DE102006037602A1

DE102006037602A1 - Hilfsvorrichtung zur Herstellung einer mechanischen Verbindung zwischen einem medizinischen Implantat und einem Gewebeteil eines Patienten

Info

Publication number: DE102006037602A1
Application number: DE102006037602A
Authority: DE
Inventors: Markus Dr. Nagel; Ralf Dr. Petzold
Original assignee: CAS Innovations GmbH and Co KG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2006-08-10
Filing date: 2006-08-10
Publication date: 2008-02-21
Also published as: US20100152576A1; EP2049024A1; WO2008017469A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Hilfsvorrichtung (6) zur Herstellung einer mechanischen Verbindung zwischen einem medizinischen Implantat (2) und einem Gewebeteil (5) eines Patienten. Darüber hinaus betrifft die Erfindung ein medizinisches Implantat (2) zur Verwendung mit einer solchen Hilfsvorrichtung (6) sowie ein Verfahren zur Herstellung einer solchen mechanischen Verbindung. Um auf besonders einfache Art und Weise eine mechanische Verbindung zwischen einem medizinischen Implantat (2) und einem Gewebeteil (5) eines Patienten herzustellen, wird eine Hilfsvorrichtung (6) zur Herstellung einer mechanischen Verbindung zwischen einem medizinischen Implantat (2) und einem Gewebeteil (5) eines Patienten bereitgestellt, mit einem Befestigungselement (7) zur Herstellung einer lösbaren mechanischen Verbindung zwischen der Hilfsvorrichtung (6) und dem Gewebeteil (5), mit einem Markierungselement (10), welches ausgebildet ist zur Bestimmung seiner Position mit Hilfe eines kontaktlosen Ortungsverfahrens, und mit einem mit dem Befestigungselement (7) verbundenen Führungskörper (8), welcher ausgebildet ist zur Führung des medizinischen Implantates (2) zu der Verbindungsstelle (9) an dem Gewebeteil (5).

Description

Die Erfindung betrifft eine Hilfsvorrichtung zur Herstellung einer mechanischen Verbindung zwischen einem medizinischen Implantat und einem Gewebeteil eines Patienten. Darüber hinaus betrifft die Erfindung ein medizinisches Implantat zur Verwendung mit einer solchen Hilfsvorrichtung sowie ein Verfahren zur Herstellung einer solchen mechanischen Verbindung.
Zur Stabilisierung von Wirbelknochen einer menschlichen oder tierischen Wirbelsäule sind aus dem Stand der Technik Verankerungselemente in Form von Pedikelschrauben bekannt. Diese werden in die Wirbelbogenwurzel eingebracht. Andere Pedikelschrauben weisen an ihrem dem Gewindeende gegenüberliegenden Freiende eine Vorrichtung zum Befestigen eines Stabes, eines Trägers oder dergleichen auf.
Das Eindringen solcher Pedikelschrauben in das Innere des Patientenkörpers sowie die Plazierung der Pedikelschrauben im Knochengewebe erfordert ein besonders hohes Maß an Sorgfalt, um Verletzungen im Wirbelsäulenbereich des Patienten zu vermeiden.
Aus dem Stand der Technik sind computer-navigierte, insbesondere C-Arm oder Computertomographie-basierte bildgeführte Interventionen bekannt, mit Hilfe derer die Position eines Schraubendrehers zum Einschrauben der Pedikelschraube in das Knochengewebe im Körperinneren verfolgt werden kann. Es ist bekannt, zu diesem Zweck an dem Schraubendreher eine elektromagnetische Spule anzubringen. Wenn diese Spule einem zu diesem Zweck erzeugten elektromagnetischen Feld ausgesetzt wird, so wird darin ein Stromfluß induziert. Diese Stromsignale werden aufgenommen und – zusammen mit weiteren als Referenz dienenden Signalen – zur Lagebestimmung des Schraubendrehers und damit für dessen Navigation genutzt.
Dabei ist es insbesondere problematisch, daß – wie in 1 schematisch dargestellt – zwar die Lage des Schraubendrehers 1 exakt eingestellt werden kann, die Lage der Pedikelschraube 2 und damit die Ist-Richtung 3 jedoch unbeeinflußbar von der Soll-Richtung 4 abweichen kann. In einem solchen Fall ist ein präzises Einschrauben der Pedikelschraube 2 in den Knochenkörper 5 nicht möglich. Darüber hinaus kann die somit falsch plazierte Pedikelschraube irreparable Schäden am Knochenkörper hervorrufen. Der Operateur ist während der Schraubenplazierung nicht oder nur bei einer mit Strahlenbelastung verbundenen Nachverfolgung durch ein bildgebendes Verfahren in der Lage zu prüfen, ob die Plazierung der Pedikelschraube auch tatsächlich in der geplanten Form erfolgt ist.
Ein Ansatz zur Lösung dieser Problematik wäre es beispielsweise, auch die Pedikelschraube mit einer Markierungsspule zu versehen. Dies ist jedoch vergleichsweise aufwendig. Auch ist es unerwünscht, daß die Markierungsspulen im Körper des Patienten verbleiben.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, auf besonders einfache Art und Weise eine mechanische Verbindung zwischen einem medizinischen Implantat und einem Gewebeteil eines Patienten herzustellen.
Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Hilfsvorrichtung zur Herstellung einer mechanischen Verbindung zwischen einem medizinischen Implantat und einem Gewebeteil eines Patienten, mit einem Befestigungselement zur Herstellung einer lösbaren mechanischen Verbindung zwischen der Hilfsvorrichtung und dem Gewebeteil, mit einem Markierungselement, welches ausgebildet ist zur Bestimmung seiner Position mit Hilfe eines kontaktlosen Ortungsverfahrens, und mit einem mit dem Befestigungselement verbundenen Führungskörper, welcher ausgebildet ist zur Führung des medizinischen Implantates zu der Verbindungsstelle an dem Gewebeteil.
Diese Aufgabe wird darüber hinaus gelöst durch ein medizinisches Implantat, ausgebildet zur Herstellung einer mechanischen Verbindung mit einem Gewebeteil eines Patienten, mit einem Führungselement, welches zur Kooperation mit dem Führungskörper einer Hilfsvorrichtung, wie oben angegeben, ausgebildet ist.
Schließlich wird diese Aufgabe auch gelöst durch ein Verfahren zur Herstellung einer mechanischen Verbindung zwischen einem medizinischen Implantat und einem Gewebeteil eines Patienten, mit den Schritten: Bestimmen der Position des Markierungselements einer Hilfsvorrichtung, wie oben angegeben, mit Hilfe eines kontaktlosen Ortungsverfahrens, Navigieren der Hilfsvorrichtung zu der Verbindungsstelle an dem Gewebeteil, Herstellung einer lösbaren mechanischen Verbindung zwischen einer Hilfsvorrichtung und dem Gewebeteil, Führen des medizinischen Implantates zu der Verbindungsstelle an dem Gewebeteil mit Hilfe des Führungskörpers der Hilfsvorrichtung, und Herstellen der mechanischen Verbindung zwischen dem medizinischen Implantat und dem Gewebeteil durch Betätigen des medizinischen Implantates.
Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindungen sind in den Unteransprüchen angegeben und werden mit Hilfe eines Ausführungsbeispiels nachfolgend anhand der Zeichnungen näher erläutert. Hierbei zeigen:
1 die Plazierung einer Pedikelschraube mit Hilfe eines Schraubendrehers (Stand der Technik),
2 bis 5 die Plazierung einer Pedikelschraube nach der Erfindung.
Sämtliche Figuren zeigen die Erfindung lediglich schematisch und mit ihren wesentlichen Bestandteilen.
Eine Kernidee der Erfindung ist es, zur Herstellung einer mechanischen Verbindung zwischen einem medizinischen Implantat, im speziellen einer Pedikelschraube 2, und einem Gewebeteil eines Patienten, im speziellen einem Knochengewebe 5, eine Hilfsvorrichtung 6 zu verwenden.
Diese Hilfsvorrichtung 6 weist ein Befestigungselement zur Herstellung einer lösbaren mechanischen Verbindung zwischen der Hilfsvorrichtung 6 und dem Knochenkörper 5 auf. Bei dem Befestigungselement handelt es sich um ein Schneidgewinde 7, welches als Außengewinde an dem Grundkörper 8 der Hilfsvorrichtung 6 angebracht ist. Anstelle eines Schneidgewindes, mit dem besonders unkompliziert eine sichere Verbindung geschaffen werden kann, können jedoch auch alternative Befestigungselemente verwendet werden, beispielsweise dergestalt, daß anstelle einer Schraubverbindung eine Klemmverbindung geschaffen wird.
Der stift- und zylinderförmige Grundkörper 8 der Hilfsvorrichtung 6 übernimmt zugleich die Funktion des Führungskörpers. Er ist mit anderen Worten zur Führung der Pedikelschraube 2 zu der Verbindungsstelle 9 an dem Knochen 5 ausgebildet, wie dies weiter unten ausführlich beschrieben ist. Darüber hinaus umfaßt die Hilfsvorrichtung 6 ein Markierungselement, im speziellen eine elektromagnetische Spule 10, die ausgebildet ist zur Bestimmung ihrer Position mit Hilfe eines elektromagnetischen Ortungsverfahrens.
In einem ersten Schritt wird die Hilfsvorrichtung 6 mit dem Knochenkörper 5 verbunden. Dazu wird das mit dem Schneidgewinde 7 versehene Ende des Grundkörpers 8, das mit einer Spitze 11 mit einer scharfen Schneidkante versehen ist, in den Knochen 5 eingedrückt. Anschließend wird durch Drehen des Grundkörpers 8 um die Drehachse 12, die zugleich auch die Längsachse des Grundkörpers 8 darstellt, das Schneidgewinde 7 in den Knochen 5 in Verbindungsrichtung 21 eingedreht, siehe 2.
Das Navigieren der Hilfsvorrichtung 6 im Körper des Patienten zum Knochen 5, genauer gesagt zu der zukünftigen Verbindungsstelle 9, und das Verbinden mit dem Knochen 5 erfolgt dabei unter Verwendung der elektromagnetischen Spule 10, welches sich vollständig im Inneren des Grundkörpers 8 befindet, und deren Meßsignale von einem Positionierungssystem (nicht abgebildet) zum Zwecke der Navigation empfangen und weiterverarbeitet werden. Somit ist eine minimal-invasive, computer-navigierte Plazierung der Hilfsvorrichtung 6 am bzw. im Knochen 5 des Patienten möglich.
Die elektromagnetische Spule 10 ist im Bereich des Schneidgewindes 7 angeordnet. Damit wird sichergestellt, daß sich die Spule 10 in oder an dem Knochengewebe 5 oder zumindest in unmittelbarer Nähe zu dem Knochengewebe 5 befindet. Dies ermöglicht eine besonders genaue Navigation der Hilfsvorrichtung 6 relativ zu dem Knochen 5, basierend auf den Spulensignalen.
Anschließend wird die Pedikelschraube 2 auf den Grundkörper 8 der Hilfsvorrichtung 6 aufgeschoben und auf diese Art und Weise schnell und äußerst präzise zu der Verbindungsstelle 9 an dem Knochen 5 des Patienten geführt, an welcher die mechanische Verbindung zwischen der Pedikelschraube 10 und dem Knochen 5 hergestellt werden soll, siehe 3. Zu diesem Zweck ist die Pedikelschraube 2 mit einer kreisrunden Längsöffnung 19 versehen, die mit dem Grundkörper 8 der Hilfsvorrichtung 6 kooperiert. An der Verbindungsstelle 9 liegt dann die Pedikelschraube 2 mit ihrem Verbindungsende 13 an dem Knochengewebe 5 des Patienten an. Wenigstens das Verbindungsende 13, vorzugsweise aber der gesamte im Knochen 5 befestigbare Teil der Pedikelschraube 2 weist ebenfalls ein Schneidgewinde 14 zur leichteren Fixierung im Knochen 5 auf, welches aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht im Detail dargestellt ist.
Aufgrund der Führung der Pedikelschraube 2 an beziehungsweise auf dem Grundkörper 8 der Hilfsvorrichtung 6 befindet sich die Pedikelschraube 2 automatisch in der gewünschten Montagelage, insbesondere kollinear zu dem Stichkanal durch das dem Knochen 5 benachbarte Gewebe entlang der Längsachse 12 der Hilfsvorrichtung 6. Mit anderen Worten ist die Pedikelschraube 2 dann derart angeordnet, daß es lediglich noch in Befestigungsrichtung 15, also in Richtung der Längsachse 12, auf den Knochen 5 zu bewegt werden muß. Hierzu dient ein entsprechendes Betätigungswerkzeug 16, welches ebenfalls auf den Grundkörper 8 aufgeschoben und auf diesem bis zur Pedikelschraube 2 verschoben werden kann, bis sich Betätigungswerkzeug 16 und das dem Verbindungsende 13 gegenüberliegenden Ende der Pedikelschraube berühren. Auch das Betätigungswerkzeug 16 weist hierzu eine Längsöffnung 20 auf. Befinden sich dann Betätigungselement 16 und Pedikelschraube 2 im Eingriff miteinander, kann – beispielsweise durch eine Drehbewegung des Betätigungsinstrumentes 16 um dessen Längsachse – die Pedikelschraube 2 betätigt, d.h. in das Knochengewebe 5 eingeschraubt werden. Die Längsachse des Betätigungselements liegt dabei auf der Längsachse 12 der Hilfsvorrichtung 6.
Die Hilfsvorrichtung 6 ist vorzugsweise so tief in das Knochengewebe 5 eingeführt, daß bei dem Einschrauben der Pedikelschraube 2 – geführt am Grundkörper 8 der Hilfsvorrichtung 6 – ein Verkanten oder ein anderes Abweichen der Pedikelschraube 2 von der gewünschten Zielrichtung ausgeschlossen ist. Vorzugsweise entspricht die Einschraubtiefe 17 der Hilfsvorrichtung 6 in dem Knochengewebe 5 mindestens der Länge 18 des Teils der Pedikelschraube 2, der sich im Montageendzustand im Knochen 5 befindet.
Nach dem Einbringen der Pedikelschraube 2 in das Knochengewebe 5 kann das Betätigungsinstrument 6 entfernt werden, siehe 4. Anschließend kann die Verbindung zwischen der Hilfsvorrichtung 6 und dem Knochen 5 wieder gelöst, die Hilfsvorrichtung 6 von dem Knochen 5 entfernt und aus dem Körper des Patienten entnommen werden, siehe 5.
Die Pedikelschraube 2 verbleibt fest und exakt fixiert an dem Knochen 5 im Patienten.
Alle in der Beschreibung, den nachfolgenden Ansprüchen und der Zeichnung dargestellten Merkmale können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination miteinander erfindungswesentlich sein.

1: Schraubendreher
2: Pedikelschraube
3: Ist-Richtung
4: Soll-Richtung
5: Knochen
6: Hilfsvorrichtung
7: Schneidgewinde
8: Grundkörper
9: Verbindungsstelle
10: Spule
11: Spitze
12: Drehachse
13: Verbindungsende
14: Schneidgewinde
15: Befestigungsrichtung
16: Betätigungswerkzeug
17: Einschraubtiefe
18: Einschraublänge
19: Längsöffnung
20: Längsöffnung
21: Verbindungsrichtung

Claims

Hilfsvorrichtung (6) zur Herstellung einer mechanischen Verbindung zwischen einem medizinischen Implantat (2) und einem Gewebeteil (5) eines Patienten, – mit einem Befestigungselement (7) zur Herstellung einer lösbaren mechanischen Verbindung zwischen der Hilfsvorrichtung (6) und dem Gewebeteil (5), – mit einem Markierungselement (10), welches ausgebildet ist zur Bestimmung seiner Position mit Hilfe eines kontaktlosen Ortungsverfahrens, und – mit einem mit dem Befestigungselement (7) verbundenen Führungskörper (8), welcher ausgebildet ist zur Führung des medizinischen Implantates (2) zu der Verbindungsstelle (9) an dem Gewebeteil (5).
Hilfsvorrichtung (6) nach Anspruch 1, bei dem das Befestigungselement (7) für eine lösbare Verbindung mit einem Knochengewebe (5) ausgebildet ist.
Hilfsvorrichtung (6) nach Anspruch 1 oder 2, bei der das Befestigungselement (7) als Schneidgewinde ausgebildet ist.
Hilfsvorrichtung (6) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei der das Markierungselement (10) in dem Bereich des Befestigungselements (7) angeordnet ist.
Hilfsvorrichtung (6) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem das Markierungselement (10) ausgebildet ist zur Bestimmung seiner Position mit Hilfe eines elektromagnetischen Ortungsverfahrens.
Hilfsvorrichtung (6) nach Anspruch 5, bei dem das Markierungselement (10) eine elektromagnetische Spule ist.
Hilfsvorrichtung (6) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei der der Führungskörper (8) derart ausgebildet ist, daß das medizinische Implantat (2) auf den Führungskörper (8) aufgeschoben und auf diesem in Richtung Verbindungsstelle (9) verschoben werden kann.
Hilfsvorrichtung (6) nach Anspruch 7, bei der der Führungskörper (8) zur Führung eines medizinischen Implantates (2) in Form einer Pedikelschraube ausgebildet ist.
Hilfsvorrichtung (6) nach Anspruch 7 oder 8, bei der der Führungskörper (8) derart ausgebildet ist, daß zusätzlich zu dem medizinischen Implantat (2) ein Werkzeug (16) zur Betätigung des medizinischen Implantats (2) auf den Führungskörper (8) aufgeschoben und auf diesem in Richtung Verbindungsstelle (9) verschoben werden kann.
Medizinisches Implantat (2), ausgebildet zur Herstellung einer mechanischen Verbindung mit einem Gewebeteil (5) eines Patienten, mit einem Führungselement (19), welches zur Kooperation mit dem Führungskörper (8) einer Hilfsvorrichtung (6) nach einem der Ansprüche 1 bis 9 ausgebildet ist.
Verfahren zur Herstellung einer mechanischen Verbindung zwischen einem medizinischen Implantat (2) und einem Gewebeteil (5) eines Patienten, mit den Schritten: – Bestimmen der Position des Markierungselements (10) einer Hilfsvorrichtung (6) nach einem der Ansprüche 1 bis 9 mit Hilfe eines kontaktlosen Ortungsverfahrens, – Navigieren der Hilfsvorrichtung (6) zu der Verbindungsstelle (9) an dem Gewebeteil (5), – Herstellung einer lösbaren mechanischen Verbindung zwischen einer Hilfsvorrichtung (6) und dem Gewebeteil (5), – Führen des medizinischen Implantates (2) zu der Verbindungsstelle (9) an dem Gewebeteil (5) mit Hilfe des Führungskörper (8) der Hilfsvorrichtung (6), und – Herstellen der mechanischen Verbindung zwischen dem medizinischen Implantat (2) und dem Gewebeteil (5) durch Betätigen des medizinischen Implantates (2).
Verfahren nach Anspruch 11, mit den weiteren Schritten: – Lösen der mechanischen Verbindung zwischen der Hilfsvorrichtung (6) und dem Gewebeteil (5), und – Entfernen der Hilfsvorrichtung (6).