WO2004103225A1

WO2004103225A1 - Vorrichtung zur implantation in eine menschliche oder tierische wirbelsäule

Info

Publication number: WO2004103225A1
Application number: PCT/DE2004/001060
Authority: WO
Inventors: Peter Metz-Stavenhagen
Original assignee: Peter Metz-Stavenhagen
Priority date: 2003-05-19
Filing date: 2004-05-19
Publication date: 2004-12-02
Also published as: DE20307876U1; US20100292794A1; DE112004001375D2; EP1624831A1

Abstract

Gegenstand der Erfindung ist eine Vorrichtung zur Implantation in eine menschliche oder tierische Wirbelsäule mit einem an einem ersten Wirbelkörper befestigbaren Basisträger (10), mit einem an einem zweiten Wirbelkörper befestigbaren Topträger (14) und mit einem zwischen Basisträger und Topträger gehaltenen Distanzelement, wobei im Basisträger (10) und/oder im Topträger (14) eine Hinterschneidungen aufweisende Aufnahme (18, 24) vorgesehen ist, die das Distanzelement formschlüssig aufnimmt. Eine solche Vorrichtung zu schaffen, die bei geringen Herstellungskosten eine vollständige Bewegungsfreiheit der Wirbelsäule gewährleistet wird dadurch erreicht, dass das Distanzelement als metallischer Wellenbalg (12) ausgebildet ist.

Description

Vorrichtung zur Implantation in eine menschliche oder tierische Wirbelsäule

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Implantation in eine menschliche oder tierische Wirbelsäule nach dem Oberbegriff des Anspruches 1. Die menschliche Wirbelsäule ist aus verschiedenen Wirbelkörpem gebildet, die jeweils durch eine Zwischenwirbelscheibe (umgangssprachlich Bandscheibe genannt) voneinander getrennt und gegeneinander gepolstert sind. Diese Zwischenwirbelscheiben bestehen aus einer fasrigen, äußeren Hülle, die eine gelartige Flüssigkeit enthält. Die Zwischenwirbelscheiben sind großen Kräften unterworfen, die von etwa 780 N bis zu nicht weniger als etwa 2200 N variieren können. Wegen der hohen belastenden Kräfte verschleißen die Zwischen- Wirbelscheiben häufig, insbesondere im Alter. Da eine einmal zerstörte Zwischenwirbelscheibe nicht wieder nachheilen kann, werden schadhafte Zwischenwirbelscheiben in der Regel entfernt und die benachbarten Wirbelkörper miteinander verschmolzen. Dies hat jedoch den Nachteil, dass die Wirbelsäule dann in diesem Bereich steif ist.

In der DE 38 73 566 T2 wird vorgeschlagen, benachbarte Wirbelkörper durch ein eine Feder aufweisendes Implantat zu trennen, um die Wirbelsäule in diesem Bereich beweglich zu halten. Dieses Implantat besteht aus einem Basisträger und einem Topträger, die jeweils an entsprechenden Seiten der Wirbelkörper fixiert werden und einem aus zwei Schraubenfedern bestehenden Federelement, welches am Basisträger und am Topträger gehalten ist. Gleichzeitig sind Basisträger und Topträger über eine gemeinsame Achse derart miteinander verbunden, dass beide um diese Achse schwenkbar sind. Mit diesem Implantat bleiben hier benachbarte Wirbelkörper in Schwenkrichtung beweglich, so dass sich ein mit einem solchen Implantat versehener Patient durchaus wieder bücken kann. Leider ist aufgrund der starren Schwenkachse eine Bewegung nach rechts oder links nicht möglich, so dass der mit einem solchen Implantat versehene Patient nur eine eingeschränkte Bewegungsfreiheit erhält.

Das Implantat gemäß der DE 38 73566 T2 besteht aus einer Vielzahl von Einzelteilen, was deren Fertigung sehr teuer gestaltet. Außerdem besteht bei den vielen Einzelteilen die Gefahr, dass sich Gewebe darin verwächst mit der Folge, dass dann eingeklemmtes Gewebe zu Schmerzen oder anderen Behinderungen führt.

Aus der DE 43 15 757 C1 ist ein Implantat bekannt, welches ein federelastisches Zwischenelement aufweist. Dieses Zwischenelement setzt sich aus einer Anzahl im wesentlichen zylindrisch ausgebildeter und in Achsrichtung elastischer Scheiben zusammen, wobei die Außenwand der Scheibe wahlweise konkav oder konvex ausgebildet ist, um hiermit die in Achsrichtung auftretenden Kräfte in federelastischer Weise aufzunehmen. Allerdings unterliegen die Verbindungsstellen zwischen benachbarten Scheiben dabei sehr hohen Belastungen, so dass es hier zu Beschädigungen kommen kann. Außerdem sind die Implantate einstückig gefertigt, so dass für jeden Anwendungsfall ein komplettes Implantat bevorratet werden muss, was zu erheblichen Kosten führt.

Aus der US 5,370,697 ist ein Implantat bekannt, welches in Modulbauweise aufgebaut ist. Dieses Implantat setzt sich aus einem Top- und einem Basiselement zusammen, wobei dazwischen als Distanzelement ein nicht federndes Rohr einsetzbar ist, um die fehlende Bandscheibe oder den fehlenden Wirbel- knochen zu überbrücken. Dabei geht die federnde Eigenschaft der Wirbelsäule verloren.

Davon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Implantation in eine menschliche oder tierische Wirbelsäule zu schaffen, die bei geringen Herstellungskosten eine vollständige Bewegungsfreiheit der Wirbelsäule gewährleistet. Als technische Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 vorgeschlagen. Vorteilhafte Weiterbildungen dieser Vorrichtung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.

Eine nach dieser technischen Lehre ausgebildete Vorrichtung zur Implantation in eine menschliche oder tierische Wirbelsäule hat den Vorteil, dass das als Wellenbalg ausgebildete Federelement in allen Richtungen schwenkbar ist und gleichzeitig eine solche hohe Steifigkeit aufweist, dass auf eine weitere Verbindung zwischen dem Basisträger und dem Topträger verzichtet werden kann. Der Wellenbalg hat weiterhin den Vorteil, dass eine Biegung in die gewünschte Richtung erfolgen kann, ohne dass hierbei auf den Basisträger und/oder auf den Topträger große Kräfte wirken. Hierdurch wird die Belastung der den Basisträger und/oder den Topträger fixierenden Schrauben gering gehalten.

In einer bevorzugten Ausführungsform sind im Basisträger und/oder im Topträger auf der dem Wellenbalg zugewandten Seite Hinterschneidungen, insbesondere in Form einer Schwalbenschwanzverbindung, vorgesehen, die Teile des Wellenbalges formschlüssig aufnehmen. Dabei ist es in einfacher Weise möglich, den Wellenbalg beispielsweise zunächst in den Basisträger derart einzuschieben, dass die letzte Welle an die Aufnahme eingepasst wird. Auf den derart fixierten Wellenbalg kann dann der Topträger ebenfalls derart aufgeschoben werden, dass der oberste Wellenberg des Wellenbalges in die Aufnahme gelangt. Der große Vorteil dieses Systems besteht darin, dass hierdurch zunächst einmal der Basisträger beispielsweise mittels Pedikel- schrauben am Wirbelkörper angeschraubt wird, bevor das als Wellenbalg ausgebildete Federelement in die Aufnahme eingeschoben wird und bevor der Topträger auf den Wellenbalg geschoben wird. Somit erfolgt eine einfache Implantation in der Vorrichtung während der Operation an der Wirbelsäule.

Dabei hat es sich als Vorteilhaft erwiesen, die Hinterschneidungen einseitig durch einen Anschlag zu begrenzen, damit der Wellenbalg zumindest zu dieser Seite nicht versehentlich herausrutschen kann und vor allem, damit der Arzt beim Einführen des Wellenbalges in das Basis- oder Topteil weiß wie weit der Wellenbalg einzuschieben ist. Hierdurch wird eine genaue Platzierung des Wellenbalges gegenüber dem Basis- und/oder Topteil erreicht.

In einer alternativen, bevorzugten Ausführungsform ist der Basisträger und/oder der Topträger über eine Bajonettverbindung mit dem Wellenbalg verbunden. Hierdurch ist es in einfacher Weise, auch während der Operation, möglich den Wellenbalg mit dem Basis- und/oder Topträger zu verbinden

In einer anderen, bevorzugten Ausführungsform ist auf einer dem Wirbelkörper zugewandten Seite des Topträgers eine senkrecht abstehende Schneide angebracht. Mit dieser Schneide wird die in der oben beschriebenen Weise implantierte Vorrichtung dann in ihre endgültige Position gebracht, wobei sich die Schneide in dem über dem Topträger angeordneten Wirbelkörper einschneidet und somit gegen seitliches Wegrutschen gesichert wird.

In einer weiteren, bevorzugten Ausführungsform sind auf einer dem Wirbelkörper zugewandten Seite des Topträgers und des Basisträgers einige senkrecht abstehende Dornen angebracht, die in die jeweiligen Wirbelkörper eindringen und ein Verdrehen der Vorrichtung verhindern.

In noch einer bevorzugten Weiterbildung ist der Topträger im Querschnitt keilförmig ausgebildet, um hierdurch bereits die Krümmung der Wirbelsäule auszugleichen, so dass der Wellenbalg im Wesentlichen gradlinig verlaufen kann.

In noch einer anderen, bevorzugten Ausführungsform ist der Topträger im Querschnitt rechteckig ausgebildet, während einige Wellentäler und/oder Wellenberge im Querschnitt keilförmig ausgestaltet sind, um eine konstruktive Krümmung des Wellenberges zu erreichen.

Weitere Vorteile der erfindungsgemäßen Vorrichtung ergeben sich aus der beigefügten Zeichnung und den nachfolgend beschriebenen Ausführungs- formen. 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 zusammen mit einer ersten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung in

Explosionsdarstellung; Fig. 2 eine Explosionsdarstellung der Vorrichtung gemäß Fig. 1 ; Fig. 3 die Vorrichtung gemäß Fig. 1 in Frontansicht; Fig. 4 eine Seitenansicht einer menschlichen Halswirbelsäule zusammen mit einer zweiten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung in

Explosionsdarstellung; Fig. 5 die zweite Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung gemäß Fig. 4 in Seitenansicht; Fig. 6 die Vorrichtung gemäß Fig. 4 in Frontansicht; Fig. 7 eine Seitenansicht einer dritten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung; Fig. 8 eine Frontansicht der Vorrichtung gemäß Fig. 7;

Fig. 9 eine Seitenansicht einer vierten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung; Fig. 10 eine Frontansicht der Vorrichtung gemäß Fig. 9; Fig. 1 1 eine Seitenansicht einer fünften Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung;

Fig. 12 eine Frontansicht der Vorrichtung gemäß Fig. 1 1 ;

Die in den Figuren 1 bis 3 darstellte erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Implantation in eine menschliche oder tierische Wirbel- säule umfasst einen Basisträger 10 aus einem starren Material, ein als Wellenbalg 12 ausgebildetes Federelement und einen Topträger 14. Wie insbesondere Fig. 2 zu entnehmen ist, sind am Basisträger Öffnungen 16 zur Aufnahme einer Knochenschraube vorgesehen, mit denen der Basisträger 10 am Wirbel- körper befestigbar ist. Die Knochenschraube ist aus einem Biomaterial hergestellt, welches im Laufe der zeit im Körper resorbiert, währenddessen sich der Top- 14 und der Basisträger 10 am Wirbelknochen gefestigt hat.

Der metallische Wellenbalg 12 weist eine wellenförmige Außenkontur auf, wobei einzelne Wellentäler 21 und Wellenberge 22 den Wellenbalg 12 ringförmig umschließen. Dieser Wellenbalg 12 ist beispielsweise einem Wellenschlauch nachempfunden. Des weiteren besitzt der Basisträger 10 auf seiner dem Wirbelkörper abgewandten Seite eine Aufnahme 18 zur Befestigung des Wellenbalges 12 am Basisträger 10. Diese Aufnahme 18 ist in ihrem Querschnitt der Kontur eines Wellentales 21 und eines Wellenberges 22 des Wellenbalges 12 angepasst und besitzt zwei in die Aufnahme 18 hineinragende Stege 20. Der Wellenbalg 12 wird mit seinem letzten Wellenberg 22 seitlich in die Aufnahme 18 eingeschoben und dort von den Stegen 20 formschlüssig am Basisträger 10 gehalten. Auf der dem Wellenbalg 12 zugewandten Seite des Topträgers 14 ist eine zweite Aufnahme 24 vorgesehen, die analog zur ersten Aufnahme 18 ausgebildet ist. Auch hier kann der Wellenbalg 12 mit seinem äußeren Wellenberg 22 in die Aufnahme 24 eingeschoben werden, um darin formschlüssig gehalten zu werden.

Der Topträger 14 ist im Querschnitt keilförmig ausgebildet und besitzt mittig eine lotrecht abstehende Schneide 26. Dabei ist die Schneide 26 senkrecht zur Längsrichtung der Aufnahme 24 ausgerichtet. Der Topträger 14 und der Basisträger 10 sind mit einer handelsüblichen Beschichtung versehen, um sich gut und schnell mit dem Wirbelknochen zu verbinden.

Es versteht sich, dass die erfindungsgemäße Vorrichtung in verschiedenen Größen hergestellt wird. Dabei variiert die Größe des Topträgers 14 und/oder des Basisträgers 10, um für jeden Wirbel ein passend dimensioniertes Exemplar bereit zu stellen. Auch variiert die Länge und die Federeigenschaft des Wellenbalges 12. Einzig der Durchmesser des Wellenbalges 12 und die entsprechenden Aufnahmen 18, 24 sind bei allen Vorrichtungen gleich, so dass jeder Basisträger 10 mit jedem Wellenbalg 12 kombinierbar ist. Die in den Fig. 4 bis 6 dargestellte zweite Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist in wesentlichen Zügen identisch mit der in den Figuren 1 bis 3 dargestellten ersten Ausführungsform, und unterscheidet sich lediglich dadurch, dass in dieser zweiten Ausführungsform das als Wellenschlauch ausgeführte Wellenbalg 27 leicht gekrümmt ausgeführt ist und dass der Topträger 28 nicht keilförmig, sondern im Querschnitt rechteckig ausgebildet ist. Dabei sind die Wellentäler 29 entsprechend der Krümmung unterschiedlich geweitet oder verengt, während die Wellen 22 unverändert bleiben.

Ergänzend zur ersten Ausführungsform sind in dieser zweiten Ausführungsform jeweils an den den Wirbelknochen zugewandten Seiten des Topträgers 28 und des Basisträgers 30 mehrere Dornen 32 angebracht, die in die jeweiligen Wirbelknochen hineinreichen und ein verdrehen der Vorrichtung verhindern. Diese Dornen 32 sind wie die Knochenschrauben aus einem resorbierendem Biomaterial.

Die in den Fig. 7 und 8 dargestellte dritte Ausführungsform unterscheidet sich von der in den Fig. 4 bis 6 dargestellten zweiten Ausführungsform dadurch, dass die Krümmung des Wellenbalges 34 nicht von den Wellentälern, sondern hier von den Wellen 36 kompensiert wird. Dementsprechend ist die Welle 36 auf der Innenseite der Krümmung schmaler ausgeführt, als auf der Außenseite der Krümmung.

Die Vorrichtung zur Implantation in eine menschliche oder tierische Wirbelsäule wird regelmäßig dann eingesetzt, wenn eine zwischen zwei Wirbelkörpern vorhandene Zwischenwirbelscheibe irreparabel ist und entfernt werden muss. In manchen Fällen ist auch einer oder mehrere der angrenzenden Wirbelkörper angegriffen und muss ebenfalls ganz oder teilweise entfernt werden. An deren Stelle tritt dann die erfindungsgemäße Vorrichtung. Es hat sich als Vorteilhaft erwiesen, die erfindungsgemäße Vorrichtung in der Lendenwirbelsäule im Zwischenwirbelraum zwischen dem vierten und fünften Lendenwirbel einzusetzen, da hier ein Versteifen der Wirbelsäule am problematischsten ist.

Zur Implantation der erfindungsgemäßen Vorrichtung befestigt der behandelnde Chirurg zunächst einmal den Basisträger 10 unter Zuhilfenahme von hier nicht dargestellten Knochenschrauben am unteren Wirbelkörper, bevor der Wellenbalg 12 seitlich mit seinem letzten Wellenberg 22 in die Aufnahme 18 des Basisträgers eingeschoben wird. Anschließend wird der Topträger 14 auf den obersten Wellenberg 22 des Wellenbalges 12 aufgeschoben, wobei der Wellenbalg 12 derart stark gebogen wird, dass der Zugang möglich ist.

Nachdem die Vorrichtung derart zusammengebaut ist, drückt der Chirurg den Wellenbalg 12 in die gewünschte Position, wobei der Wellenbalg 12 eine Verbindung zwischen dem unteren Teil der Wirbelsäule und dem oberen Teil der Wirbelsäule darstellt. Dabei wird der Topträger 14 mit seiner Schneide 26 derart an den darüber liegenden Wirbelkörper herangeführt, dass die Schneide 26 in diesen eindringt. Im Übrigen wird der Topträger 14 mit allgemein üblichen Methoden fixiert.

Derart implantiert wächst der Topträger 14 und der Basisträger 10, unterstützt durch die das Zusammenwachsen unterstützende Beschichtung, mit den jeweiligen Wirbelknochen zusammen. Parallel dazu resorbiert der Körper die aus Biomaterial hergestellten Schraubenknochen.

Es versteht sich, dass der operierende Arzt einen solchen Wellenbalg 12 einsetzt, welcher im Einzelfall die geeignete Länge und die geeigneten Federeigenschaften aufweist.

Wie in Fig. 4 dargestellt ist, lässt sich die erfindungsgemäße Vorrichtung in angemessener Dimensionierung in der oben beschriebenen Art auch in die Halswirbelsäule implantieren.

In der in den Fig. 9 und 10 dargestellten vierten Ausführungsform ist in der Aufnahme 24 Topträger 40 einseitig ein Anschlag 42 ausgebildet, an dem die oberste Welle 44 zur Anlage kommt. Hierdurch kann der Wellenbalg 46 exakt positioniert werden und außerdem wird hierdurch die Montage erleichtert, da der Arzt den Wellenbalg 46 nun, ohne auf andere Einzelheiten achten zu müssen, in den Top- 40 oder Basisträger 48 einschieben kann. Dabei ist der Anschlag 42 als eine Seitenwand des Topträgers 40 ausgeführt und besitzt eine Aufnahme 24, deren Kontur korrespondierend zur Kontur der Welle 44 ausgebildet ist.

In einer Aufnahme 18 am Basisteil 48 ist ebenfalls ein Anschlag 42 korrespon- dierend zum Anschlag 42 des Topträgers 40 ausgeführt. Allerdings ist der

Anschlag 42 des Basisteils 48 genau auf der anderen Seite angeordnet, wie der Anschlag 42 des Topträgers 40, so dass sich die beiden Anschläge 42 quasi gegenüber liegen.

In der in den Fig. 11 und 12 dargestellten fünften Ausführungsform sind am Wellenbalg 50 jeweils an der obersten und untersten Welle 52, 54 zwei radial abstehende Stifte 56, 58 angebracht, die in entsprechende Ausnehmungen 60, 62 im Top- 64 bzw. Basisträger 66 einführbar sind. Dabei bilden die Stifte 56, 58 in Verbindung mit den Ausnehmungen 60, 62 eine Bajonettverbindung. Mit dieser Bajonettverbindung kann der Wellenbalg 50 schnell und einfach in den Top- 64 oder Basisträger 66 eingeführt werden, wobei die Stifte 56, 58 in die Ausnehmungen 60, 62 eingeführt werden. Durch Schwenken des Federelementes 50 werden die Stifte 56, 58 dann tief in die L-förmige Ausnehmung 60, 62 eingeführt und verklemmt, denn die Ausnehmungen sind konisch verjüngend ausgebildet. Durch diese Verklemmung des Bajonettverschlusses in den sich konisch verjüngenden Ausnehmungen 60, 62 wird eine gute Verriegelung des Wellenbalg 50 in dem Top- 64 und/oder Basisträger 66 erreicht, so dass ein späteres Lösen der Verbindung verhindert wird. Bezugszeichenliste:

10 Basisträger

12 Wellenbalg

14 Topträger

16 Öffnung

10 18 Aufnahme

20 Steg

21 Wellental

22 Wellenberg

24 Aufnahme

15 26 Schneide

27 Wellenbalg

28 Topträger

29 Wellental

30 Basisträger

20 32 Dorn

34, 36 Wellenbalg

40 Topträger

42 Anschlag

44 Welle

25 46 Wellenbalg

48 Basisträger

50 Wellenbalg

52, 54 Welle

56, 58 Stifte

30 60, 62 Ausnehmung

64 Topträger

66 Basisträger

Claims

Ansprüche:

1. Vorrichtung zur Implantation in eine menschliche oder tierische Wirbelsäule mit einem an einem ersten Wirbelkörper befestigbaren Basisträger (10), mit einem an einem zweiten Wirbelkörper befestigbaren Topträger (14) und mit einem zwischen Basisträger und Topträger gehaltenen Distanzelement, wobei im Basisträger (10) und/oder im

Topträger (14) eine Hinterschneidungen aufweisende Aufnahme (18, 24) vorgesehen ist, die das Distanzelement formschlüssig aufnimmt, dadurch gekennzeichnet, dass das Distanzelement als Federelement ausgebildet ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Federelement als metallischer Wellenbalg (12) ausgebildet ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass im Basisträger (66) und/oder im Topträger (64) eine einen Bajonettverschluss aufweisende Aufnahme (60, 62) vorgesehen ist, die Teile des Wellenbalges (50) formschlüssig aufnimmt.

Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass auf einer dem Wirbelkörper zugewandten Seite des Topträgers (14) eine senkrecht abstehende Schneide (26) angebracht ist.

Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Topträger (14) im Querschnitt keilförmig ausgebildet ist.

6. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass auf einer dem Wirbelkörper zugewandten Seite des Topträgers (28) und/oder des Basisträgers (30) ein senkrecht abstehender Dorn (32) vorgesehen ist.

7. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein einzelnes Wellental (29) und/oder ein einzelner Wellenberg (36) des Wellenbalges (27, 34) im Querschnitt keilförmig ausgebildet ist.

8. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in der Aufnahme (18, 24) ein Anschlag (42) vorgesehen ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Anschlag (42) in der Aufnahme (18) des Basisträgers (48) an einer anderen Seite angeordnet ist, als der Anschlag (42) in der Aufnahme des Topträgers (40).