CH697330B1

CH697330B1 - Zwischenwirbelprothese.

Info

Publication number: CH697330B1
Application number: CH02160/04A
Authority: CH
Inventors: Robert Frigg; Beat Lechmann; Andreas Appenzeller
Original assignee: Synthes Gmbh
Priority date: 2004-12-28
Filing date: 2004-12-28
Publication date: 2008-08-29
Also published as: CA2592505A1; EP1850809A2; WO2006069464A2; WO2006069464A3; JP2008525131A; ES2347980T3; TW200724113A; KR20070098825A; WO2006069465A1; AU2005321740A1; JP5411432B2; AU2005321741A1; AU2005321738A1; EP1833523B1; EP1850809B1; CN101115451B; JP4965459B2; CA2592414A1; BRPI0518714A2; CA2592421A1

Abstract

Zwischenwirbelprothese (1), insbesondere Bandscheibenprothese, mit einer Zentralachse (6) und mit A) einem ersten Prothesenteil (2), welches eine erste, quer zur Zentralachse (6) angeordnete Appositionsfläche (4) zur Anlage an die Endplatte eines ersten angrenzenden Wirbelkörpers und eine erste, ebenfalls quer zur Zentralachse (6) angeordnete Innenfläche (7) mit einer sphärischen Vertiefung (11) aufweist; B) einem zweiten Prothesenteil (3), welches eine zweite, quer zur Zentralachse (6) angeordnete Appositionsfläche (5) zur Anlage an die Endplatte eines zweiten angrenzenden Wirbelkörpers und eine zweite ebenfalls quer zur Zentralachse (6) angeordnete Innenfläche (8) mit einer zur Vertiefung (11) kongruenten Kalotte (9) aufweist; wobei C) die beiden Prothesenteile (2; 3) mittels der in der Vertiefung (11) gleitbar aufnehmbaren Kalotte (9) gelenkartig verbindbar sind; D) die beiden Prothesenteile (2; 3) quer zur Zentralachse (6) je eine Breite B und eine Länge H aufweisen, und E) die Länge H grösser als die Breite B ist, derart dass die Prothesenteile (2; 3) im Zwischenwirbelraum in eine Position bringbar sind, in welcher die beiden zu den Längen H parallelen Längsachsen L1 und L2 der Prothesenteile (2; 3) sich kreuzen und einen in einer zur Zentralachse (6) orthogonalen Ebene projizierten Winkel a > 0° einschliessen.

Description

[0001] Die Erfindung bezieht sich auf eine Zwischenwirbelprothese gemäss dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

[0002] In den letzen Jahren haben sich Zwischenwirbelprothesen in der Wirbelsäulenchirurgie durchgesetzt. Diese Prothesen werden von anterior oder antero/lateral an Stelle der Bandscheibe zwischen die Wirbelkörper geschoben. Diese Implantationstechnik ist relativ riskant, da der Zugang durch den Bauchraum erfolgt. Es besteht das Risiko, dass grössere Gefässe im Bereich der anterioren Lendenwirbelsäule verletzt werden können. Aus biomechanischen Gesichtspunkten hat der anteriore Zugang den Nachteil, dass das anteriore Längsband der Wirbelsäule teilweise oder ganz durchtrennt werden muss, damit die Prothese eingebracht werden kann.

Diese Durchtrennung führt zu einer gewissen Instabilität der Wirbelsäule und kann im schlimmsten Fall eine ventrale Migration der Prothese begünstigen. Um das Risiko einer Prothesenmigration zu reduzieren, werden unterschiedliche Verankerungsmittel verwendet, welche die Prothese an die Deckplatten der angrenzenden Wirbelkörper fixieren.

[0003] Eine solche Zwischenwirbelprothese ist aus der WO 01/01 893 MARNAY bekannt. Diese bekannte Prothese umfasst zwei Platten mit einem Kugelgelenk und zwei verschiedenartige Vorsprünge, die der Verankerung in einem Wirbelknochen dienen. In demselben Dokument wird auch vorgeschlagen die Bauhöhe der Prothese beim Einführen zu minimieren, indem die zwei Bauteile ineinandereingreifen.

Ungeachtet der vorhandenen Fixationsmittel besteht die Gefahr, dass die Prothese entlang dem Insertionskanal zurückwandern kann.

[0004] Hier will die Erfindung Abhilfe schaffen. Die zur Implantation in zwei Teile zerlegbare Zwischenwirbelprothese wird über transforaminale und/oder extraforaminale Zugänge in den Wirbelzwischenraum eingesetzt. Die Artikulation der Zwischenwirbelprothese besteht vorzugsweise aus einer kugelförmigen Kalotte und einer entsprechenden kugelförmigen Vertiefung. Bei der Implantation der beiden Prothesenteile, die unabhängig voneinander durch die beiden separaten Zugänge in den Zwischenwirbelraum implantiert werden, kreuzen sich die Längsachsen der beiden Prothesenteile im Zwischenwirbelraum.

Durch die freie Wahl des Winkels alpha zwischen den Längsachsen der zwei Prothesenteile kann die Lage des Kreuzungspunktes, bei gleich bleibenden Insertionspunkten, in sagitaler Richtung eingestellt werden. Diese Einstellung kann präoperativ über CT oder Röntgenbilder geplant werden, oder intraoperativ mittels Zieldrähten und/oder Schablonen definiert werden.

[0005] Die durch die Erfindung erreichten Vorteile sind im Wesentlichen darin zu sehen, dass dank der erfindungsgemässen Zwischenwirbelprothese:
eine individuelle Anpassung der Zwischenwirbelprothese für jedes beliebige Wirbelkörperpaar ermöglicht wird.

So kann auf eine individuelle Anatomie des Bewegungselements Rücksicht genommen werden;
die individuellen segmentalen Bewegungsabläufe vom Arzt präoperativ berücksichtigt und festgelegt werden können;
einfachere und sicherere OP-Technik ermöglicht wird;
das Risiko einer Prothesenmigration wird minimiert;
die Bandscheibe wird nur teilweise entfernt, d.h. zur Implantation der beiden Prothesenteile, im Zwischenwirbelraum (Bandscheibe) müssen nur zwei Bahnen der Breite B und der Länge H ausgeräumt werden, so dass nur die Appositionsflächen der beiden Prothesenteile einen knöchernen Kontakt zu der jeweiligen Endplatte haben.

Die restliche Bandscheibe bleibt in situ und verhindert nach der Implantation der beiden Prothesenteile eine seitliche Migration der Zwischenwirbelprothese;
die Position des Rotationszentrums ist in der Höhe verstellbar, da die beiden Bestandteile modular gestaltet werden können;
die als Module verwendbaren Teile variieren auch im Radius der Kalotte, wodurch das Rotationszentrum der Zwischenwirbelprothese einstellbar ist;
die Lage des Rotationszentrums, die Abwickelung und der Translationsanteil der Zwischenwirbelprothese innerhalb eines relativ grosses Bereiches frei wählbar ist, wobei der Translationsanteil der quer zur Zentralachse gemessene Bewegungsanteil der Prothesenteile relativ zueinander ist;
die Prothesenteile berücksichtigen auch die Artikulationsbedürfnisse des Bewegungssegmentes, indem Kalotten mit unterschiedlichen Radien eingebaut werden können.

Grössere Kalottenradien haben einen höheren Translationsanteil bei der Auslenkung, was bei der Flexion des Patienten zu erhöhtem Druck auf die Facettengelenke führt und dessen Degeneration vorantreibt;
die Bauhöhen der Prothesenteile respektive Radien der das Gelenk bildenden Kalotte der Zwischenwirbelprothese können verschieden sein und sind an die Abmessung unterschiedlicher Bandscheibenräume anpassbar.

[0006] Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen gekennzeichnet.

[0007] In einer bevorzugten Ausführungsform beträgt das Verhältnis zwischen der Länge H der Prothesenteile und deren Breite B zwischen 3 : 1 bis 5 : 1.

Die Vorteile dieser Ausgestaltung liegen im Wesentlichen darin, dass zur Implantation der beiden Prothesenteile, im Zwischenwirbelraum (Bandscheibe) nur zwei schmale Bahnen der Breite B und der Länge H ausgeräumt werden müssen.

[0008] In einer anderen Ausführungsform wird die Zwischenwirbelprothese zweiteilig ausgebildet, d.h. dass die Kalotte mit einem der zwei Prothesenteile einstückig ist.

[0009] In einer weiteren Ausführungsform wird die Zwischenwirbelprothese dreiteilig ausgeführt, so dass die Kalotte als dritter Teil mit einem der zwei Prothesenteile verbindbar ist. Der Vorteil dieser Ausgestaltung ist im Wesentlichen darin zusehen, dass Platte und Kalotte aus verschiedenen Materialien ausgeführt sein können, so dass optimale Gleiteigenschaften für die Gelenkflächen erreichbar sind.

Als bevorzugte Materialien eignen sich für die Platte Titan oder eine Titanlegierung sowie PEEK oder beschichtete Varianten, und für die Kalotte hochvernetztes Polyethylen (X-UHMWPE), eine Kobalt-Chrom-Legierung oder ein Keramikwerkstoff.

[0010] In einer weiteren Ausführungsform bestehen die Kalotte und die Gelenkschale aus einer Metall-Kunststoff Materialpaarung. Die Vorteile dieser Ausführungsform liegen darin, dass bereits bewährte Kombinationen von Gelenkersatzmaterialien, wie beispielsweise ein hochvernetztes Polyethylen (X-UHMWPE) und eine Kobalt-Chrom Legierung einsetzbar sind. Weitere Vorteile ergeben sich darin, dass geringe Reibungskräfte bei der relativen Verschiebung der Gleitflächen erreichbar sind und eine Dämpfung für axiale Stossbelastungen erreichbar ist.

Im Weiteren ist auch das Einsetzen einer Keramik-Keramik-Artikulation möglich.

[0011] Eine erhebliche Verringerung des Reibungskoeffizienten kann durch die Beschichtung der Oberflächen der Kalotte und der Vertiefung mit Titankarbid oder amorphem Kohlenstoff (ADLC) erreicht werden.

[0012] In einer weiteren Ausführungsform ist mindestens die Kalotte aus einem Memory-Metall oder aus einem quellbaren Material (z.B. Hydrogels) ausgeführt. Im Weiteren können auch fliessfähige aushärtbare Massen eingesetzt werden.

Die Monomere, Comonomere, Homopolymere, Oligomere oder Gemische, welche solche aushärtbare, fliessfähige Massen enthalten, können zweckmässigerweise aus der Gruppe der
a) : Polyethylenglykole, vorzugsweise Polyethylenglykol(di)-acrylate;
b) : N-vinylpyrrolidone; und
c) : Vinyle, vorzugsweise Vinylalkohole; und
d) : Styrole ausgewählt werden.
Die damit erhaltenen Polymerisate können bezüglich ihrer Elastizität in weiten Bereichen variiert werden.

Die Vorteile dieser Ausgestaltungen sind darin zusehen, dass durch das kleinere Volumen des Gelenkes die Einführung der Zwischenwirbelprothese weniger invasiv wird, wobei das grössere Volumen zur Erreichung einer optimalen Gelenkfunktion am besten geeignet ist.

[0013] Je nach Ausführungsart des Verfahrens für die Implantation einer erfindungsgemässen Zwischenwirbelprothese ist mindestens ein Zugang transforaminal oder extraforaminal gelegen. Der transforaminale Zugang ist in der Wirbelsäulenchirurgie bekannt und etabliert.

Durch den extraforaminalen Zugang sind grosse Öffnungen zum Bandscheibenraum möglich, ohne dass die ventralen oder die dorsalen Ligamente oder die neuralen Strukturen beeinträchtigt werden.

[0014] Die Erfindung und Weiterbildungen der Erfindung werden im Folgenden anhand der teilweise schematischen Darstellungen mehrerer Ausführungsbeispiele noch näher erläutert.

[0015] Es zeigen:
<tb>Fig. 1<sep>eine perspektivische Ansicht einer Ausführungsform der erfindungsgemässen Zwischenwirbelprothese;

<tb>Fig. 2<sep>eine Aufsicht auf die in Fig. 1 dargestellte Ausführungsform der erfindungsgemässen Zwischenwirbelprothese;

<tb>Fig. 3<sep>eine Aufsicht auf die in Fig. 1 dargestellte Ausführungsform der erfindungsgemässen Zwischenwirbelprothese analog zur Fig. 2 mit verschiedenen Winkeln alpha , verschiedenen Abständen A und einem entlang der Sagittalachse 10 verschobenen Kreuzungspunkt S.

[0016] Die in der Fig. 1 dargestellte Ausführungsform umfasst im Wesentlichen eine Zwischenwirbelprothese 1, die aus zwei Prothesenteilen 2; 3 mit rechteckigen Appositionsflächen 4; 5 besteht. Diese beiden Prothesenteile 2; 3, welche eine Länge H und eine Breite B aufweisen, werden über ein Gelenk 14 lösbar miteinander verbunden. Das Gelenk 14 besteht aus einer Kalotte 9 und einer entsprechenden Vertiefung 11. Der Radius der Kalotte 9 ist hier grösser als die Breite B des Prothesenteils 3, jedoch kleiner als die Länge H des Prothesenteils 3, wobei die Länge H das Vier- bis Fünffache von der Breite B ist.

Dieses Konstruktionsmerkmal führt zu unterschiedlichen Gesamtneigungen der Längsachsen L1; L2 der beiden Prothesenteile 2; 3 relativ zueinander, je nach Grösse des Winkels alpha (alpha = Winkel zwischen den Längsachsen L1; L2 in einer zur Zentralachse 6 orthogonalen Ebene). Die optimale Gelenkfunktion wird bei einem Winkel alpha von 90 Grad erreicht. Bei diesem Winkel alpha von 90 Grad ist der Neigungswinkel doppelt so gross wie bei einem Winkel alpha von 0 Grad.

[0017] Die in der Fig. 2 dargestellte Ausführungsform umfasst einen ersten und zweiten Prothesenteil 2; 3, welche longitudinale Elemente sind, mit den Längsachsen L1 und L2 und einer Sagittalachse 10. Die Längsachsen L1; L2 der beiden Prothesenteile 2; 3 besitzen einen Kreuzungspunkt S und schliessen einen Winkel alpha ein.

Der Abstand A zwischen den zur Sagittalachse 10 symmetrischen Eintrittspunkten E, welche die Einführungspunkte der zwei Prothesenteile 2; 3 in den Zwischenwirbelraum bezeichnen, und dem Kreuzungspunkt S variiert für verschiedene Winkel alpha zwischen den Längsachsen L1 und L2 (Fig. 3 und 4).

[0018] Die zwei in der Fig. 3 und 4 dargestellten Querschnitte umfassen zwei Prothesenteile 2 und 3 mit deren Längsachsen L1 und L2. Durch die verschiedenen Winkel alpha wegen der Änderung der relativen Lage der Längsachsen L1 und L2 zueinander verschiebt sich der Kreuzungspunkt S entlang der Sagittalachse 10, ohne dass der Eintrittspunkt E seine Lage verändert, wobei der Abstand A zunimmt.

Die in der Fig. 3 dargestellte Variante mit einem dorsal zum Zentrum der Endplatten der Wirbelkörper liegenden Kreuzungspunkt S ist gemäss Angaben in der Fachliteratur vorteilhaft gegenüber der in Fig. 4 dargestellten Variante mit einem frontal zum Zentrum der Endplatten liegenden Kreuzungspunkt S.

Operationsmethode:

[0019] Anhand der Fig. 2 wird im Folgenden das Operationsverfahren für die Implantation einer Zwischenwirbelprothese 1 beschrieben:
a) : Die Bandscheibe wird vor der Implantation, entsprechend der Grösse der Prothesenteile 2; 3 vorbereitet. Dabei wird die Bandscheibe nicht gänzlich ausgeräumt, sondern es werden nur zwei Bahnen entfernt, die gross genug sind, damit die beiden Appositionsflächen 4; 5 der Zwischenwirbelprothese 1 mit den Deckplatten der Wirbelkörper direkten Kontakt haben kann.

Dazu wird der Zwischenwirbelraum (Bandscheibe) nur so weit entfernt, dass die gesamten Auflageflächen der beiden Prothesenteile einen knöchernen Kontakt zu der jeweiligen Endplatte haben. Die restliche Bandscheibe bleibt in situ und verhindert nach der Implantation der beiden Prothesenteile 2; 3 eine seitliche Migration der Zwischenwirbelprothese.
b) : Nach der Präparation der beiden Implantationskanäle in der Bandscheibe erfolgt die Implantation der beiden Prothesenteile 2; 3 über die beiden posterio/lateralen Zugänge 12; 13. Dabei wird bevorzugt zuerst ein Prothesenteil 2; 3 implantiert, danach erfolgt die Implantation des anderen Prothesenteils 2; 3.

Sobald sich die beiden entsprechenden Artikulationszentren (Kalotte 9 - Vertiefung 11) im Kreuzungspunkt S der beiden Längsachsen L1 und L2 befinden, können die zwei Prothesenteile 2; 3 mittels des sich aus der Kalotte 9 und der Vertiefung 11 zusammensetzenden Gelenkes 14 miteinander verbunden werden. Dank der verbliebenen Bandscheibenanteile, seitlich der beiden Prothesenteile 2; 3 und der Koppelung der Kalotte 9 mit der Vertiefung 11 liegt die Zwischenwirbelprothese 1 gesichert im Zwischenwirbelraum.

Das Rotationszentrum liegt in der mittleren Sagittalebene und kann nach anterior oder posterior variieren, wobei die mittlere Sagittalebene die die Körpermitte schneidende antero-posterior liegende Ebene durch den Körper ist.

[0020] Zur Implantation können zwei transforaminale oder extraforaminale Zugänge 12; 13 verwendet werden, wie sie in der Wirbelsäulenchirurgie bereits bekannt und etabliert sind. Nach erfolgter Koppelung bilden beide Prothesenteile 2; 3 eine Einheit, welche relative Neigungen der angrenzenden Wirbelkörperendplatten zueinander zulassen.

[0021] Dank der posterioren Implantationstechnik der Zwischenwirbelprothese 1 bleiben die ventralen Bandstrukturen der Wirbelsäule intakt und dienen weiterhin der Wirbelsäulenstabilisierung.

Die intakte ventrale Bandstruktur reduziert zudem die Gefahr einer ventralen Migration der Zwischenwirbelprothese 1 und dadurch die Gefährdung von ventralen Strukturen im Bereich der Wirbelsäule. Dieselbe Versorgungstechnik kann auch anterior angewendet werden, insbesondere im höher lumbalen wie im thoracolumbalen Bereich. Die anatomischen Gegebenheiten verhindern eine Insertion von streng anterior, da die Aorta und die Vena Cava den Zugang versperren. Auch in diesem Fall bleiben die ventralen Strukturen des Anulus Fibrosus wie auch das anteriore longitudinale Ligament intakt.

Claims

1. Zwischenwirbelprothese (1), insbesondere Bandscheibenprothese, mit einer Zentralachse (6) und mit A) einem ersten Prothesenteil (2), welches eine erste, quer zur Zentralachse (6) angeordnete Appositionsfläche (4) zur Anlage an die Endplatte eines ersten angrenzenden Wirbelkörpers und eine erste, ebenfalls quer zur Zentralachse (6) angeordnete Innenfläche (7) mit einer sphärischen Vertiefung (11) aufweist; B) einem zweiten Prothesenteil (3), welches eine zweite, quer zur Zentralachse (6) angeordnete Appositionsfläche (5) zur Anlage an die Endplatte eines zweiten angrenzenden Wirbelkörpers und eine zweite ebenfalls quer zur Zentralachse (6) angeordnete Innenfläche (8) mit einer zur Vertiefung (11) kongruenten Kalotte (9) aufweist; wobei C) die beiden Prothesenteile (2; 3) mittels der in der Vertiefung (11) gleitbar aufnehmbaren Kalotte (9) gelenkartig verbindbar sind;

und D) die beiden Prothesenteile (2; 3) quer zur Zentralachse (6) je eine Breite B und eine Länge H aufweisen, dadurch gekennzeichnet, dass E) die Länge H grösser als die Breite B ist, derart dass die Prothesenteile (2; 3) im Zwischenwirbelraum in eine Position bringbar sind, in welcher die beiden zu den Längen H parallelen Längsachsen L1 und L2 der Prothesenteile (2; 3) sich kreuzen und einen in einer zur Zentralachse (6) orthogonalen Ebene projizierten Winkel alpha > 0 deg. einschliessen.

2. Zwischenwirbelprothese (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis zwischen der Länge H und der Breite B zwischen 3 : 1 bis 5 : 1 beträgt.

3. Zwischenwirbelprothese (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kalotte (9) mit dem zweiten Prothesenteil (3) einstückig ist.

4. Zwischenwirbelprothese (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass sie mindestens dreiteilig ausgeführt ist und die Kalotte (9) als dritter Teil mit dem zweiten Prothesenteil (3) verbindbar ist.

5. Zwischenwirbelprothese (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass sie mindestens dreiteilig ausgeführt ist und eine die Vertiefung (11) aufweisende Gelenkschale umfasst, welche als dritter Teil mit dem ersten Prothesenteil (2) verbindbar ist.

6. Zwischenwirbelprothese (1) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass sie mindestens vierteilig ausgeführt ist und eine die Vertiefung (11) aufweisende Gelenkschale umfasst, welche als vierter Teil mit dem ersten Prothesenteil (2) verbindbar ist.

7. Zwischenwirbelprothese (1) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Kalotte (9) und die Gelenkschale aus einer Metall-Kunststoff Materialpaarung bestehen.

8. Zwischenwirbelprothese (1) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Kalotte (9) und die Gelenkschale aus einer Keramik-Keramik-Materialpaarung bestehen.

9. Zwischenwirbelprothese (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberflächen der Kalotte (9) und der Vertiefung (11) mit Titankarbid oder amorphem Kohlenstoff (ADLC) beschichtet sind.

10. Zwischenwirbelprothese (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens die Kalotte (9) aus einem Memory-Metall ausgeführt ist.

11. Zwischenwirbelprothese (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens die Kalotte (9) aus einem quellbaren Material gefertigt ist.