EP1210038A1

EP1210038A1 - Wirbelsäulensegment

Info

Publication number: EP1210038A1
Application number: EP00962218A
Authority: EP
Inventors: Peter Metz-Stavenhagen
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1999-08-20
Filing date: 2000-08-16
Publication date: 2002-06-05
Also published as: DE10082436D2; CA2376129A1; WO2001013826A1; US20020107575A1; US6719798B2; JP2003507124A; AU7403100A

Abstract

Gegenstand der Erfindung ist ein Wirbelsäulensegment zum Implantieren in eine menschliche Wirbelsäule (10) umfassend einen Wirbelkörpereinsatz (42) und/oder umfassend eine Zwischenwirbelscheibe (22) mit dem dazugehörigen oberen und/oder unteren Wirbelkörperfragment (28, 34) und/oder umfassend einen Wirbelbogen (28, 30), insbesondere mit den diversen Fortsätzen, wobei die Zwischenwirbelscheibe (22) aus einer genmanipulierten Tierzwischenwirbelscheibe gebildet ist, bzw. wobei der Wirbelkörpereinsatz, die Wirbelkörperfragmente (24, 34), der Wirbelbogen (28, 30) und/oder die Fortsätze aus genmanipuliertem Tierknochen gebildet sind.

Description

WIRBELSÄULENSEGMENT

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Wirbelsäulensegment zur Implantation in eine menschliche Wirbelsäule.

Viele Menschen leiden unter einer kranken oder verschlissenen Zwischen- wirbelscheibe (auch Bandscheibe genannt). Eine echte Heilung dieser

Zwischenwirbelscheibe ist deshalb nicht möglich, weil die größtenteils aus Knorpel bestehende Zwischenwirbelscheibe sich nicht regenerieren kann.

Aus der DE 1 96 32 404 A1 ist ein transplantierbares Knorpelgewebe bestehend aus einer neuen extrazellulären Matrix (ECM) bekannt, die aufgrund gentechnischer Manipulation Matrixmoleküle, immunsuppressive oder zelldifferenzierende Faktoren freisetzt, wobei das Knorpelgewebe von einer semipermeablen Membran umgeben ist. Dieses Knorpelgewebe ist zwar für Gelenke, nicht aber als Bandscheibenersatz geeignet.

Davon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde ein Wirbelsäulensegment zur Implantation in eine menschliche Wirbelsäule zu schaffen, welches in ausreichender Menge zur Verfügung steht.

Als technische Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß vorgeschlagen ein Wirbelsäulensegment zur Implantation in eine menschliche Wirbelsäule zu bilden, welches einen Wirbelkörpereinsatz und/oder eine Zwischenwirbelscheibe mit dem dazugehörigen oberen und/oder unteren Wirbelkörperfragment und/oder einen Wirbelbogen, insbesondere mit den diversen Fortsätzen umfasst, wobei die Zwischenwirbelscheibe aus einer genmanipulierten Tierzwischenwirbelscheibe gebildet ist, bzw. wobei der Wirbelkörpereinsatz, die Wirbelkörperfragmente, der Wirbelbogen und/oder die Fortsätze aus genmanipuliertem Tierknochen gebildet sind .

Der vorliegenden Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass eine transgene Tierzwischenwirbelscheibe und/oder ein transgener Tierknochen , insbesondere vom Schwein oder vom Schaf, grundsätzlich auch zur Implantation in einer menschlichen Wirbelsäule geeignet ist.

Ein nach dieser technischen Lehre ausgebildetes Wirbelsäulensegment hat den Vorteil, dass hierdurch bedarfsgerecht und in ausreichender Menge

Zwischenwirbelscheiben und dazugehörige Wirbelkörper geschaffen werden können.

Dabei hat es sich als vorteilhaft herausgestellt, die entsprechenden transgenen Tierzwischenwirbelscheiben oder Wirbelkörpereinsätze oder Wirbelkörperfragmente oder Wirbelbögen oder deren Fortsätze derart gentechnisch zu manipulieren, dass diese Elemente die gleiche Blutgruppe, insbesondere die gleiche Blutuntergruppe, die gleiche Gewebestruktur und/oder die gleiche Knochenstruktur wie die menschliche Wirbelsäule aufweisen, in die sie implantiert werden sollen.

Hierdurch wird das erfolgreiche Anwachsen in der menschlichen Wirbelsäule positiv beeinflußt und ein Abstoßen des Implantates durch den menschlichen Körper unwahrscheinlich.

Die Zwischenwirbelscheibe sowohl der menschlichen als auch der tierischen Wirbelsäule ist mit dem jeweils darunter und darüber liegenden Wirbelkörper eng verwachsen und wird nur hierdurch in der korrekten Position gehalten . Es hat sich herausgestellt, dass eine einmal abgetrennte Zwischenwirbel- scheibe nicht ohne weiteres wieder an dem Wirbelkörper anwächst, weshalb es vorteilhaft ist, die Zwischenwirbelscheibe mit dem darunter und/oder dem darüber liegenden Wirbelkörper oder zumindest mit einem entsprechenden Wirbelkörperfragment zu implantieren. Damit dieses Implantat schnell auf die gewünschte Größe gebracht wird und/oder schnell in der menschlichen Wirbelsäule anwächst, wird das Wachstum des Tierknochens mittels einer Nährlösung und /oder eines Growing Factors beschleunigt. Diese Nährlösung kann beispielsweise Hydroxelapatit sein (auch Korallenkalk genannt), der die Knochenbildung positiv unterstützt.

Das Heraustrennen der kranken und verschlissenen Bandscheibe erfolgt vor- teilhafterweise durch ein glattes Durchtrennen der benachbarten Wirbelkörper. Hierdurch wird auch die Gestaltung des Implantates erleichtert. Nachdem das Implantat an die betreffende Stelle der menschlichen Wirbelsäule eingesetzt worden ist, wird das Implantat durch Einsetzen einer Klammer in die beiden Teile des durchgetrennten Wirbelkörpers fixiert. Eine derartige Klammer ist vorteilhafterweise u-förmig ausgebildet und so scharfkantig, dass die Klammer mit ihren freien Enden in die beiden Teile des jeweiligen Wirbelkörpers eindrückbar ist.

In einer alternativen Ausführungsform wird die Bandscheibe durch ein ausschliesslich aus genmanipuliertem Wirbelkörpereinsatz ersetzt.

Hierdurch wird der entsprechende Teil der Wirbelsäule zwar dauerhaft steif, dafür ist die Implantation dieses Wirbelkörpereinsatzes aber unproblematischer.

In einer alternativen Ausführungsform hat es sich als vorteilhaft erwiesen, die Wirbelkörperfragmente und/oder den Wirbelbogen mittels mindestens einer Schraube, insbesondere einer sogenannten Bioschraube oder eines Biopins zu fixieren. Hierdurch wird ebenfalls ein zuverlässiger Halt des Implantats erreicht.

In einer bevorzugten Weiterbildung ist die Schraube derart lang und dünn ausgeführt, dass die Schraube durch den Wirbelbogen hind urch bis in den Wirbelkörper reicht; auch hierdurch ist eine zuverlässige Fixierung des Implantates möglich.

In noch einer bevorzugten Weiterbildung mündet die Schraube in ein ein entsprechendes Innengewinde aufweisendes Gegenstück, welches von der entgegengesetzten Seite in den Wirbelkörper eingeführt wird und welches formschlüssig im Wirbelkörper gehalten ist. Hierdurch ist eine formschlüssige und sehr zuverlässige Verbindung des Implantates mit der menschlichen Wirbelsäule gegeben.

Weitere Vorteile des erfindungsgemäßen Wirbelsäulensegmentes ergeben sich aus der beigefügten Zeichnung und den nachfolgend beschriebenen Ausführungsformen. Ebenso können die vorstehend genannten und die noch weiter ausgeführten Merkmale erfindungsgemäß jeweils einzeln oder in beliebigen Kombinationen miteinander verwendet werden . Die erwähnten Ausführungsformen sind nicht als abschließende Aufzählung zu verstehen, sondern haben vielmehr beispielhaften Charakter. Es zeigen:

Fig. 1 eine Seitenansicht einer menschlichen Wirbelsäule mit ersten, explosionsartig dargestellten Wirbelsäulensegmenten; Fig. 2 eine Seitenansicht einer menschlichen Wirbelsäule mit weiteren , explosionsartig dargestellten Wirbelsäulensegmenten; Fig. 3 eine Rückansicht einer menschlichen Wirbelsäule mit einem erfindungsgemäßen Wirbelsäulensegment und mit explosionsartig dargestellten Klammern; Fig. 4 eine Seitenansicht einer menschlichen Wirbelsäule mit einem weiteren, explosionsartig dargestellten Wirbelsäulensegment; Fig. 5 eine Rückansicht einer menschlichen Wirbelsäule mit einem erfindungsgemäßen Wirbelsäulensegment und mit explosionsartig dargestellten Klammern. Die in Figur 1 dargestellte menschliche Wirbeisäule 10 umfasst eine Anzah l von Wirbeln 1 2, zwischen denen jeweils eine Bandscheibe oder Zwischenwirbelscheibe 1 4 angeordnet ist. Eine kranke oder beschädigte Zwischenwirbelscheibe 14 kann durch eine neue Zwischenwirbelscheibe ersetzt werden, indem vom jeweils über und unter der Zwischenwirbelscheibe 14 liegenden Wirbel 1 2 ein Wirbelkörperfragment 1 6 des Wirbelkörpers 18 zusammen mit der Zwischenwirbelscheibe 1 4 herausgetrennt wird.

In der in Figur 1 dargestellten Ausführungsform umfaßt das aus der Wirbelsäule 1 0 herausgetrennte Wirbelsäulensegment 20 eine beschädigte Zwischenwirbelscheibe 1 4 und die jeweils daran angrenzenden Wirbelkörperfragmente 1 6 des Wirbelkörpers 1 8 der Wirbel 1 2. Dabei ist das Wirbelkörperfragment 1 6 durch einen graden Schnitt sauber herausgetrennt. In dem derart geschaffenen Freiraum wird anschließend ein neues Wirbelsäulensegment 20 eingesetzt, welches die gleichen Dimensionen und Konturen aufweist. Dieses neue Wirbelsäulensegment 20 setzt sich zusammen aus einer genmanipulierten Tierzwischenwirbelscheibe 22 und entsprechenden, genmanipulierten Wirbelkörperfragmenten 24. Dieses genmanipulierte Wirbelsäulensegment 20 wird beispielsweise einem gen- manipuliertem Schwein oder einem genmanipuliertem Schaf entnommen. Dabei sind die Tiere derart genmanipuliert, dass sie die gleiche Blutgruppe, und insbesondere die gleiche Blutuntergruppe, die gleiche Gewebestruktur und die gleiche Knochenstruktur aufweisen, wie die zu behandelnde menschliche Wirbelsäule. Durch ein entsprechend genmanipuliertes Schwein oder Schaf wird die Akzeptanz des implantierten Wirbelsäulensegmentes 20 in der menschlichen Wirbelsäule 1 0 erhöht, da der menschliche Körper dieses Implantat nicht als Fremdkörper abstossen wird .

In der in Figur 2 dargestellten Ausführungsform erstreckt sich das Wirbel- säulensegment 26 über den gesamten Wirbelkörper 1 8 der Wirbel 12, wobei der Wirbelbogen zusammen mit den Fortsätzen 28 vom Wirbelkörper 1 8 abgetrennt ist. Hierdurch kann die Zwischenwirbelscheibe 1 4 in ihrer gesamten Größe neu implantiert werden.

Das in Figur 1 dargestellte Wirbelkörpersegment 20 bzw. der in Fig. 1 dar- gestellte Wirbelbogen mit seinen Fortsätzen 30 wird mit einer Bioschraube oder mit einem Biopin 32 an einem entsprechenden, gesunden Teils des Wirbels 1 2 angeschraubt. Das in Figur 2 dargestellte Wirbelkörpersegment 26 wird im Bereich seiner Wirbelkörperfragmente 34 von hülsenartigen Gegenstücken 36 durchdrungen, in deren Innengewinde durch den Wirbel- bogen 28 durchgeführte Schrauben 38 eingeschraubt werden können.

Hierdurch wird das Wirbelkörpersegment 26 zusammengefügt, ohne dabei die in der Wirbelsäule 1 0 verlaufenden Nervenstränge zu beschädigen.

Das derart zusammengesetzte Wirbelsäulensegment 26 wird anschließend mittels u-förmig ausgebildeten Klammern 40 mit dem gesunden

Wirbelkörper 1 8 verbunden. Wie dies im Detail in Figur 3 besser zu erkennen ist, wird die Klammer 40 mit ihrem scharfkantigen Schenkel in das Wirbelkörperfragment 40 des Implantates eingedrückt, während der andere, ebenfalls scharfkantige Schenkel der u-förmigen Klammer 40 in den Wirbelkörper 1 8 des Wirbels 1 2 eingedrückt wird und somit das zu implantierende Wirbelkörpersegment 26 in der gewünschten Position hält. Über den Umfang des Wirbelkörpers 1 8 verteilt, können je nach Bedarf eins, zwei oder drei derartige Klammern 40 eingesetzt werden.

Das von dem jeweiligen Schwein oder Schaf zu erhaltende Wirbelsäulenfragment hat unter Umständen nicht die für die menschliche Wirbelsäule 1 O benötigte Größe. Deshalb wird das dem jeweiligen Tier entnommene Wirbelsäulensegment im Labor mit Wachstumsbeschleunigern auf die gewünschte Größe gebracht. Derartige Wachstumsbeschleuniger können beispielsweise Korallenkalk (Hydroxelapatit) und/oder ein Growing Factor sein. Dabei wird beispielsweise auf das Wirbelkörperfragment der Korallenkalk aufgetragen und mit einem Growing Factor, beispielsweise einem Transforming Growing Factor oder einem Bone Morpho Genetic Protein, getränkt. Nachdem das hierdurch beschleunigte Wachstum des Knochens ( Wirbelkörperfragmentes ) zu einem Implantat ausreichender Größe geführt hat, kann dieses dann in die Wirbelsäule implantiert werden .

Die in den Figuren 4 und 5 dargestellte Ausführungsform unterscheidet sich von der in den Figuren 1 und 3 dargestellten Ausführungsform dadurch, dass das Wirbelsäulensegment ein ausschliesslich aus in der oben beschriebenen Weise genmanipulierten Knochen gebildeter Wirbelkörpereinsatz 42 ist, der in der oben beschriebenen Weise oder durch die Klammern 40 an der Stelle der entfernten Bandscheibe eingesetzt wird. Dieser Wirbelkörpereinsatz 42 wächst in bekannter Weise mit den benachbarten Wirbelkörperfragmenten 1 8 zusammen. Dabei wird dieser Teil der Wirbelsäule steif. An diesen Wirbelkörpereinsatz 42 können bei Bedarf weitere Knochenteile angebracht, insbesondere angeschraubt werden.

Bezugszeichenliste:

1 0 Wirbelsäule

1 2 Wirbel

14 Zischenwirbelscheibe

1 6 Wirbelkörperfragment

10 1 8 Wirbelkörper

20 Wirbelsäulensegment

22 Tierzwischenwirbelscheibe

24 Wirbelkörperfragment

26 Wirbelsäulensegment

15 28 Wirbelbogen mit Fortsätzen

30 Wirbelbogen mit Fortsetzen

32 Bioschraube

34 Wirbelkörperfragment

36 Gegenstück

20 38 Schraube

40 Klammer

42 Wirbelkörpereinsatz

Claims

Ansprüche:

1. Wirbelsäulensegment zur Implantation in eine menschliche Wirbelsäule (10) umfassend einen Wirbelkörpereinsatz (42) und/oder umfassend eine Zwischenwirbelscheibe (22) mit dem dazugehörigen oberen und/oder unteren Wirbelkörperfragment (24,34) und/oder umfassend einen Wirbelbogen (28,30), insbesondere mit den diversen Fortsätzen, wobei die Zwischenwirbelscheibe (22) aus einer genmanipulierten Tierzwischenwirbelscheibe gebildet ist, bzw. wobei der Wirbelkörpereinsatz (42), die Wirbelkörperfragmente (24,34), der Wirbelbogen (28,30) und/oder die Fortsätze aus genmanipuliertem Tierknochen gebildet sind.

2. Wirbelsäulensegment nach Anspruch 1, d a d u rc h g e ke n n ze i c h n et, dass die genmanipulierten Tierknochen auf der Basis eines Schweineoder eines Schafknochens gebildet sind.

3. Wirbelsäulensegment nach Anspruch 1 , d a d u rc h g e k e n n ze i c h n e t, dass die Tierzwischenwirbelscheibe (22) auf der Basis einer Zwischenwirbelscheibe eines Schweines oder eines Schafes gebildet ist.

4. Wirbelsäulensegment nach einem der vorangehenden Ansprüche, d a d u rc h g e ke n n ze i c h n et, dass der Tierknochen und/oder die Tierzwischenwirbelscheibe (22) in Folge gentechnischer Manipulation die gleiche Blutgruppe, insbesondere die gleiche Blutuntergruppe, die gleiche Gewebestruktur und/oder die gleiche Knochenstruktur aufweist, wie die menschliche

Wirbelsäule (10).

5. Wirbelsäulensegment nach einem der vorangehenden Ansprüche, d a d u rc h g e ke n n ze i c h n et, dass die Tierknochen mittels einer Nährlösung und/oder eines Growing Factors beschleunigt gewachsen sind.

6. Wirbelsäulensegment nach einem der vorangehenden Ansprüche, d a d u rc h g e ke n n ze i c h n et, dass das obere und/oder untere Wirbelkörperfragment (24,34) oder der Wirbelkörpereinsatz (42) mittels einer Klammer (40) an der menschlichen Wirbelsäule (10) fixierbar ist.

7. Wirbelsäulensegment nach Anspruch 6, d a d u rc h g e ke n n ze i c h n et, dass die Klammer (40) U-förmig ausgebildet ist und an ihren freien Schenkeln derart scharfkantig ausgebildet ist, dass die Klammer (40) hiermit in das Wirbelkörperfragment (24,34) oder den Wirbelkörpereinsatz (42) einerseits und in einen benachbarten Wirbelkörper (18) der menschlichen Wirbelsäule (10) andererseits eindrückbar ist.

8. Wirbelsäulensegment nach einem der vorangehenden Ansprüche, d a d u rc h g e ke n n ze i c h n et, dass das obere und/oder untere Wirbelkörperfragment (24,34) und/oder der Wirbelbogen (28,30) mittels mindestens einer Schraube (32,38) an der menschlichen Wirbelsäule (10) fixierbar ist.

9. Wirbelsäulensegment nach Anspruch 8, d a d u rc h g e ke n n ze i c h n et, dass die Schraube (38) derart lang und dünn ausgeführt ist, dass die Schraube (38) durch den Wirbelbogen (28) hindurch bis in den

Wirbelkörper (18) reicht.

10. Wirbelsäulensegment nach Anspruch 9, d a d u rc h g e ke n n ze i c h n et, dass die Schraube (38) in ein ein entsprechendes Innengewinde aufweisendes Gegenstück (36) mündet, welches formschlüssig im Wirbelkörper (18) gehalten ist.

11. Wirbelsäulensegment nach einem der vorangehenden Ansprüche, d a d u rc h g e ke n n ze i c h n et, dass der Wirbelkörpereinsatz (42) und/oder das Wirbelkörperfragment (24,34) und/oder der Wirbelbogen (28,30) eine plan ausgebildete

Anlagefläche zur Anlage an die menschliche Wirbelsäule (10) aufweisen.