DE69930059T2

DE69930059T2 - Blockiermechanismus zur Wirbelsäulenfixierung

Info

Publication number: DE69930059T2
Application number: DE69930059T
Authority: DE
Inventors: Marc Evan Memphis Richelsoph; Kenneth William Cordova Russell
Original assignee: Aesculap II Inc
Current assignee: Aesculap Implant Systems LLC
Priority date: 1998-04-03
Filing date: 1999-04-01
Publication date: 2006-10-26
Anticipated expiration: 2019-04-02
Also published as: CA2265147C; JPH11318933A; DE69938749D1; EP0947174A3; AU1951999A; AU760407B2; CA2265147A1; EP1642542A2; ES2260888T3; DE69930059D1; EP1642542B1; EP1642542A3; EP0947174A2; US6010503A; JP4154066B2; EP0947174B1; ES2302115T3; US6355040B1

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Implantat-Fixierungssystem und einen Implantat-Blockiermechanismus. Insbesondere sieht die vorliegende Erfindung einen Blockiermechanismus vor, der ein Mehrebenen- oder fixierten Mechanismus zum Befestigen eines Stabes an einem Implantat sein kann.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Die Stabilisierung der Wirbelsäule für verschiedene Bedingungen, einschließlich degenerative Bandscheibenerkrankung, Skoliose, Spondylolisthesis und Spinalstenose, erfordert häufig das Anbringen von Implantaten an der Wirbelsäule und dann Befestigen der Implantate an Spinalstäben. Solche Wirbelsäulenfixierungsvorrichtungen können die Wirbel ruhig stellen und können die Anordnung der Wirbelsäule über eine große Anzahl von Wirbeln mittels des Verbindens wenigstens eines Langstabes mit der Folge ausgewählter Wirbel verändern. Solche Stäbe können eine große Anzahl von Wirbeln, beispielsweise drei oder vier, überspannen. Jedoch erlaubt die Anatomie der Wirbelsäule selten drei oder mehr Implantate direkt in einer Linie. Um diese Unregelmäßigkeit zu ermöglichen, muss der Stab an die Kronenebene angepasst sein. Bei einer anatomischen Krümmung in der Saggitalebene, die man in der Lendenwirbelsäule findet, muss der Stab an beide Ebene angepasst sein, was eine beträchtliche Anstrengung und Operationszeit erfordert.
Zum Beispiel offenbaren die US-Patente Nr. 5,554,157, ausgegeben am 10. September 1996, Nr. 5,549,608, ausgegeben am 27. August 1996, und Nr. 5,586,984, ausgegeben am 24. Dezember 1996, alle von Errico et al., polyaxiale Verriegelungsschrauben und Kupplungselementvorrichtungen zur Verwendung mit einer Stabfixierungsvorrichtung. Das Patent '157 offenbart ein Kupplungselement mit einem axialen Innenkanal mit einer Innenfläche, die am unteren Teil davon so nach innen gekrümmt ist, dass sie eine Fassung zum mehrachsigen Halten eines Kugelkopfes einer Schraube aufweist. Das Kupplungselement enthält ferner ein Paar senkrecht ausgerichteter, gegenüberliegender Kanäle, die sich vom oberen Ende des Kupplungselements nach unten erstrecken, die zwischen sich einen Stabaufnahmesitz definieren. Der Kanal stellt ferner die Wände des oberen Abschnitts für ein Paar nach oben verlaufender Elemente bereit, die jeweils ein am obersten Abschnitt davon angeordnetes Außengewinde zum Aufnehmen einer Verriegelungsmutter enthalten. Während der Implantation der Anordnung sitzt die Verriegelungsmutter gegen das obere Ende des Stabes, der seinerseits auf dem oberen Ende des Schraubenkopfes sitzt. Die Mutter lässt den Stab zwischen der Mutter und der Schraube verriegelt sein und die Schraube in der Fassung verriegelt sein.
Das Patent '608 offenbart eine Modifikation, bei der ein Verriegelungsring um das Äußere des unteren Teils des Kupplungselements angeordnet ist und eine nach innen gerichtete Kraft auf einen nach außen konisch zulaufenden Abschnitt bei einer Verschiebung davon nach unten vorsieht, was die innere Kammer einen Schraubenkopf darin quetschverriegeln lässt, um die mehrachsige Natur der Schraubenelementkupplung zu beseitigen.
Das Patent '984 offenbart eine mehrachsige orthopädische Vorrichtung mit einem Trennelement mit einem konischen unteren Abschnitt, der eine geschlitzte Innenkammer enthält, in welcher ein gekrümmter Kopf einer Schraube anfänglich mehrachsig angeordnet wird. Das Kupplungselement enthält eine Ausnehmung zum Aufnehmen eines Stabes der Implantatvorrichtung. Ein Verriegelungsring ist um den unteren Abschnitt des Kupplungselements angeordnet und sieht eine nach innen gerichtete Kraft auf den nach außen konisch verlaufenden Abschnitt bei einer Verschiebung davon nach unten vor. Die senkrechten Schlitze werden geschlossen und gequetscht, wodurch der Schraubenkopf in der Innenkammer davon verriegelt wird.
Bezüglich eines hinteren Wirbelsäulenfixierungssystems ist die Größe des Implantats eine wichtige Frage. Sperrige Komponenten können eine Weichteilirritation verursachen sowie Facettengelenke am Ende einer Verschmelzung aufweisen. Ein Minimieren der Größe der verwendeten Implantate ist bei einer Wirbelsäulensäulenoperation bezüglich dieser Frage von sperrigen Komponenten kritisch. Eine aus Ausdehnungen der Implantate resultierende Weichteilirritation ist ein häufiges Ereignis. Vielfach wird es durch das Implantat verursacht, das relativ zu seiner Umgebung zu hoch ist. Zum Beispiel können Implantate zu hoch sein, um durch Muskelgewebe ausreichend überdeckt zu werden. Daher ist eine Verringerung der Gesamthöhe eines Implantats ein entscheidender Vorteil für den Patienten.
Die meisten Wirbelsäulenimplantate benutzen einen Stabverbindungsmechanismus, der eine Mutter, ein Verbindungsglied oder eine andere Komponente zum Befestigen des Implantats an dem Stab erfordert, wie beispielsweise in den oben diskutierten Patenten zum Stand der Technik. Diese Verbindungseinrichtung hat wenigstens einen gewissen Abschnitt, der über dem Stab sitzt, mit dem die Implantate verbunden sind. Dies erhöht die Gesamthöhe der Implantatanordnung im Körper.
Es wurden im Stand der Technik einige Versuche unternommen, sich um diese Aufgabe der Gesamthöhe der Implantatanordnung zu kümmern. Modulok^® (von Zimmer und Wright Medical, Arlington, Tennesseel, Versalok^® (von Wright Medical, Arlington, Tennessee) und Paragon^® (von DANEK, Memphis, Tennessee) sind alles Produkte auf dem Markt, die einen konischen Verbindungsmechanismus benutzen, um die über dem Stab positionierte Materialmenge in der Wirbelsäulenanordnung zu minimieren. Jedoch haben diese Konstruktionstypen verschiedene, ihnen innewohnende Schwierigkeiten. Das Modulok-System erfordert eine konische Hülse, um an Ort und Stelle über den Stab vor einem Verriegeln des Stabes an dem Implantat geschnappt zu werden. Das Paragon-System erfordert die Verwendung von zwei konischen Hülsen. Das Versalok-System, speziell für eine untere rückwärtige Fixierung konstruiert, erfordert, dass der Stab in einen Kanal geschnappt wird und eine äußere Hülse angehoben wird, um die Stabschnittstelle zusammenzudrücken.
Alle oben genannten Systeme haben Nachteile, einschließlich der sperrigen Instrumente, die zum Greifen der Konizitäten benötigt werden, die irgendwie in die Operationsumgebung gebracht werden müssen, wodurch verschiedene Schwierigkeiten bei der Operation verursacht werden. Zum Beispiel bestimmt ein Chirurg üblicherweise die Kontur eines Stabes durch Anpassen des Stabes und Platzieren in den Sattel oder Sitz der Implantate. Dann überprüft der Chirurg die Kontur, entfernt den Stab und passt den Stab gegebenenfalls neu an. Das Versalok-System erfordert aufgrund seiner Konstruktion ein Erprobungssystem für einen solchen Prozess. Dies fügt einen noch weiteren Schritt für den Chirurgen hinzu.
In Anbetracht der obigen Ausführungen ist es wünschenswert, einen Stabblockiermechanismus zu haben, der den Stab einfach in das Implantat einsetzen und aus ihm entfernen lässt, wobei entscheidend der Mechanismus die Höhe des Implantats minimiert. Diese Kombination von Merkmalen vermindert das Höhenproblem des Standes der Technik und löst gleichzeitig die Aufgabe mehrerer Konturierungsschritte, die während des Operationsprozesses erforderlich sind.
Die US 5,728,098 offenbart eine Wirbelsäulenanordnungsvorrichtung mit einem Stabaufnahmeelement. Ringe aus einer Memory-Legierung werden benutzt, um das Aufnahmeelement zusammenzudrücken, um einen Stab in der Position festzuklemmen.
Die US 5,681,319 offenbart eine Wirbelsäulenanordnung mit einem Stabaufnahmeelement. Der Stab wird mittels einer Mutter an seiner Position gehalten.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist eine Anordnung zur Wirbelsäulenfixierung vorgesehen, mit einer Stabaufnahmeeinrichtung zum Aufnehmen eines Teils eines Stabes darin. Die Anordnung enthält weiter einen kompressiblen Einsatz zum Einsetzen des Teils des Stabes in einem nicht-komprimierten Zustand und Anpassen um den Teil des Stabes, um den Teil des Stabes darin in einem komprimierten Zustand fest zu blockieren.
Die vorliegende Erfindung sieht weiter ein Verfahren zum Verbinden einer Anordnung zur Wirbelsäulenfixierung mit einem Implantat durch Einsetzen eines Teils eines Stabes in einen kompressiblen Einsatz und dann Zusammendrücken des Einsatzes in ein Stabaufnahmeelement, wobei sich der zusammendrückende Einsatz um den Teil des Stabes formen kann, vor, wobei das Stabaufnahmeelement den Einsatz in einem komprimierten Zustand hält.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Weitere Vorteile der vorliegenden Erfindung werden offensichtlich, wenn sie unter Bezugnahme auf die folgende detaillierte Beschreibung in Zusammenhang mit den beiliegenden Zeichnungen besser verständlich wird. Darin zeigen:
1A und 1B eine schematische Darstellung des Einsatzelements der vorliegenden Erfindung in der nicht-blockierten Stellung in 1A und der blockierten Stellung in 1B;
2 eine Explosionsdarstellung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung;
3 eine vergrößerte Perspektivansicht des in 2 dargestellten Stabaufnahmerings;
4 eine Explosionsdarstellung eines zweiten bevorzugten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung, teilweise im Querschnitt dargestellt;
5 eine Explosionsdarstellung der Erfindung, wie sie in 4 dargestellt ist, wobei das Schraubenelement relativ zum Haltering der vorliegenden Erfindung blockiert ist;
6 ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
7 ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, dargestellt in einer seitlichen Explosionsdarstellung;
8 eine seitliche Explosionsdarstellung eines weiteres Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung;
9 eine Perspektivansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung;
10 eine seitliche Explosionsdarstellung des weiteren Ausführungsbeispiels in 9;
11 eine Explosionsdarstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung; und
12 eine perspektivische Explosionsdarstellung des in 11 dargestellten Ausführungsbeispiels.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die vorliegende Erfindung ist am Allgemeinsten bei 10 in 1A und 1B dargestellt. Allgemein enthält die Anordnung 10 einen Stabaufnahmemechanismus, allgemein bei 12 dargestellt, zum Aufnehmen eines Teils eines Stabes 14 darin. Der Stab 14 ist ein in der Technik wohlbekannter lang gestreckter Stab. Die vorliegende Erfindung ist von der Art zum Verbinden eines solchen Stabes, der üblicherweise im Wesentlichen steif ist, mit einem Knochenelement. 1A und 1B zeigen die erfindungsgemäße Verbindung der vorliegenden Erfindung mit dem Stab 14.
Der Stabaufnahmemechanismus 12 ist als zwei Arme 16, 18 dargestellt und wird nachfolgend in mehr Einzelheiten beschrieben. Die Anordnung 10 enthält weiter grundsätzlich ein allgemein bei 20 gezeigtes Einsatzelement, das ein kompressibles Element ist, dessen nicht-komprimierter Zustand in 1A dargestellt ist, zum Aufnehmen des Stabelements 14 in einem komprimierten Zustand, wie in 1B dargestellt, zum festen Blockieren des Teil des Stabelements 14 darin. Das heißt, das Einsatzelement 20 ist in der Lage, ein Stabelement darin aufzunehmen und dann zusammengedrückt zu werden, wenn es dann zwischen die Arme 16, 18 in das Stabaufnahmeelement gedrückt wird, um dadurch das Einsatzelement 20 um den darin eingesetzten Stab 14 zusammenzudrücken. Auf diese Weise wird der Stab durch das Einsatzelement 20 eingebunden, um so das Stabelement 14 relativ zur Anordnung 10 zu blockieren.
Das Einsatzelement 20 kann aus vielen, in der Technik wohlbekannten kompressiblen Werkstoffen gefertigt werden, die im Wesentlichen stark genug sind, um Scher- und Drehmomentdrücken des Stabes 14 während des Zusammenbaus und des Gebrauchs der Vorrichtung 10 zu widerstehen. Der Einsatz 20 muss auch ausreichend haltbar sein, um eine Platzierung und dann eine Neuplatzierung des Stabes während der anfänglichen chirurgischen Montage sowie während der Lebensdauer der Vorrichtung, wenn montiert, zu erlauben. Beispiele solcher Materialien sind Polyethylene, Urethane, Titan, rostfreier Stahl, Memory-Metalle, Verbundwerkstoffe und biologisch resorbierbare Werkstoffe.
Ein spezielles bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in 2 dargestellt. Der Stabaufnahmemechanismus enthält ein im Wesentlichen ringförmiges Element 12, mit einer allgemein bei 22 gezeigten Innenfläche, die einen Einsatzsattel oder Sitz 24 definiert. Das allgemein bei 20 dargestellte Einsatzelement enthält eine allgemein bei 26 gezeigte Außenfläche mit wenigstens einem Kompressionsabschnitt, der als ein Lippenabschnitt 28 dargestellt ist. Der Lippenabschnitt 28 hat ein Quermaß größer als jenes des Einsatzsitzes 24. Das heißt, der transaxial über das Einsatzelement an einem Ende davon entlang einem Durchmesser zwischen gegenüberliegenden Seiten der Lippenabschnitte genommene Durchmesser (dargestellt durch Pfeillinien 25) ist größer als der transaxiale Durchmesser des Ringelements 12 (dargestellt durch Pfeillinien 27), wobei die Achse des Ringelements durch die strichpunktierten Linien 29 A-A in 2 gezeigt ist. Somit resultiert das Einsetzen des Einsatzelements 20 in den Ring 12 in der Kompression des Einsatzelements, da die Lippe 28 in den kleiner dimensionierten Einsatzsitz 24 gedrückt wird, wie schematisch in 1B dargestellt. Somit wird das kompressible Einsatzelement 20 um das Stabelement 14 gedrückt, wie oben erläutert. Andererseits komprimiert der Einsatzsitz 24 das Einsatzelement 20 in den komprimierten Zustand, wenn der zusammendrückende Abschnitt, der Lippenabschnitt 28, in den Einsatzsitz 24 eingesetzt wird.
Der Lippenabschnitt 28 kann viele Konstruktionen annehmen, wie beispielsweise Wülste, einen Ring oder dergleichen. Vorzugsweise erlaubt der Lippenabschnitt 28 einen im Wesentlichen einfachen Zugang des Einsatzelements 20 in den Einsatzsitz 24. Daher ist der in 2 dargestellte, nach außen konisch zulaufende Lippenabschnitt 28 das bevorzugte Ausführungsbeispiel. Dies soll jedoch nicht als Einschränkung genommen werden, da weitere Ausführungsbeispiele möglich sind.
Wie in 2 dargestellt, enthält das Einsatzelement 20 einen Basisabschnitt 30 und zwei Armabschnitte 32, 34. Jeder der Armabschnitte 32, 34 hat eine Innenfläche, die eine im Wesentlichen U-förmige Fläche 36 zum Einsetzen des Teils des Stabelements 14 definiert. Jeder der Arme 32, 34 enthält auch eine Außenfläche 38, 40, die den nach außen verlaufenden Lippenabschnitt 28 enthält, der den Kompressionsabschnitt des Einsatzelements 20 definiert.
In dem in 2 dargestellten bevorzugten Ausführungsbeispiel enthält das Einsatzelement 20 den Basisabschnitt 30 mit einer Tasche 42 darin zum Halten eines im Wesentlichen kugelförmigen Kopfabschnitts 46 eines Verbindungselements darin. Das Verbindungselement kann die Form eines allgemein bei 44 gezeigten Schraubenelements mit dem im Wesentlichen kugelförmigen Kopfabschnitt 46 annehmen. Solche Schraubenelemente sind in der Technik wohlbekannt. Die Innenfläche 22 des Stabaufnahmeelements 12 enthält einen nach innen konisch zulaufenden Abschnitt 48, der koaxial und proximal zum Einsatzsitz 24 zum Einsetzen des Basisabschnitts 30 ist, wodurch eine Bewegung des Basisabschnitts 30 des Einsatzelements 20 in den konischen Abschnitt 48 des Außenrings 12 die Tasche 42 um den eingesetzten Kopfabschnitt 46 zusammendrückt, um den Kopfabschnitt 46 relativ zur Anordnung 10 zu blockieren. Im nicht-komprimierten Zustand kann die Schraube 44 relativ zur Vorrichtung 10 geschwenkt werden, was eine Justierung zwischen ihnen ermöglicht.
Die Innenfläche 22 des Stabaufnahmerings 12 enthält ferner einen radial vertieften Abschnitt 50, der zwischen dem Einsatzsitz 24 und dem nach innen konisch zulaufenden Abschnitt 48 angeordnet ist. Das Einsatzelement 20 enthält wenigstens einen kompressiblen Vorsprung 52, der sich von dem Basisabschnitt 30 radial nach außen erstreckt, um in den vertieften Abschnitt 50 eingesetzt zu werden, um dadurch einen Blockiermechanismus zu definieren. Der Vorsprung 42 wird durch den konischen Abschnitt 48 gegriffen, um den Kopfabschnitt 46 in der Tasche 42 zu blockieren, wenn das Einsatzelement 30 von dem in den vertieften Abschnitt 50 eingesetzten Vorsprung 52 in den konischen Abschnitt 48 gedrückt wird.
Wie in 2 dargestellt, ist das Einsatzelement 20 unabhängig von dem Stabhaltering 12. Ein Stab 14 kann in dem U-förmigen Sitz 36 vor dem Einsetzen des Einsatzelements 20 in den Stabhaltering 12 angeordnet werden, oder das Einsatzelement 20 kann zuerst im Wesentlichen in dem Stabhaltering 12 angeordnet werden und dann kann der Stab 14 in den U-förmigen Sitzabschnitt 36 angeordnet werden.
Daher gibt es eine große Flexibilität in der Hinsicht, wenn der Stab 14 in der Anordnung 10 blockiert werden muss.
Analog kann der Kopfabschnitt 46 des Schraubenelements 44 in der Tasche 42 entweder vor der Anordnung des Stabhalteringelements 12 um das Einsatzelement 20 oder nach der Anordnung des Basisabschnitts 52 in dem vertieften Abschnitt 50 des Stabhalterings 12 angeordnet werden. In jedem Fall erlaubt die Tasche 42 des kompressiblen Einsatzes 20 eine ausreichende Ausdehnung der Innenfläche der Tasche 42, um einen Zugang des Kopfabschnitts 56 hinein zu erlauben. Ein Gelenkschlitz 54 sieht eine noch größere Flexibilität der Tasche 42 vor, um ein Einsetzen des Kopfabschnitts 46 darin zu ermöglichen. Wenn der Kopfabschnitt 46 einmal in der Tasche 42 angeordnet ist, wird der Stabhaltering 12 relativ zum Einsatzelement 20 gedrückt, sodass der Vorsprung 52 mit dem konischen Abschnitt 48 in Kontakt kommt, um dadurch die Tasche 42 in einen Reibeingriff mit dem Kopfabschnitt 46 zusammenzudrücken.
Die Tasche 42 und/oder die U-förmige Sitzfläche 36 sollte eine glatte oder aufgeraute Oberfläche sein, um einen größeren Reibkontakt mit dem Kopfabschnitt 46 bzw. dem Stab zu ermöglichen. Analog kann der kompressible Einsatz 20 aus einem Material wie; beispielsweise Urethan, Polyethylen oder dergleichen gemacht sein, das eine griffige oder im Wesentlichen „klebende" Oberfläche haben kann, um so den darin angeordneten Teil unter Vorsehen eines maximalen Oberflächen-Oberflächen-Kontakts zu greifen.
Wie in 2 dargestellt, enthält der Stabhaltering einen Basisabschnitt 56 und zwei Armabschnitte 58, 60, die U-förmige Vertiefungen 62 zur Ausrichtung mit der U-förmigen Sitzfläche 36 definieren. Die Ausrichtung der Flächen 36, 62 erlaubt einen vollständigen Zugang des Stabes 14 durch die Anordnung 10.
Der Stabhaltering 12 kann auch einen Keilabschnitt 64, der sich radial in den konischen Abschnitt 48 und den vertieften Abschnitt 50 erstreckt, zum Eingriff mit dem Schlitz 54 oder einem weiteren in einer Außenfläche des Basisabschnitts 30 ausgebildeten Schlitz enthalten, um einen Ausrichtungsmechanismus während des Einsetzens des Einsatzelements 40 in den Stabhaltering 12 bereitzustellen. Weitere Keil- und Schlitzkonstruktionen, die in der Technik ebenfalls bekannt sind, können zum Vorsehen eines Ausrichtungsmechanismus verwendet werden.
3 ist eine vergrößerte Darstellung des Stabhalterings 12. Wie durch die Perspektivansicht dargestellt, definieren die Armabschnitte 58, 60 in Kombination mit dem Basisabschnitt 56 zwei koaxiale Sitzabschnitte 62. Jeder der Armabschnitte 58, 60 enthält einen distalen Abschnitt 66, 68, der von dem Basisabschnitt 56 relativ distal ist. Die Armabschnitte 56, 58 enthalten auch Abschnitte 70, 72, die bezüglich des Basisabschnitts 56 proximaler sind. Es gibt einen geschwächten Zwischenabschnitt 74 in der Form eines Hinterschnitts, der gleichmäßig durch einen Bogenabschnitt 76 von dem proximalen Abschnitt 70, 72 zu dem distalen Abschnitt 66, 68 übergeht. Der distale Abschnitt 66, 68 enthält Außengewindeflächen 78, 80. Der geschwächte Zwischenabschnitt 74 erlaubt eine Trennung der distalen Abschnitte 66, 68 von den proximalen Abschnitten 70, 72, wenn erwünscht. Das heißt, wenn eine ausreichende Kraft oder ein ausreichendes Drehmoment auf die Gewinde 78, 80 ausgeübt wird, was ein Faktor des Eingreifens der Gewinde 78, 80 und des Drehens zum Drücken des Einsatzelements 20 in die Anordnung ist, wird der hinterschnittene geschwächte Abschnitt 74 einen Belastungspunkt vorsehen, um die Gewindearme 566, 68 sauber abknipsen zu lassen. Somit können die Gewindeabschnitte 78, 80 mit einer Innengewindevorrichtung zum Drücken des Einsatzelements 20 in das Stabhalteelement 12 benutzt werden, oder sie können als integrales Teil der mit herkömmlichen Vorrichtungen wie beispielsweise Muttern zum Halten eines Stabelements in dem Sitzabschnitt 62 zu benutzenden Anordnung benutzt werden. Somit sieht die vorliegende Erfindung ein universelles Stabhalteelement vor, das mit herkömmlichen Vorrichtungen benutzt werden kann, wie beispielsweise die in der am 1. April 1997 eingereichten US-Patentanmeldung 08/831, 112 der Anmelder der vorliegenden Erfindung dargestellten, oder sie kann mit dem kompressiblen Einsatzelement 20 der vorliegenden Erfindung verwendet werden.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist in 4 dargestellt, wobei Hauptzahlen verwendet werden, um den gleichen Aufbau zwischen den verschiedenen Ausführungsbeispielen zu zeigen. In diesem Ausführungsbeispiel enthält der Stabhaltering 12' einen ersten nach innen vertieften Abschnitt 82, der darin einen Schraubenkopfhalteeinsatz 84 hält. Der Schraubenkopfhalteeinsatz 84 enthält eine Tasche 86 zum Aufnehmen und Halten des Schraubenkopfes 46 darin, wenn der Einsatz 84 in den konischen Abschnitt 48' gedrückt wird. Der Einsatz 84 enthält eine Ringnut 88. Das Einsatzelement 20' enthält Blockierzungen 90, die mit der Nut 88 in Eingriff bringbar sind, sodass das Anordnen des Einsatzelements 20' in den Einsatzsitz 24' einen Zugang und dann ein Blockieren der Blockierzungen in der Nut 88 erlaubt, wodurch ein im Wesentlichen integraler Blockiermechanismus gebildet wird. Dieses Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung erlaubt ein Anordnen des Schraubenkopfes 46 in der Tasche 86 und ein Blockieren darin unabhängig von der Anordnung des Einsatzes 20' und des Stabes 14, die darin angeordnet werden sollen.
Der Einsatz 84 kann aus verschiedenen in der Technik wohlbekannten Werkstoffen gemacht sein. Analog sind die Innenflächen jedes der Einsätze 84 und/oder 20' mit verschiedenen Polymermaterialien gemacht, die griffige oder im Wesentlichen „klebende" Materialien sind, um eine maximale Oberflächen-Oberflächen-Verbindung zwischen den Teilen für einen sichereren Eingriff dazwischen vorzusehen.
Das Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung mit einem Haltering, einem Kugelkopfhalteeinsatz und einem Einsatzelement kann weiter modifiziert werden, wie in 9 und 10 dargestellt. In diesem Ausführungsbeispiel enthält ein Implantat zum Blockieren einer Schraube in einem beliebigen Winkel einen Schraubenkopfhalteeinsatz 84' mit einem teilweise sphärischen Sitz 96. Die Außenwand des Einsatzes 84' ist in der Form von nach außen konisch zulaufenden Zungen 98 mit einer nach innen konisch zulaufenden Innenwand 100. Der Einsatz enthält eine Vertiefung 102, die ein Umklappen oder Zusammenlegen des Einsatzes um seinen Durchmesser erlaubt. Der Stabhaltering 12''' enthält eine zylindrische Öffnung 104 und einen Sitz für den Einsatz mit axial verlaufenden Schlitzen 106 zum Aufnehmen der nach außen konisch zulaufenden Zungen 98. Somit sieht die vorliegende Erfindung eine Ausrichtungseinrichtung zum Ausrichten des Einsatzes relativ zu seiner Sitzposition in dem Ring 12''' vor. Eine solche Ausrichtung kann auch für eine Ausrichtung irgendeines der Einsätze in irgendeinem der Ausführungsbeispiele durch in vordefinierte Schlitze passende Außenzungen verwendet werden.
Wie in 10 dargestellt, wird die Schraube 44 in die sphärische Öffnung 104 durch den Körper 12''' gesetzt und der Schraubenhalteeinsatz 84' wird von oben über den Schraubenkopf 46 eingesetzt. Ein Festklemmen der Schraube findet durch ein Verkeilen der konischen Innenwände 100 des Einsatzes 84' gegen den Schraubenkopf 46 statt. Dies kann ein Vorblockieren ohne den Stab oder ein Blockieren mit dem Stab ermöglichen.
5 zeigt die in 4 dargestellte Anordnung, wobei der Schraubenkopf 46 relativ zum Stabhaltering 12' fest blockiert ist. Der Einsatz 20' mit den Zungen 90 ist in Explosionsdarstellung gezeigt, welche die Unabhängigkeit des Schraubenblockiermechanismus von dem Stabblockiermechanismus veranschaulicht.
6 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei welchem der Gewindeschraubenabschnitt 44' ein integrales Teil des Stabhalterings 12'' ist. Das gezeigte Einsatzelement 20' kann das gleiche wie das in 5 oder das in 1 dargestellte sein.
7 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei welchem der Stabhalteabschnitt 12''' ein integrales Teil eines Hakenelements 92 wie beispielsweise ein in der Technik wohlbekanntes ist. Wieder kann das Einsatzelement 20' aus irgendeinem der verschiedenen Ausführungsbeispiele ausgewählt werden. Zum Beispiel zeigt 8 das Einsatzelement 20'' mit den Zungen 90 zum Eingriff in der Nut 88', das als ein integrales Teil des Basisabschnitts des Hakenelements 92' gezeigt ist.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in 11 und 12 dargestellt. Dieses Ausführungsbeispiel sieht einen neuartigen Schraubenkopfblockiermechanismus mit einer ersten Teilsitzfläche 106 an einem Ende des Einsatzes 84'' und einer zweiten Teilsitzfläche 108 in dem Stabhaltering 12'''' vor. Die erste und die zweite Sitzfläche 106, 108 verriegeln einen Schraubenkopf 46 dazwischen, wenn der Einsatz 84'' im komprimierten Zustand in dem Stabhaltering 12'''' angeordnet ist, wie nachfolgend in mehr Einzelheiten erläutert. Es ist ein einzelner Stabhaltering 12'''', wie nachfolgend in mehr Einzelheiten erläutert. Das heißt, ein einzelner Stabhaltering 12'''' ist nicht nur in der Lage, jeden der Armabschnitte 32, 34 um ein Stabelement 14 zusammenzudrücken, sondern kann auch die Teilsitzfläche 106 gegen die Teilsitzfläche 108 zusammendrücken, um den Schraubenkopf 46 dazwischen zu blockieren. Auf diese Weise nutzt ein einzelner Vorgang des Anordnens des Einsatzes 84'' in dem Stabaufnahmering 12'''' eine Kompressionswirkung, um sowohl den Schraubenkopf 46 als auch den Stab darin zu blockieren.
Insbesondere ist jede der Teilsitzflächen 106, 108 im Wesentlichen teilweise sphärisch. Der Stabhaltering 12'''' enthält eine axial verlaufende Bohrung hindurch, die einen Durchgang 110 definiert. Der Durchgang enthält einen nach innen konisch zulaufenden Abschnitt 112, der die zweite Sitzfläche 108 definiert. Der innere Durchgang 110 enthält auch einen Taschenabschnitt 114, der ein nach außen vertiefter Abschnitt des Kanals 110 zwischen Leisten 116 und 118 ist, wobei die Leisten 116 und 118 den Körperabschnitt 120 des Einsatzelements 84'' halten, wenn er dazwischen angeordnet ist. Die relative Größe des Körperabschnitts 120 und der Taschen 114 ist derart, dass der Körperabschnitt 120 in einem zusammengedrückten Zustand gehalten wird, wenn er in den Taschenabschnitt 114 angeordnet ist. Wie oben erläutert, kann der Taschenabschnitt 114 weiter vertiefte Abschnitte enthalten, die den nach außen konisch zulaufenden Abschnitten 98 des Einsatzelements 84'' entsprechen, um das Einsatzelement relativ zum Haltering 12'''' auszurichten.
Bei Gebrauch wird der Haltering 12'''' den Gewindeabschnitt des Schraubenelements 44 nach oben bewegt, während das Einsatzelement 84'' über den Schraubenkopf 46 nach unten gebracht wird. Das Einsatzelement 84'' wird dann entweder manuell oder mit einem Kompressionswerkzeug, das in der Form einer gegabelten scherenartigen Anordnung, welche das untere Ende des Einsatzelements 12'''' um das Ende des nach innen konisch zulaufenden Abschnitts 112 greifen würde, und eines weiteren gegabelten Arms, welcher gegen das obere Ende des Einsatzelements 84'' angrenzend an die Enden der Arme 32, 34 greifen würde, wobei die komprimierende Scherenwirkung den Einsatz 84'' in den Haltering 12'''' drückt, in den Haltering 12'''' gedrückt. Natürlich können verschiedene andere Verfahren und Vorrichtungen verwendet werden, um dieses Ergebnis zu erzielen.
Entsprechend der vorliegenden Erfindung wird dadurch ein allgemeines Verfahren zum Verbinden der Anordnung zur Wirbelsäulenfixierung 10 der vorliegenden Erfindung bereitgestellt, ganz allgemein durch Einsetzen eines Abschnitts eines Stabes 14 in einen kompressiblen Einsatz 20, 20' und dann Zusammendrücken des Einsatzes 20, 20' in einem Stabaufnahmeelement 12, 12', 12'', 12''', wobei sich der komprimierende Einsatz um den Stab 14 anpasst und das Stabhalteelement 12, 12', 12'', 12''' den Einsatz 20, 20' im komprimierten Zustand hält.
Die Erfindung wurde in einer veranschaulichenden Weise beschrieben, und es ist selbstverständlich, dass die Terminologie, die verwendet worden ist, von der Natur von beschreibenden Wörtern anstelle einer Einschränkung sein soll. Offensichtlich sind viele Modifikationen und Varianten der vorliegenden Erfindung im Licht der obigen Lehre möglich. Es ist deshalb selbstverständlich, dass im Schutzumfang der angehängten Ansprüche die Erfindung auch anders als speziell beschrieben in die Praxis umgesetzt werden kann.

Claims

Anordnung (10) zur Wirbelsäulenfixierung, mit einer Stabaufnahmeeinrichtung (12) zum Aufnehmen eines Teils eines Stabes (14) darin und mit einer kompressiblen Einsatzeinrichtung (20) zum Einsetzen des Teils des Stabes in einem nicht-komprimierten Zustand und Anpassen um den Teil des Stabes, um den Teil des Stabes darin in einem komprimierten Zustand fest festzuklemmen.
Anordnung (10) nach Anspruch 1, bei welcher die Stabaufnahmeeinrichtung (12) eine einen Einsatzsitz (24) definierende Innenfläche (22) enthält, wobei die Einsatzeinrichtung eine Außenfläche (26) mit wenigstens einem Druckabschnitt (28), der ein Quermaß größer als der Einsatzsitz beinhaltet, aufweist, wobei der Einsatzsitz die Einsatzeinrichtung in den komprimierten Zustand drückt, wenn der Druckabschnitt in dem Einsatzsitz sitzt; und/oder die Einsatzeinrichtung einen Basisabschnitt (30) und zwei Armabschnitte (32, 34) enthält, wobei jeder der Armabschnitte eine eine im Wesentlichen U-förmige Fläche (36) definierende Innenfläche zum Einsetzen des Teils des Stabes (14) und eine Außenfläche (38, 40) aufweist, wobei die Außenfläche der Armabschnitte vorzugsweise einen die Druckabschnitte definierenden, nach außen verlängerten Randabschnitt (28) enthält; wobei die Stabaufnahmeeinrichtung (12) vorzugsweise eine Einsatzblockiereinrichtung zum Blockieren der Einsatzeinrichtung in dem Einsatzsitz enthält, wobei die Innenfläche der Stabaufnahmeeinrichtung bevorzugt einen radial vertieften Abschnitt enthält; wobei die Einsatzeinrichtung wenigstens einen kompressiblen Vorsprung enthält, der sich davon radial nach außen erstreckt, um in dem vertieften Abschnitt der Stabrückhalteeinrichtung zu sitzen, um die Einsatzblockiereinrichtung zu definieren.
Anordnung (10) nach Anspruch 2, bei welcher die Einsatzblockiereinrichtung eine Nut angrenzend an den Einsatzsitz enthält, wobei die Einsatzblockiereinrichtung wenigstens eine Blockierzunge angrenzend an die Basis der Einsatzeinrichtung zum Blockiereingriff mit der Nut, wenn die Einsatzeinrichtung vollständig in dem Einsatzsitz sitzt, enthält; und/oder die Stabaufnahmeeinrichtung (12) eine U-förmige Vertiefung (62) zum Aufnehmen des Teils des Stabes darin enthält, wobei die Anordnung eine Ausrichtungseinrichtung zum Ausrichten der U-förmigen Vertiefung (36) der Einsatzeinrichtung mit der U-förmigen Vertiefung der Stabrückhalteeinrichtung enthält; und/oder die Innenfläche der Stabrückhalteeinrichtung einen axial verlaufenden Schlitz (54) enthält, wobei die Außenfläche der Einsatzeinrichtung einen sich davon nach außen erstreckenden Keil (64) zum Ausrichtungseingriff mit dem Schlitz enthält, um die Ausrichtungseinrichtung zu definieren.
Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welcher die Stabaufnahmeeinrichtung einen Basisabschnitt (56) und zwei sich davon erstreckende Armabschnitte (58, 60) enthält, um ein Paar koaxialer U-förmiger Sitze (62) zum Einsetzen des Teils des Stabelements zu definieren, wobei jeder der Armabschnitte distale Abschnitte (66, 68), die von dem Basisabschnitt relativ distal sind, und proximale Abschnitte (70, 72), die zu dem Basisabschnitt relativ proximal sind, sowie einen geschwächten Zwischenabschnitt, der eine Trennung der distalen Abschnitte von den proximalen Abschnitten erlaubt, falls erwünscht, enthält, wobei vorzugsweise: der Zwischenabschnitt (74) relativ zu angrenzenden Abschnitten der Arm- und Basisabschnitte der Stabaufnahmeeinrichtung zum Vorsehen eines Spannungspunktes hinterschnitten ist, um den distalen Abschnitt von den proximalen Abschnitten bei der Anwendung einer Kraft darauf losschnappen zu lassen; und/oder jeder der proximalen Abschnitte der Stabaufnahmeeinrichtung eine Außenfläche mit Gewinde (78, 80) enthält.
Anordnung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, bei welcher die Stabaufnahmeeinrichtung (12) einen hindurch verlaufenden Durchgang enthält, wobei der Einsatzsitz (24) ein erstes Ende des Durchgangs definiert, wobei das abgewandte Ende des Durchgangs einen Schraubenkopfsitz zum Halten eines im Wesentlichen sphärischen Schraubenkopfes darin definiert; und/oder ein integraler Schraubenabschnitt enthalten ist, der bezüglich des Einsatzsitzes abgewandt ist; und/oder die Einsatzeinrichtung einen Basisabschnitt (30) mit einer Tasche (42) darin zum Halten eines im Wesentlichen sphärischen Kopfabschnitts eines Verbindungselements (46) darin enthält, wobei die Innenfläche (22) der Stabaufnahmeeinrichtung einen konisch nach innen verlaufenden Abschnitt (48) koaxial mit und proximal zu dem Einsatzsitz (24) zum Einsetzen des Basisabschnitts enthält, wodurch eine Bewegung des Basisabschnitts in den konischen Abschnitt die Tasche um einen darin eingesetzten Kopfabschnitt drückt, um den Kopfabschnitt relativ zur Anordnung festzuklemmen, wobei vorzugsweise die Stabaufnahmeeinrichtung eine Einsatzblockiereinrichtung zum Blockieren der Einsatzeinrichtung in dem Einsatzsitz enthält.
Anordnung nach Anspruch 5, bei welcher die Innenfläche (22) der Stabaufnahmeeinrichtung einen radial vertieften Abschnitt (50) enthält, der zwischen dem Einsatzsitz (24) und dem konischen Abschnitt (48) angeordnet ist, wobei die Einsatzeinrichtung wenigstens einen kompressiblen Vorsprung (52) enthält, der sich von dem Basisabschnitt radial nach außen erstreckt, um in dem vertieften Abschnitt der Stabrückhalteeinrichtung zu sitzen, um die Einsatzblockiereinrichtung zu definieren, wodurch der Vorsprung durch den konischen Abschnitt gegriffen wird, um einen Kopfabschnitt (46) in der Tasche festzuklemmen, wenn die Einsatzeinrichtung von dem in dem vertieften Abschnitt sitzenden Vorsprung in den konischen Abschnitt gedrückt wird, wobei vorzugsweise der Körperabschnitt einen axial verlaufenden Scharnierschlitz (54) hindurch enthält, um die Tasche ohne Kompression des Basisabschnitts kollabieren und expandieren zu lassen.
Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit einer Ausrichtungseinrichtung zum koaxialen Ausrichten der Stabaufnahmeeinrichtung und des kompressiblen Einsatzes, wobei vorzugsweise ein Element der Stabaufnahmeeinrichtung und des kompressiblen Einsatzes wenigstens einen Schlitz (106) enthält und das andere Element eine Zunge (98) zur Ausrichtung in dem die Ausrichtungseinrichtung definierenden Schlitz enthält; und/oder einer Schraubenkopfblockiereinrichtung mit einer ersten Teilsitzfläche (24) in der Einsatzeinrichtung und einer zweiten Teilsitzfläche in der Stabaufnahmeeinrichtung, wobei die erste und die zweite Teilsitzfläche einen Schraubenkopf dazwischen festklemmen, wenn der Einsatz im komprimierten Zustand angeordnet ist, wobei vorzugsweise die erste und die zweite Teilsitzfläche jeweils teilweise sphärisch sind.
Anordnung nach Anspruch 1, bei welcher der Einsatz einen ersten Teilsitzabschnitt (106) enthält und die Stabaufnahmeeinrichtung ferner ein Körperelement mit einem zweiten Teilsitzabschnitt (108) und einer Druckeinrichtung zum Drücken des ersten Teilsitzabschnitts gegen den zweiten Teilsitzabschnitt enthält, um einen Schraubenkopf dazwischen festzuklemmen.
Anordnung nach Anspruch 8, bei welcher die Druckeinrichtung eine Innentasche (114) des Körperelements angrenzend an den zweiten Teilsitzabschnitt enthält, wobei der Einsatz in einem komprimierten Zustand ist und der erste Teilsitzabschnitt gegen den zweiten Teilsitzabschnitt gedrückt wird, wenn die Einsatzeinrichtung in der Tasche angeordnet ist; und/oder das Körperelement einen Ring mit einer axial verlängerten Bohrung (110) hindurch, die einen Durchgang (110) definiert, aufweist, wobei der zweite Teilsitzabschnitt einen konisch nach innen verlautenden Abschnitt des Durchgangs (112) an einem Ende davon enthält, wobei das Produkt einen nach außen vertieften Abschnitt (114) des Durchgangs nahe dem konisch nach innen verlaufenden Abschnitt enthält, wobei der vertiefte Abschnitt eine Leiste (116, 118) an jedem axialen Ende davon zum Rückhalten der Einsatzeinrichtung dazwischen enthält.
Einsatz mit einem Druckabschnitt zur Verwendung in der Anordnung zur Wirbelsäulenfixierung nach Anspruch 1, mit einem Basisabschnitt (30) und zwei Armabschnitten (32, 34); wobei jeder Armabschnitt eine eine im Wesentlichen U-förmige Fläche (36) definierende Innenfläche zum Einsetzen eines Teils eines Stabes (14) sowie eine Außenfläche aufweist; wobei die Außenfläche jedes Arms einen nach außen verlaufenden Randabschnitt (28) enthält, welcher den Druckabschnitt des Einsatzes definiert.
Einsatz nach Anspruch 10, wobei der Einsatz ferner eine integrale Tasche (42) zum Halten eines Kopfes eines Verbindungselements (46) aufweist.