oder als eine weitere Alternative durch den einheitlichen Plattenhalter, der dem Design in 70 ähnlich ist.
Wie in 45 dargestellt, weist der Plattenhalter 870 ein hohles röhrenförmiges Gehäuse 872 mit einer zentralen Stange 874 auf, die ein Gewinde 878 an einem Ende zum Eingriff in eines der Gewinde-Verriegelungslöcher 12 in der Platte 2 aufweisen. Das untere Ende des Gehäuses 872 hat Auskragungen 880, 882, die sich nach außen und dann nach unten erstrecken, um in die Knochenschrauben-Aufnahmelöcher 8 der Platte 2 zu passen, wodurch verhindert wird, dass das Gehäuse 872 rotiert. Die zentrale Stange 874 ist in dem Gehäuse 872 angeordnet, so dass sie durch Rotieren eines Handgriffs (nicht dargestellt) rotiert werden kann, der an dem oberen Ende der zentralen Stange 874 fixiert ist.
In 46 ist eine alternative Ausführungsform des Plattenhalters 890 dargestellt. Ein einzelnes solides Element 890 hat eine Gewinde-Auskragung 894 an ihrem unteren Ende, zum Anbringen an dem mittleren Gewinde-Verriegelungsloch 12 in der Platte. Die untere Fläche des Halters 890 dieser Ausführungsform ist so konturiert, dass sie zu den Konturen der oberen Fläche der Platte benachbart zu dem Verriegelungsloch 12 passt, und ist als eine Vertiefung 14 dargestellt.
Unter Bezugnahme auf die 67 bis 68 ist eine Ausführungsform eines Plattenhalters zum Halten von einer der Platten während der Positionierung auf den Wirbeln dargestellt und allgemein mit dem Bezugszeichen 800 bezeichnet. Der Plattenhalter 800 weist ein hohles röhrenförmiges Gehäuse 802 auf, mit einer zentralen Stange 804, die einen Griff 806 an einem Ende und ein Gewinde 808 an ihrem anderen Ende aufweist, zum Eingreifen in eines der Gewinde-Verriegelungslöcher 12 in der Platte 600. Das untere Ende des Gehäuses 802 weist Vorsprünge 810, 812 auf, die sich nach außen erstrecken und dann nach unten 814, 816, um entlang dem Seitenrand der Platte 2 zwischen die End- und Zwischen-Flügel 4 zu passen, wodurch verhindert wird, dass das Gehäuse 802 rotiert. Die zentrale Stange 804 ist in dem Gehäuse 802 angeordnet, so dass sie durch Rotieren des Handgriffs 806 rotiert werden kann, der an dem oberen Ende an der zentralen Stange 804 befestigt ist. Die zentrale Stange 804 kann auch an dem Gehäuse 802 angebracht sein, so dass sie sich bis zu einem gewissen Grad nach oben und nach unten bewegen kann, wobei dies auf eine Anzahl von herkömmlichen Arten erfolgen kann, wie zum Beispiel dadurch, dass die zentrale Stange 804 eine ringförmige Vertiefung mit einer Länge von ungefähr 3 mm bis 5 mm aufweist, und eine gesetzte Schraube von dem Gehäuse nach innen hervorsteht, um mit der zentralen Stange 804 in Eingriff zu sein. Wenn sich die Platte 600 an ihrer richtigen Position befindet und die Platte durch Knochenschrauben 30 an einem der Wirbel befestigt wird, dann wird die Verbindung der zentralen Stange 804 von der Öffnung in der Platte 600 gelöst und der Halter 800 wird entfernt.
69A ist eine alternative Ausführungsform des Plattenhalters 850. Ein einzelnes festes Element 852 hat einen Gewinde-Vorsprung 854 an seinem unteren Ende zum Anbringen an dem zentralen Gewinde-Verriegelungsloch 12 in der Platte. Das feste Element 852 könnte auch in ein Knochenschrauben-Aufnahmeloch 6 geschraubt sein. Die untere Fläche des Halters 850 dieser Ausführungsform ist derart konturiert, dass sie zu den Konturen der oberen Fläche der Platte neben dem Verriegelungsloch 12 passt, dargestellt als eine Vertiefung 14.
69B ist eine weitere Ausführungsform des Plattenhalters 850'. Ein Gehäuse 851' mit einem Ende 853', eingerichtet zum Eingreifen in ein Knochenschrauben-Aufnahmeloch 6 weist eine Stange 855' mit einem ungleichmäßigen Durchmesser und einem Gewindeabschnitt 857' auf. Wenn die Stange 855' von einem Handgriff rotiert wird, der dem Handgriff 806, der in 68 dargestellt ist, ähnlich ist, dann schraubt sich die Stange 855' nach unten in das Gehäuse 851' in passende Gewinde 858'. Wenn das Ende der Stange 855' nach unten getrieben wird, spreizt es Abschnitte 859a' und 859b' (859c' und 859d' nicht dargestellt), wobei der Plattenhalter 850' in eine Knochenschrauben-Aufnahmehalterung der Platte gekeilt wird. Der Plattenhalter 850' wird am besten mit Knochenschrauben-Aufnahmelöchern ohne Gewinde verwendet, funktioniert jedoch für alle Arten von Knochenschrauben-Aufnahmelöchern.
Unter Bezugnahme auf 70 wird eine alternative Ausführungsform des Plattenhalters dargestellt, der mit dem Bezugszeichen 800' bezeichnet ist, bei dem es einen lösbaren Handgriff 860 gibt, der zuerst zum Anbringen des Plattenhalters 800' an der Platte verwendet wird, durch Rotieren des Schaftes 804, und dann zum Halten des Plattenhalters 800' weg zu der Seite durch die Verlängerung 864, während des Befestigungsvorgangs, wodurch die Störung des Plattenhalters 800 in Bezug auf den chirurgischen Eingriff reduziert wird.
Unter Bezugnahme auf die 38 ist ein Kompressionswerkzeug 100 mit einer Zahnstange 102 dargestellt, die einen ersten Kompressionsarm 104 an ihrem freien Ende befestigt hat. Der Kompressionsarm 104 weist an seinem distalen Ende eine Bohrung 106 auf, zum lösbaren Halten von einem Platten-Eingriffselement 108, das in 36 dargestellt ist, das einen Haken 110 an einem Ende aufweist, zum Eingreifen in eine Vertiefung oder Kerbe 18 im Ende der Platte 2, oder zum lösbaren Halten eines Kompressionsstabes 54, der in den 33–34 dargestellt ist. Wie in 36 dargestellt, weist das Platten-Eingriffselement 108 einen Schaft 112, der in die entsprechende Bohrung 106 des Kompressionsarms 104 eingesetzt wird, und einen Flansch 115 zum Abstützen gegen die Bodenfläche der Bohrung 106 auf, um genau die Einsetztiefe des Platten-Eingriffselements 108 in der Bohrung 106 zu begrenzen. Eine Ringfeder 128, vorzugsweise aus Metall, ist in einer ringförmigen Vertiefung des Schafts 112 angeordnet, zum Halten des Platten-Eingriffselements 108 in der Bohrung 106.
Bezugnehmend auf 38–39 weist das Kompressionswerkzeug 100 einen zweiten bewegbaren Kompressionsarm 130 auf, der entlang der Zahnstange 102 parallel zum ersten Kompressionsarm 104 bewegbar ist. Das distale Ende des zweiten Kompressionsarms 130 weist ebenfalls eine Bohrung 132 auf, die gleich der Bohrung 106 ist und die einen entfernbaren Stab 134 aufnehmen kann. Die Bohrungen 106 und 132 sind gleich, so dass irgendeiner von den Kompressionsarmen 104, 130 verwendet werden kann, um den entfernbaren Stab 134 zu halten, was ermöglicht, dass das Kompressionswerkzeug 100 in jeder Ausrichtung verwendet wird. Dadurch, dass dem Platten-Eingriffselement 108 und dem Kompressionsstab 54 ermöglicht wird, sich sowohl zu drehen als auch in den Bohrungen 106, 132 der zwei Kompressionsarme 104, 130 zu gleiten, wobei der Platten-Eingriffshaken 110 in der Lage ist, sogar in einem Winkel zu der Platte zu arbeiten, wird es der Vorrichtung ermöglicht, durch den Kompressionsstab 54 und die Platte leicht an der Wirbelsäule anbringbar zu sein.
Der Kompressionsarm 130 weist eine Antriebsanordnung mit einem Zahnrad (nicht sichtbar) auf, welches mit der Zahnstange 138 der Stab-Zahnstange 102 im Eingriff ist und so mit dem Kompressionsarm 130 verbunden ist, dass der Kompressionsarm 130 entlang der Länge der Zahnstange 102 über die Rotation des Handgriffs 140, der mit dem Zahnrad verbunden ist, bewegbar ist. Wenn der Handgriff 140 in Richtung des in 38 dargestellten Pfeils gedreht wird, bewegt sich der Kompressionsarm 130 in Richtung zu dem Kompressionsarm 104. Die Antriebsanordnung weist einen Selbstverriegelungs-Lösemechanismus auf, wodurch die Bewegung der zwei Kompressionsarme 104, 130 weg voneinander verhindert wird, ohne dass der Lösemechanismus betätigt wird. An dem inneren distalen Ende von jedem Kompressionsarm befindet sich an sich gegenüberliegenden Seiten eine Nut 142 oder Aussparung zum Halten der Platte 2 entlang ihren Seiten zwischen den zentralen Flügeln 4 und den Endflügeln 4, wie in 37 dargestellt.
Obwohl die Zahnstange 102 und die Kompressionsarme 104, 130 als gerade beschrieben wurden, ist es möglich, dass die Zahnstange 102 und die Kompressionsarme 104, 130 gebogen oder anders geformt sind, um eine Lordose in den Wirbelkörpern zu induzieren, wenn dies gewünscht wird.
Wie in 31 dargestellt, sind in dem Fall, dass das Kompressionswerkzeug 100 zum Halten der Platte 2 verwendet wird, die Enden 144 der Kompressionsarme 104, 130 in einer Linie mit dem Fusions-Transplantatskonstrukt 51 angeordnet, das in dem Bandscheibenraum platziert wurde, wenn die Platte 2 genau positioniert ist. Zwischen der Platte 2 und jedem Fusions-Transplantatskonstrukt 51 gibt es eine Lücke, die einen Raum schafft, um die freien Enden der Arme 104, 130 aufzunehmen, wenn sich diese über die untere Fläche der Platte 2 hinaus erstrecken. Wie an späterer Stelle beschrieben wird, kann das gleiche Kompressionswerkzeug 100 während des Anbringens der Platte 2 an den Wirbeln 50 ebenfalls zum Zusammendrücken einer Mehrzahl von Halswirbelsäulen-Wirbelkörpern verwendet werden, zwischen denen Knochentransplantate angeordnet sind.
Unter Bezugnahme auf die 31 wird die Platte 2 von einem geeigneten Halter gehalten, in diesem Fall als die Kompressionsarme 104 und 130 dargestellt. Sobald die entsprechende Plattenlänge 2 genau positioniert wurde, so dass die Knochenschraubenaufnahmelöcher 6 jeweils auf die jeweiligen zu fusionierenden Wirbel 50a-c ausgerichtet sind, ist der nächste Schritt die Ausbildung der Knochenschrauben Aufnahmelöcher 6 vor der Installation der Knochenschrauben 30 selbst in dem Wirbel 50a. Obwohl das Verfahren so beschrieben wurde, dass zuerst die Platte 2 an dem oberen Wirbel 50a angebracht wird, kann die Platte 2 an jedem der Wirbel in beliebiger Reihenfolge angebracht werden. Platten mit unterschiedlicher Größe werden verwendet, so dass, wie oben angegeben, der Arzt die Platte mit der entsprechenden Größe auswählt, bei welcher die Knochenschrauben-Aufnahmelöcher 6, 8 zu den drei benachbarten Wirbeln 50a, 50b und 50c ausgerichtet sind. Führungslöcher werden von einer Führungsloch-Ausbildungsvorrichtung 60 ausgebildet, die in den 31 und 32 dargestellt ist. Im Gegensatz zum bekannten Stand der Technik und den Schrauben-Plattierungssystemen können die Knochenschrauben 30 eingesetzt werden, ohne vorher ein Loch in dem Wirbel auszubilden, da die Knochenschrauben 30 vorzugsweise scharf zugespitzt und selbstschneidend sind und an ihrer Spitze einen abnehmenden Hauptdurchmesser aufweisen, um das Eindringen und Anziehen der Schraube in den Knochen zu unterstützen. Obwohl ein Loch in den Wirbelknochen vor dem Einsetzen der Schraube gebildet werden kann, wird jedoch bevorzugt, dass das Loch einen kleineren Durchmesser als der Fußdurchmesser der Schraube aufweist und einem anderen Zweck als im Stand der Technik dient. Im Stand der Technik musste das gebohrte Loch einen Durchmesser haben, der gleich oder vorzugsweise größer als der (kleinere) Fußdurchmesser der Schraube war, da die Schrauben nicht selbstschneidend waren. Es ist wünschenswert, Führungslöcher zu erzeugen, um sicherzustellen, dass ein entsprechender Pfad für die Knochenschrauben 30 beibehalten wird, und um ferner zu verhindern, dass während des Einsetzens der Knochenschrauben 30 Schäden an dem Wirbelknochen entstehen. Zusätzlich erzeugt die Führungsloch-Ausbildungsvorrichtung 60 eine kompaktere Wirbelknochenmasse zum Aufnehmen der selbstschneidenden Knochenschraube 30, die bei diesem Einsetzen verwendet wird.
Wie in den 31 und 32 dargestellt, weist die Führungsloch-Ausbildungsvorrichtung 60 ein hohles zylindrisches Gehäuse 62 mit einem Boden auf, in dem ein Durchgangsloch 63 vorgesehen ist. Das Gehäuse 62 enthält einen zentralen Schaft 64, der sich durch das Durchgangsloch 63 in den Boden des Gehäuses 62 erstreckt. Das Führungsende 66 des Schafts 64 läuft graduell in eine scharfe Spitze 65 aus. Der Schaft 64 weist ein Ringelement 73 auf, das einen Durchmesser aufweist, der eng dem Innendurchmesser des Gehäuses 62 entspricht, um den Weg des Schafts 64 in dem Gehäuse 62 zu führen. Eine Druckfeder 67 ist zwischen dem Ringelement 73 und dem Bogen des Gehäuses 62 angeordnet. Die Druckfeder 67 schafft eine Vorspannkraft, die normalerweise die scharfe Spitze 65 in eine zurückgezogene Position in dem Gehäuse 62 zwingt. Das obere Ende des Schafts 64 hat einen vergrößerten Kopf 68, der sich außerhalb des Gehäuses 62 erstreckt und der von Hand gedrückt oder durch ein Schlaginstrument getroffen werden soll, um die scharfe Spitze 65 aus dem Gehäuse 62 heraus und in einen Wirbelkörper 50a zu treiben. Der Schaft 64 hat eine Länge, die die Länge der Feder 67 berücksichtigt, die diese haben wird, wenn sie vollständig zusammengedrückt ist, um die maximale Tiefe des Führungslochs zu bestimmen, das in einem Wirbelkörper ausgebildet wird. Die Tiefe wird so ausgewählt, dass sichergestellt wird, dass das Führungsloch nicht den posterioren Cortex des Wirbelkörpers erreicht, der den Spinalkanal begrenzt.
Bestimmte strukturelle Merkmale der Lochausbildungs-Vorrichtung 60 sind im Einzelnen in 32 dargestellt. Im Besonderen ist zu erkennen, dass das untere Ende des Gehäuses 62 einen vorstehenden Abschnitt 69 aufweist, der so bemessen ist, dass er genau in ein Knochenschrauben-Aufnahmeloch 6 oder 8 der Platte 2 passt. Der Boden 71 des vorstehenden Abschnitts 69 ist flach in einer Ebene senkrecht zu der Achse des Gehäuses 62. Wenn der vorstehende Abschnitt 69 des Gehäuses 62 bequem in ein Knochenschrauben-Aufnahmeloch 6, 8 eingesetzt ist und der flache Boden 71 glatt gegen die obere Fläche der Platte 2 platziert ist, ist sichergestellt, dass das Führungsende 66 des Schaftes 64 ein Führungsloch in dem Wirbelknochen ausbilden wird, das eine Achse senkrecht zu der Ebene des assoziierten Abschnitts der Platte 2 aufweist, wodurch sichergestellt wird, dass die Knochenschraube 30 anschließend so installiert wird, dass ihre Achse ebenfalls senkrecht zu der Ebene ist, die parallel zu der oberen und der unteren Fläche des assoziierten Abschnitts der Platte 2 ist.
Wenn eine Platte verwendet wird, die ein Gewinde-Knochenschrauben-Aufnahmeloch aufweist, weist das untere Ende der Führungsloch-Ausbildungsvorrichtung 60 ein Gewinde auf, so dass sie in das Gewinde des Knochenschrauben-Aufnahmelochs 6, 8 eingreift, wodurch die Platte und die Führungsloch-Ausbildungsvorrichtung aneinander befestigt werden, wodurch eine stabile Passung zwischen der Führungsloch-Ausbildungsvorrichtung und der Platte 2 sichergestellt wird. Es wird angemerkt, dass der Durchmesser des Führungsendes 66 des Schaftes 64 klein ist, da es in den kleinen Raum passen muss, der bis zur Innenwand der Führungsloch-Ausbildungsvorrichtung bleibt. Da es nur ein Führungsloch für eine selbstschneidende Knochenschraube 30 ist, das ausgebildet wird, ist der kleine Durchmesser ausreichend.
Unter Bezugnahme auf die 37 kann eine Bohrerführung 80 mit einem unteren Ende, wie in 37 gezeigt, verwendet werden, wenn aus irgendeinem Grund gewünscht sein sollte, das Führungsloch in dem Wirbelkörper 50 eher durch Bohren als durch die Verwendung der Führungsloch-Ausbildungsvorrichtung 60 auszubilden. Die Bohrerführung 80 besteht aus einem röhrenförmigen Element 82 und einem unteren Ende 84 mit kleinem Durchmesser, das zum Erreichen einer genauen Presspassung in dem entsprechenden Knochenschrauben-Aufnahmeloch 6, 8 der Platte 2 bemessen ist. Entlang dem unteren Ende 84 mit kleinem Durchmesser weist die Bohrerführung 80 eine axiale Endfläche in einer Ebene senkrecht zu der Längsachse der Bohrerführung 80 auf, so dass, wenn der Abschnitt 84 mit kleinem Durchmesser in das Knochenschrauben-Aufnahmeloch 6 eingepasst wird und die Fläche, die den Abschnitt 84 mit kleinem Durchmesser umgibt, bündig gegen die obere Fläche der Platte 2 anliegt, die Achse der Bohrerführungsbohrung 86 in der Bohrerführung 80 genau senkrecht zu der oberen und unteren Fläche des entsprechenden Abschnitts der Platte 2 sein wird. Wie in dem oben beschriebenen Fall kann das untere Ende der Bohrerführung 80 ein Gewinde aufweisen, um mit der Gewindeöffnung der Platte 2 im Eingriff zu sein.
Nachdem die Knochenschrauben-Aufnahmelöcher 6, 8 in dem Wirbelkörper 50a durch die oberen zwei Knochenschrauben-Sicherungslöcher 6 der Platte 2 mittels entweder der Lochausbildungs-Vorrichtung 60 oder der Bohrerführung 80 ausgebildet wurden, werden Knochenschrauben 30 in die Wirbel 50 eingeschraubt, während die Platte 2 mit dem Kompressionswerkzeug 100 oder dem Plattenhalter 800 fest gegen die Wirbel 50 gehalten wird. Dies verriegelt die Platte an den Wirbeln 50a.
Dann ist es möglich, falls dies gewünscht wird, das Fusionstransplantat in dem nächsten benachbarten Wirbel 50b vor dem Anbringen von Knochenschrauben 30 an dem benachbarten Wirbel 50b durch die mittleren Knochenschrauben-Aufnahmelöcher der Platte 2 zusammenzudrücken. Sobald die anfänglichen Knochenschrauben in dem Wirbel 50a in Position sind, kann der Plattenhalter 100 oder 800 von der Platte 2 entfernt werden. Das Zusammendrücken des Fusionstransplantatskonstrukts zwischen den zwei benachbarten Wirbeln 50a und 50b erfolgt folgendermaßen:
Der Kompressionsstab 54 wird durch das mittlere Verriegelungsloch 12 der Platte 2 mittels eines Einsetzwerkzeugs 90, das in den 33, 34 und 35 dargestellt ist, in den Wirbelknochen des Wirbels 50b getrieben, wo er in einem anschließenden Schritt verwendet wird, um eine Kompressionskraft zwischen den Wirbeln 50a und 50b aufzubringen. Der Kompressionsstab 54 besteht aus einem Schaft 56 mit einer scharfen Spitze 57 an seinem unteren Ende, einem vergrößerten zentralen Kragen 58, der als ein Tiefenstopp dient, und einer Umfangskerbe 59 in der Nähe seines oberen Endes, die einen vergrößerten Kopf 55 definiert.
Das Kompressionsstab-Einsetzwerkzeug 90 besteht aus einem Schaft 92 mit einem geschlossenen hohlen Abschnitt 94 an seinem unteren Ende 96 zum Aufnehmen des Kompressionsstabs 54 und einer vergrößerten Schlagkappe 98 an seinem anderen Ende. Das Kompressionsstab-Einsetzwerkzeug 90 weist auch in seinem unteren Ende 96 eine zweite Öffnung 95 mit einer Aussparung 99 in ihrer Innenwand auf, um einen Eingriff des vergrößerten Kopfes 55 an dem Kompressionsstab 54 in der Vertiefung 97 zu ermöglichen. Die zweite Öffnung 95 ist in Verbindung mit dem hohlen Abschnitt 94 des Einsetzwerkzeugs 90, wie in 35 dargestellt ist.
Unter Bezugnahme auf die 38 wird die Bohrung 132 in dem zweiten Kompressionsarm 130 des Kompressionswerkzeugs 100 dann über den Kompressionsstab 54 in dem Wirbel 50b angelegt, und das Platten-Eingriffselement 108 wird in die Bohrung 106 des ersten Kompressionsarms 104 des Kompressionswerkzeugs 100 eingesetzt. Der Haken 110 des Platten-Eingriffselements 108, dargestellt in 36, wird in die Nut 18 am Ende der Platte 2 eingesetzt, die durch die Knochenschrauben 30 fixiert ist, die in den Wirbel 50a eingesetzt sind, wie in 38 dargestellt. Wie weiter oben angegeben, kann das Kompressionswerkzeug 100 jedoch gedreht werden, so dass der erste Kompressionsarm 104 nun unten ist und über den Kompressionsstab 54 in den Wirbel 50c passen kann.
Da die Platte mittels Knochenschrauben 30 an dem Wirbel 50a angebracht ist und der Kompressionsstab 64 an dem benachbarten Wirbel 50b fixiert ist, ergibt eine Bewegung des ersten und des zweiten Kompressionsarms 104 bzw. 130 in Richtung zu dem Wirbel 50a durch Rotation des Handgriffs 140 eine Kompression des Knochentransplantatskonstruktes 51 zwischen den benachbarten Wirbeln 50a und 50b. Der Abstand von einigen Millimetern ist ausreichend für eine Kompression des Knochentransplantatskonstruktes 51. Sobald die gewünschte Kompression erreicht ist, können mittels einer wie oben beschriebenen Führungsloch-Ausbildungsvorrichtung 60 Knochenschrauben-Führungslöcher in dem Wirbelkörper 50b ausgebildet werden, zum Einsetzen von Knochenschrauben 30 in Knochenschrauben-Aufnahmelöcher 8 der Knochenplatte 2, wodurch die Platte 2 an dem benachbarten Wirbel 50b fixiert wird. Das Kompressionswerkzeug 100 kann dann durch Aktivieren des Lösemechanismus entfernt werden.
39 stellt die Verwendung des Kompressionswerkzeugs 100 zum Induzieren eines Drucks zwischen den unteren beiden Wirbelkörpern 50b und 50c dar, nachdem Knochenschrauben 30 in dem mittleren Wirbelkörper 50b, wie gerade beschrieben, eingesetzt wurden. Wie in 39 dargestellt, bleibt der Kompressionsstab 54 an Ort und Stelle in dem mittleren Wirbelkörper 50b, und ein zusätzlicher Kompressionsstab 54 wird in den unteren Wirbelkörper 50c getrieben, mittels eines Führungsloch-Bildungswerkzeug 60 distal zu der Platte selbst in der Aussparung zwischen den End-Auskragungen 4, um zu ermöglichen, dass der untere Kompressionsstab 64 in Richtung zu dem Wirbel 50b nach oben bewegt wird, wie dargestellt. Der Originalkompressionsstab 64 wird in die Bohrung 106 in dem ersten Kompressionsarm 104 eingesetzt und der zusätzliche Kompressionsstab 54 wird in die Bohrung 132 des zweiten Kompressionsarms 130 des Kompressionswerkzeugs 100 eingesetzt. Wie oben erörtert, führt das Drehen des Handgriffs 140 wieder dazu, dass sich die zwei Kompressionsarme 104, 130 in Richtung zueinander bewegen, was dazu führt, dass sich der Kompressionsstab 54 in dem Wirbel 50c in Richtung zu dem oberen Kompressionsstab 54 in dem Wirbel 50b bewegt, wodurch das Fusionstransplantatkonstrukt 51 zwischen den Wirbeln 50b und 50c zusammengedrückt wird. Der obere Kompressionsstab 54 in dem Wirbel 50b kann sich nicht bewegen, da der Wirbel 50b durch das Einsetzen der Knochenschrauben 30 in die Knochenschrauben-Aufnahmelöcher 8 der Platte 2 fixiert wurde. Somit können sich nur der untere Kompressionsstab 54 und der Wirbel 50c bewegen. Wie vorher werden die mit Wirbeln 50c assoziierten Führungslöcher assoziiert gebildet und die Knochenschrauben 30 werden durch Knochenschrauben-Aufnahmelöcher 6 eingesetzt. Das Kompressionswerkzeug 100 wird dann entfernt. Der Kompressionsstab 54 wird dann durch Einsetzen in die zweite Öffnung 95 des Kompressionsstab-Einsetz-/Entfernungs-Werkzeugs 90 aus den Wirbeln extrahiert, so dass er mit dem vergrößerten Kopf 55 des Endes des Kompressionsstabs 54 in die Vertiefung 97 eingreift, wie in 34 dargestellt.
Es wird angemerkt, dass andere Variationen zum Zusammendrücken eingesetzt werden können. Zum Beispiel kann der Haken 110 des Kompressionswerkzeugs 100 während des Zusammendrückens des Fusionstransplantatkonstruktes zwischen den Wirbeln 50b und 50c mit der Kerbe 18 im Ende der Platte 2 in Eingriff sein, und der andere Kompressionsarm des Kompressionswerkzeugs 100 kann mit dem Kompressionsstab 54 in dem dritten benachbarten Wirbel 50c in Eingriff sein. Ferner wird angemerkt, dass die Platte 2 einen Aussparungs-End-Ausschnittsabschnitt zwischen den Flügeln am Ende der Platte zum Einsetzen des Kompressionsstabs 54 in die Wirbel aufweist. Anderenfalls könnte dort kein Raum unter dem Ende der Platte 2 zum Einsetzen des Kompressionsstabs 54 sein.
Es wird angemerkt, dass das oben beschriebene Verfahren mit den vollständig in die Wirbelkörper 50a, 50b und 50c eingesetzten Knochenschrauben 30 durchgeführt und eine Lordose während des Zusammendrückens des Knochentransplantatkonstruktes 51 beibehalten wird.
Wie oben angegeben, wurde das Verfahren zum Anbringen der Platte 2 an die Wirbel 50a, 50b und 50c ohne die Verriegelungsschrauben 20, 21 in Position auf der Platte 2 dargestellt. 40 ist eine perspektivische Ansicht, die die Platte 2 aus den 1 bis 5 in einem Zustand eines chirurgischen Eingriffs darstellt, wenn Knochenschrauben 30 vollständig in drei benachbarte Wirbel 50a, 50b und 50c eingesetzt wurden und Verriegelungsschrauben 20, 21 um einen Winkel von etwa 90° gedreht wurden, um drei Knochenschrauben 30 an Ort und Stelle zu verriegeln. Die linke Verriegelungsschraube 20 wurde um einen Winkel von etwa 60° gedreht, um drei Knochenschrauben 30 an Ort und Stelle zu verriegeln, und die mittlere Verriegelungsschraube 21 um einen Winkel von etwa 90° gedreht, um zwei andere Knochenschrauben 30 an Ort und Stelle zu verriegeln. Zu diesem Zeitpunkt ruht eine der Kurvenflächen 44 von jeder Verriegelungsschraube 20, 21 auf dem Schraubenkopf 32 einer jeweiligen Knochenschraube 30.
Das Einsetzen der Verriegelungskappe 300 kann ebenfalls mit einem Werkzeug 220 durchgeführt werden, wie in den 41 und 42 dargestellt, das eine geeignet geformte Spitze 222 mit einer Länge aufweist, die der Tiefe des Lochs 306 in einer Verriegelungskappe 300 entspricht. Das Ende 222 des Werkzeugs 220 ist gerade proximal zu dem distalsten Ende gebördelt, so dass es eine Reibpassung mit der Schraubenkappe 300 zum Erleichtern der Bedienung erzeugt und verhindert, dass die Schraubenkappe 300 von dem Werkzeug 200 abfällt.
43 ist eine Schnittansicht in der Ebene der Mitte der zwei End-Verriegelungsschraubenlöcher 6 der Platte 2 mit zwei Knochenschrauben 30 in ihren eingesetzten Positionen und dem Verriegelungselement 21 in seiner Verriegelungsposition. 44 ist eine vergrößerte Ansicht von einer der Knochenschrauben 30 in der Platte 2 aus 43. In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Achse von jeder Schraube 30 im Allgemeinen senkrecht zu den Tangenten der oberen und unteren Fläche der Platte 2 an Punkten, die durch die Längsachse der assoziierten Knochenschraube 30 geschnitten wird. Damit können aufgrund der Krümmung der Platte 2 in der Ebene der 18 die Knochenschrauben 30 so ausgerichtet sein, dass sie mit einem gewünschten Winkel in Richtung zu einander konvergieren. Die Achse der beiden Knochenschrauben 30, dargestellt 18, können sich in einem Winkel von etwa 45° schneiden. Alternativ kann die Krümmung der Platte von Seite zu Seite so sein, dass sie zu der Fläche des anterioren Aspekts der Halswirbelsäule eines menschlichen Erwachsenen passt, und die Achse des Schraubenlochpaares kann davon abweichen, senkrecht zu der Ebene zu sein, von einem Ende aus gesehen, um eine optimale Konvergenz zu erzielen.
Weil die Knochenschrauben 30, sobald sie eingesetzt sind, in der Platte verriegelt sind, wird eine "Klaue" einer festen dreieckigen Rahmenstruktur an jedem Paar von Knochenschrauben 30 erreicht, so dass das Anbringen der Platte 2 an den Wirbelkörpern 50a, 50b und 50c aufgrund des Einfangens einer eingekeilten Masse von Knochenmaterial zwischen dem gewinkelten Knochenschraubendreieck in hohem Maße sichergestellt sein würde, selbst wenn ein Gewindelösen auftreten sollte. Die "Klaue" kann ferner durch drei Winkelknochenschrauben in einer dreibeinigen Bauform oder durch vier Knochenschrauben in einer Vier-Seiten-Klauenbauform ausgebildet sein.
Ein Plattierungssystem gemäß jeder der obigen Ausführungsformen kann in der gleichen Art und Weise, wie weiter oben beschrieben, installiert werden, und die gleichen Instrumente und Werkzeuge können verwendet werden, wie oben in Bezug auf die erste Ausführungsform dargestellt und beschrieben. Im Fall der in 22 gezeigten Ausführungsform würden die Kompressions-Abläufe mittels eines Schlitzes 604 anstelle des mittleren Verriegelungsschraubenlochs 12 durchgeführt.
b.) Einzel-Verriegelungs-Plattensysteme
Das Einzel-Verriegelungs-Plattensystem wird nun beschrieben. Die 47 bis 52 sind Ansichten einer ersten Ausführungsform eines Einzel-Verriegelungs-Plattensystems. Die Kontur der Platte 600 ist die gleiche wie bei der in den 1 bis 5 dargestellten Platte 2. Die Platte 600 weist Knochenschrauben-Aufnahmelöcher 602 auf, die ein Innengewinde 603 zum Aufnehmen entsprechender Verriegelungselemente in der Form einer Verriegelungskappe 610 aufweisen, dargestellt in den 56 bis 59. Zum Beispiel wiest das Knochenschraubenloch 602 in der Platte 600 einen Außendurchmesser von ungefähr 5 mm mit einem bevorzugten Bereich von 4 mm bis 6 mm, und einen Gewinde-Innendurchmesser von ungefähr 4,8 mm mit einem bevorzugten Bereich von 3,5 mm bis 5,8 mm für diese Verwendung auf. Andere Anbringungs-Mittel als Gewinde können verwendet werden, wie zum Beispiel Bajonett-artige Anbringungselemente.
Der Boden von jedem Knochenschrauben-Aufnahmeloch 602 weist einen nach innen abgestuften Abschnitt mit genau ausgewählten Abmessungen zum Halten einer jeweiligen Knochenschraube 170 auf, wie in den 53 bis 55 dargestellt. Wie an späterer Stelle noch genauer erläutert wird, ist in dieser Ausführungsform ein Einzel-Verriegelungselement in der Form einer Verriegelungskappe 610 mit Gewinden 608, dargestellt in den 56 bis 59, mit jedem der Knochenschrauben-Aufnahmelöcher 602 assoziiert.
Der Unterschied zwischen der Knochenschraube 170, die in der Einzel-Verriegelungs-Ausführungsform der Platte verwendet wird und der Knochenschraube, die in Verbindung mit der Mehrfach-Verriegelungsplatte verwendet wird, beruht im Wesentlichen auf der Tatsache, dass, während bei der Mehrfach-Verriegelungsplatten-Ausführungsform die Verriegelungselemente über einen Abschnitt des oberen Endes 39 des Schraubenkopfes 32 gleiten, die Verriegelungskappe 610 in der Einzel-Verriegelungs-Ausführungsform über den Kopf 172 der Knochenschraube 170 passt. Aus diesem Grund muss der Kopf 172 der Knochenschraube 170 der vorliegenden Ausführungsform nicht glatt sein. Dies erlaubt, dass der Kopf 172 dieser Ausführungsform der Knochenschraube 170 dicker und stärker ist.
63 zeigt zwei Knochenschrauben 170 und zugehörige Gewinde-Verriegelungskappen 610 in ihrer vollständig eingesetzten Position. In diesen Positionen bilden Kopf-Abschnitte 174 und 176 von jeder Knochenschraube 170 eine Presspassung mit jeweiligen Abschnitten eines assoziierten Knochenschrauben-Aufnahmelochs 602. Der Rand 612 von jeder Gewinde-Verriegelungskappe 610 bildet eine Presspassung mit dem oberen Abschnitt 178 des Kopfes ihrer assoziierten Knochenschraube 170. Da das Gewinde 608 von jeder Verriegelungskappe 610 genau zu dem Innengewinde in einem assoziierten Knochenschrauben-Aufnahmeloch 602 passt, ist jede Gewinde-Verriegelungskappe 610 zusätzlich einer Anpresskraft zwischen dem assoziierten Kopf-Abschnitt 178 und dem Innengewinde 603 des assoziierten Knochenschrauben-Aufnahmelochs 602 unterworfen. Der abgerundete Kopf 614 von jeder Gewinde-Verriegelungskappe 610 stellt sicher, dass die obere Fläche eines zusammengebauten Plattierungssystems frei von scharfen Rändern oder Vorsprüngen ist.
Unter Bezugnahme auf die 80 und 81 sind Werkzeuge für die Verwendung beim Einsetzen sowohl der Knochenschrauben als auch der Verriegelungskappe in die Einzel-Verriegelungsplatte 600 dargestellt. In der ersten Ausführungsform des in 80 dargestellten Treiberwerkzeugs 1000 weist das Werkzeug 1000 ein äußeres röhrenförmiges Gehäuse 1002 auf. In dem Gehäuse 1002 befindet sich ein Torks- oder Sechskant-Schraubendreher 1004, der ein hervorstehendes Ende 1006 aufweist, das der Aussparung 306 in der Kappe 610 zum Eingreifen in die Kappe 610 entspricht. Wie weiter oben angegeben, ist der Treiber 1004 derart eingerichtet, dass er eine feste Befestigung für die Verriegelungskappe 610 zum Festhalten der Verriegelungskappe 610 an dem Treiber darstellt. Der Sechskant-Schraubendreher 1004 ist hohl, so dass er es dem Schaft 1010 eines Phillips- oder Torks-Schraubendrehers erlaubt, durch den hohlen Abschnitt 1012 zu passen, zum Eingreifen mit seiner Spitze 1012 in die entsprechende Aussparung 180 der Knochenschraube 170 zum Eingriff mit dem Ende 1006 des Drehers 1004. Der Schaft 1010 des Drehers 1000 ist länger als das röhrenförmige Gehäuse, und der Dreher 1004 weist ein oberes (nicht dargestelltes) Ende auf, das sich von dem oberen Ende des röhrenförmigen Gehäuses 1002 erstreckt, so dass er durch den Handgriff gedreht werden kann.
Das Gehäuse 1002 hat einen Durchmesser, der erlaubt, dass die Verriegelungskappe 610 in dem inneren Ende des röhrenförmigen Gehäuses 1002 durch eine Reibungspassung oder an dem Dreher 1004 gehalten wird. Es wird angemerkt, dass auch andere Verfahren zum Halten der Verriegelungskappe 610 in dem Ende des röhrenförmigen Gehäuses 1000 eingesetzt werden können.
Wie in 80 dargestellt, ist die Bedienung des Knochenschrauben- und Verriegelungselement-Drehers 1000 wie folgt. Die Kappe 610 wird auf das Ende des Kappendrehers 1004 gesetzt, und dann der Kappendreher 1004 mit dem Schaft 1010 des Knochenschraubendrehers, der durch die mittige Längsöffnung des Kappendrehers passiert. Wie dargestellt, passiert der Knochenschrauben-Dreherschaft 1010 durch die Aussparung 306 in der Kappe 610 und greift in die Aussparung 180 im Kopf der Knochenschraube 170 ein. Die Knochenschraube 170 ist dargestellt, wie sie in ein Knochenschrauben-Aufnahmeloch in der Platte 600 eingesetzt ist. Der (nicht dargestellte) Handgriff des Knochenschraubendrehers wird gedreht, wodurch die Knochenschraube 170 in Position geschraubt wird. Da der Durchmesser des Knochenschraubendrehers kleiner ist als die Breite der Aussparung 306 der Kappe 610, kann sich der Knochenschraubendreher 1010 ohne ein Drehen der Kappe 610 drehen.
Das hohle röhrenförmige Gehäuse 1002 bleibt auf der oberen Fläche der Platte 600 und hilft bei der Ausrichtung des Schaftes 1010 im Verhältnis zu der Platte. Sobald die Knochenschraube 170 eingesetzt ist, wird der Kappendreher 1004 hinuntergedrückt, bis das Gewinde 608 außen an der Kappe 610 mit dem Gewinde 603 des Knochenschrauben-Aufnahmelochs in Eingriff ist. Der Kappendreher 1004 wird dann gedreht, bis die Kappe 610 sicher in Position verriegelt ist.
In 81 ist eine alternative Ausführungsform der Kombination Knochenschrauben- und Verriegelungskappendreher dargestellt. In dieser Ausführungsform wird kein Gehäuse verwendet. Stattdessen hält der Kappendreher 1010 die Kappe 610 durch Reibung, und der Griff 620 für den Knochenschraubendreher 1010 wird gedreht. Eine Kugelfeder-Anordnung 622 hält den Kappendreher 1002 oben, bis die Knochenschraube in das Knochenschrauben-Aufnahmeloch geschraubt ist. Der Dreher 1010 weist einen länglichen Abschnitt auf, damit, sobald die Knochenschraube eingesetzt wurde, die Kugelfeder 622 hinuntergedrückt wird, und der mit dem Kappendreher assoziierte Handgriff 624 zum Drehen der Kappe 610 hinuntergehen kann. Ein röhrenförmiges Gehäuse kann eingesetzt werden zum Unterstützen bei der Ausrichtung der Kappe 610 in dem Knochenschrauben-Aufnahmeloch, wie oben angegeben.
Die in den 80 und 81 dargestellten Dreher vereinfachen das Verfahren und verringern die Anzahl von Instrumenten, die während des Einsetz-Vorgangs benötigt werden. Das Verfahren ist schnell und zuverlässig, und gibt dem Arzt dabei mehr Sicherheit, dass kleine Uhrmacherteile nicht verloren gehen oder schwer zu bedienen sind.
52 ist eine Draufsicht auf die teilweise eingebaute Platte 600, mit Gewinde-Verriegelungskappen 600, die in Knochenschrauben-Aufnahmelöchern 602 eingebaut sind.
54 bis 56 zweigen eine Knochenschraube 170 zur Verwendung bei einem Einzel-Verriegelungs-Plattierungssystem gemäß der Erfindung. Die Knochenschraube 170 unterscheidet sich von der Knochenschraube 30, die weiter oben im Einzelnen beschrieben wurde, lediglich in Bezug auf die Stufenbauform des Kopfes 172. Vorzugsweise weist die Knochenschraube 170 einen unteren Abschnitt 174 auf, der an den Schraubenschaft angrenzt und einen kleineren Durchmesser aufweist, der dem maximalen Durchmesser des Schaftes 176 entspricht. Der Abschnitt 178 des Kopfes 172 hat ebenfalls einen kleineren Durchmesser als der untere Abschnitt 174. Das Gewinde 182 hat die gleiche Bauform wie bei der weiter oben erläuterten Knochenschraube 30. Es kann jedoch nicht jede Ausführungsform mit jeder Platte verwendet werden.
Wie in dem Fall des oben beschriebenen Mehrfach-Verriegelungs-Plattierungssystems sind die Knochenschrauben 170 zur Verwendung bei dem Einzel-Verriegelungs-Plattierungssystem vorzugsweise fest, wo die Schrauben an die untere Plattenfläche angrenzen, wo Schrauben, die bei Platten des Standes der Technik verwendet werden, am meisten zum Brechen neigen, wobei die einzige Aussparung in den Köpfen zum Eingreifen der Spitze 222 des Dreherwerkzeugs 220 ist, und wobei sich die Aussparung über dem kritischen Bereich befindet. Aus diesem Grund bleiben die Knochenschrauben 170 robust. Die Schraubenköpfe sind nicht tief in Abschnitte geschlitzt, und die Verriegelungskappen erlegen keine radiale Kraft von außen auf die jeweiligen Knochenschraubenköpfe auf, so dass die Schraubenköpfe nicht auseinander gespreizt und so gespannt und geschwächt werden.
Unter Bezugnahme auf die 71, 73 und 75 ist eine weitere alternative Ausführungsform des Einzel-Verriegelungs-Plattensystems der vorliegenden Erfindung dargestellt und mit dem Bezugszeichen 500 bezeichnet. Die Platte 500 weist die gleiche Kontur auf wie die in den 1 bis 5 dargestellte Platte 2, aber mit jeder der Knochenschrauben-Öffnungen 502 sind Gewindeöffnungen 524 assoziiert, die versetzt von den Knochenschrauben-Öffnungen 502 sind, zum Aufnehmen des Verriegelungselements 506, 508, in den Figuren 72 und 74 als eine Gewinde-Verriegelungs-Stellschraube oder -Kappe 506 oder Schraube 508 dargestellt.
Es wird angemerkt, dass andere Bauformen von Einzel-Verriegelungsplatten eingesetzt werden können. Unter Bezugnahme auf die 82 ist eine Einzel-Verriegelungs-Platte 900 dargestellt, bei der es an deren Enden 930 ein Paar von Knochenschrauben-Aufnahmelöchern 910 und entlang der Längsachse der Platte 900 eine Anzahl von Knochenschrauben-Aufnahmelöchern 950 gibt. Die zusätzlichen Knochenschrauben-Aufnahmelöcher 950 ermöglichen, dass eine einzelne Platte zu einer Anzahl von unterschiedlich großen Wirbel-Bandscheibenräumen und Knochenfusionstransplantaten ausgerichtet werden kann. Wie oben angegeben, erfordert die Platte, die in den 1 bis 5 dargestellt ist, dass eine Platte mit genauer Größe von dem Chirurgen ausgewählt wird, so dass jedes Paar von Knochenschrauben-Aufnahmelöchern 6, 8 mit den entsprechenden Wirbeln abgeglichen ist. Dies erfordert, dass eine Anzahl von Platten unterschiedlicher Größe für ein optimales Anbringen der Knochenschrauben-Aufnahmelöcher an jedem der Wirbel verfügbar ist. Bei der Platte 900 aus 82 ermöglichen der enge Abstand und die größere Anzahl von mittleren Öffnungen dem Chirurgen, dass zumindest eine geeignete Öffnung zu jedem der zwischenliegenden Wirbel und/oder Knochentransplantate ausgerichtet ist.
Das Verfahren zum Installieren der Einzel-Verriegelungsplatten ist im Wesentlichen das gleiche Verfahren, wie das für die Mehrfach-Verriegelungsplatten beschriebene Verfahren. Der zentrale Längsschlitz 670 in den Einzel-Verriegelungsplatten wird für den Kompressionsvorgang verwendet. Die gleichen Instrumente werden zum Erzeugen des Plattenloches verwendet, entweder mittels eines Lochstempels oder mittels eines Bohrers. Die 60 bis 69 zeigen die verschiedenen Schritte beim Vorgehen für das Einbauen der Einzel-Verriegelungsplatten, vergleichbar mit den Schritten, die beim Einbauen der Mehrfach-Verriegelungsplatten verwendet werden.
Unter Bezugnahme auf die 76 bis 79 weisen die Köpfe 507 und 526 der Verriegelungselemente 508 und 522 eine Aussparung 510 und 524 auf, die dem Radius der Knochenschrauben-Öffnungen 502 und 528 entspricht, so dass das Verriegelungselement 508 und 522 vor dem Einsetzen der Knochenschraube 170 in das Knochenschrauben-Aufnahmeloch 502 und 528 an Ort und Stelle eingebaut werden kann. Wenn die Verriegelungselemente 508 und 522 gedreht werden, erstreckt sich ein Abschnitt des Kopfes zum Verriegeln an Ort und Stelle über das obere Ende des Kopfes der Knochenschraube 170. Wie bei den obigen Ausführungsformen kann die untere Fläche der Verriegelungsschrauben 508 und 522 eine Kurvenform oder eine andere Bauform für einen Eingriff mit der oberen Fläche 39 der zugehörigen Knochenschraube 170 aufweisen.
Obwohl die Platteninstrumentierung und das Verfahren im Zusammenhang mit dem Anbringen einer Platte an den Wirbeln der Wirbelsäule beschrieben wurde, sollte angemerkt werden, dass die Platten für Ausführungen an anderen Teilen des Körpers angewendet werden können. Die Abmessungen der Platte, die besonderen Umrisse und die Platzierung der Knochenschrauben-Aufnahmelöcher müssten jedoch modifiziert werden.
In ähnlicher Weise könnten die in dieser Anwendung beschriebenen Knochenschrauben in anderen Teilen des Körpers verwendet werden, wiederum so modifiziert, dass sie ihrem beabsichtigten Zweck dienen, abhängig von der Größe des Körperteils, in dem sie eingebaut werden sollen.
Obwohl bestimmte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung dargestellt und beschrieben wurden, wird es für einen Fachmann offensichtlich sein, dass Änderungen und Modifizierungen durchgeführt werden können, ohne sich dabei von der Erfindung zu entfernen, wie sie wie sie in den angehängten Ansprüchen beansprucht wird.

Claims

Plattensystem, das für die Verwendung in der anterioren menschlichen Halswirbelsäule zum Berühren des anterioren Aspekts von mindestens zwei Halswirbelkörpern angepasst ist, aufweisend: eine Platte (500; 600; 900) mit einer Längsachse und einer Länge, die ausreicht, um sich über einen Bandscheibenraum zu erstrecken und Abschnitte von mindestens zwei angrenzenden Halswirbelkörpern zu überlappen, eine untere Fläche zum Anordnen gegen die Halswirbelkörper und eine obere Fläche gegenüber der unteren Fläche, wobei die untere Fläche entlang einem wesentlichen Abschnitt der Längsachse der Platte konkav ist, mindestens zwei Knochenschrauben (170), die jeweils eine zentrale Längsachse aufweisen und so angepasst sind, dass sie in den jeweiligen der mindestens zwei Halswirbelkörper eingreifen, wobei jede der Knochenschrauben ein vorlaufendes Ende zum Einsetzen in die Halswirbelsäule und ein nachlaufendes Ende gegenüber dem vorlaufenden Ende aufweist, wobei mindestens eine der Knochenschrauben benachbart zu dem nachlaufenden Ende eine maximale Querschnittsdimension quer zu der zentralen Längsachse der Knochenschraube aufweist, mindestens zwei Knochenschrauben-Aufnahmelöcher (502; 528; 602; 910; 950), die sich durch die Platte hindurch von der oberen Fläche durch die untere Fläche hindurch erstrecken, wobei mindestens ein erstes der Knochenschrauben-Aufnahmelöcher mit einem ersten der Halswirbelkörper assoziiert ist, und mindestens ein zweites der Knochenschrauben-Aufnahmelöcher mit einem zweiten der Halswirbelkörper assoziiert ist, wobei jedes der Knochenschrauben-Aufnahmelöcher eine zentrale Längsachse aufweist und so angepasst ist, dass es eine der Knochenschrauben aufnimmt, um die Platte an der Halswirbelsäule zu befestigen, und mindestens ein Verriegelungselement (506; 508; 522; 610), wobei jedes von dem mindestens einem Verriegelungselement mit der Platte verbunden und so angepasst ist, dass es an der Platte nur eine der in eines der Knochenschrauben-Aufnahmelöcher eingesetzten Knochenschrauben verriegelt, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine der Knochenschrauben einen Kontaktflächenbereich an der maximalen Querschnittsdimension aufweist, wobei der Kontaktflächenbereich einen im allgemeinen flachen Abschnitt aufweist, wobei jedes von dem mindestens einen Verriegelungselement so angepasst ist, dass es den im allgemeinen flachen Abschnitt des Kontaktflächenbereichs von jeweils einer der Knochenschrauben berührt, um eine der Knochenschrauben an der Platte zu fixieren.
Plattensystem gemäß Anspruch 1, wobei das Verriegelungselement (506; 508; 610) entfernbar mit der Platte (500; 600; 900) verbunden ist.
Plattensystem gemäß einem der vorigen Ansprüche, wobei das Verriegelungselement (506; 508; 522; 610) von einer anfänglichen Position, die das Einsetzen von mindestens einer der Knochenschrauben (170) in eines der Knochenschrauben-Aufnahmelöcher (502; 528; 602; 910; 950) ermöglicht, zu einer abschließenden Position bewegbar ist, die angepasst ist, sich über mindestens einen Abschnitt des einen der Knochenschrauben-Aufnahmelöcher, in die die einzelne Knochenschraube einzusetzen ist, zu erstrecken.
Plattensystem gemäß Anspruch 3, wobei das Verriegelungselement (508; 522) so angepasst ist, dass es von der anfänglichen Position zu der abschließenden Position gedreht wird.
Plattensystem gemäß Anspruch 4, wobei weniger als eine volle Drehung des Verriegelungselements (508, 522) das Verriegelungselement von der anfänglichen Position zu der abschließenden Position dreht.
Plattensystem gemäß einem der Ansprüche 3 bis 5, wobei mindestens ein Abschnitt des Verriegelungselements (508; 522) von der anfänglichen Position zu der abschließenden Position gleitet.
Plattensystem gemäß Anspruch 1, wobei das Verriegelungselement mindestens eines von einer Schraube (508), einer Niete (522) und einer Kappe (506; 610) aufweist.
Plattensystem gemäß einem der vorigen Ansprüche, wobei das Verriegelungselement (508; 522) einen im allgemeinen kreisförmigen Kopf mit zumindest einem ausgeschnittenen Segment (510; 524) aufweist.
Plattensystem gemäß Anspruch 1, wobei das Verriegelungselement mindestens eines von einer Nockenfläche, einer Rampenfläche und einem Gewindeabschnitt aufweist.
Plattensystem gemäß einem der vorigen Ansprüche, wobei mindestens eines der Knochenschrauben-Aufnahmelöcher (502; 528; 602; 910; 950) so konfiguriert ist, dass es einen Presssitz mit einer geeignet dimensionierten Knochenschraube (170) bildet, die darin aufzunehmen ist.
Plattensystem gemäß einem der vorigen Ansprüche in Kombination mit einer fusionsunterstützenden Substanz.
Plattensystem gemäß Anspruch 11, wobei die fusionsunterstützende Substanz zumindest eines von Knochen, knochenmorphogenetischem Protein, Hydroxylapatit und Hydroxylapatit-Tricalciumphosphat aufweist.
Plattensystem gemäß einem der vorigen Ansprüche in Kombination mit einem Knochentransplantat.