DE102008010358A1

DE102008010358A1 - Dynamische Stabilisierungsvorrichtung

Info

Publication number: DE102008010358A1
Application number: DE200810010358
Authority: DE
Inventors: Holger Jenker; Martin Kammerer; Melanie Klein
Original assignee: Jenker Holger Dipl-Ing (fh)
Current assignee: Jenker Holger Dipl-Ing (fh)
Priority date: 2008-02-16
Filing date: 2008-02-16
Publication date: 2009-08-20
Also published as: WO2009100931A2; WO2009100931A3

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Korrektur und dynamischen Stabilisierung von Knochen oder Knochenfragmenten, insbesondere Rückenwirbelkörpern, wobei ein geschlossenes modular individualisierbares System zur Unterstützung bzw. Einschränkung der Flexion, Extension, Seitneigung und Rotation eingesetzt wird.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Korrektur und dynamischen Stabilisierung von Knochen oder Knochenfragmenten, insbesondere Rückenwirbelkörpern.
Stand der Technik
Bei der Behandlung von Bandscheibendefekten ist die operative Entfernung der defekten Bandscheibe und die Versteifung des Bandscheibenzwischenraums mit den beiden Wirbelkörpern eine bekannte Methode. Dies führt jedoch zu dem Resultat, dass die an den versteiften Abschnitt angrenzenden Segmente der Wirbelsäule unnatürlich belastet werden und keine Beweglichkeit mehr im entsprechenden Wirbelsäulensegment besteht. Eine weitere Methode ist nach der Entfernung der Bandscheibe eine Bandscheibenprothese in den Zwischenwirbelraum zu setzen. Jedoch ist eine Simulierung der Eigenschaften einer natürlichen Bandscheibe noch unbefriedigend.
Der Stand der Technik zeigt, dass die Vorteile von dynamischen Wirbelsäulenstabilisierungen zunehmend bekannter werden. Aus diesem Grund haben bereits verschiedene Erfinder solche Systeme entwickelt und offengelegt. Diese Erfindungen unterliegen jedoch Nachteilen, die anhand folgender Beispiele dargestellt werden.
Die Erfindung gemäss der Europäischen Patentschrift EP 0 669 109 B1 will benachbarte Wirbelsegmente dynamisch stabilisieren. Hierbei wird für die Zugkräfte ein Band und für die Druckkräfte ein Kunststoffkissen eingesetzt. Jene Erfindung weist jedoch den Nachteil auf, dass das System ein teueres Band enthält, die Variation der Vorspannung auf das Band zu biomechanisch nicht reproduzierbaren Verhältnissen führt und die Implantation aufwendig ist und lange dauert. Außerdem lässt das Band bei der Ausführung der Flexion keinen Längenzuwachs zu, so dass das System bezüglich dieses Freiheitsgrads der Wirbelsäule keine Dynamik aufweisen kann. Auch kann es keine Scher- oder Biegekräfte aufnehmen. Des weiteren limitiert die Verwendung von monoaxialen Pedikelschrauben ferner die Anwendung dieser Stabilisierungseinrichtung.
In EP 1 188 416 A1 wird ein System beschrieben, das anstelle von monoaxialen Pedikelschrauben polyaxiale Pedikelschrauben verwendet.
Die Erfindung gemäss der Europäischen Patentschrift EP 1 364 622 B1 möchte Wirbelkörper auch mit flexiblen paarweisen Längsstäben verbinden. Gegenstand jener Erfindung ist, ein Verbindungselement, bestehend aus einem biokompatiblen Kunststoff, das um jede Achse seines Querschnitts elastisch biegsam ist. Fixiert wird dieses Verbindungselement durch Aufnahmen von Schraubenköpfen, die eine strukturierte Oberfläche aufweisen. Dadurch greift die Struktur der Aufnahme formschlüssig in die Struktur des Verbindungselements ein. Diese Erfindung weist jedoch den Nachteil auf, dass das Verbindungselement im Zug- und im Druckbereich gleiche Kennlinien aufweist. Auf diese Weise kann entweder den biomechanischen Ansprüche der Flexion oder der Extension gerecht werden.
In DE 10326517 wird ein System beschrieben, bei dem zusätzlich eine Seele im Kern des Verbindungselements vorgesehen ist.
Aufgabenstellung
Es ist die Aufgabe der Erfindung eine dynamisch wirkende Stabilisierungseinrichtung, insbesondere für benachbarte Wirbel bereitzustellen, die nach ihrer Implantation eine starke Annäherung an die physiologischen Bewegungsmöglichkeiten der gesunden Wirbelsäule gewährleistet.
Die Aufgabe wird gelöst durch eine Stabilisierungseinrichtung gemäß Patentanspruch 1. Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben. Insbesondere ist gemäß der vorliegenden Erfindung ein geschlossenes modular individualisierbares System zur Unterstützung bzw. Einschränkung der Flexion, Extension, Seitneigung und Rotation von benachbarten Wirbelkörpern, d. h. insgesamt sechs Freiheitsgraden von Wirbelkörpern, vorgesehen.
Ausführungsbeispiel
Weitere Merkmale und Zweckmäßigkeiten ergeben sich aus der Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der dargestellten Figuren. Von den Figuren zeigen:
1 das geschlossenen Systems in Ansicht von lateral;
2 das geschlossenen Systems in Ansicht von posterior;
3 eine perspektivische Ansicht des geschlossenen Systems ohne biokompatiblen Schlauch;
4 eine schematische Darstellung zweier symmetrisch zur Längsachse der Wirbelsäule an dieser befestigten Implantate;
5 eine Draufsicht auf 4;
6 den Schnitt A-A durch 4;
7 eine detaillierte Darstellung des Verbindungselements aus 3;
8 den Schnitt B-B durch 7; und
9 den Schnitt C-C durch 7.
In der 1 und 2 ist ein geschlossenes System (1), bestehend aus einem biokompatiblen Schlauch (2) und einem geschlossenem Ende (3) in posteriorer und lateraler Blickweise auf die Wirbelsäule dargestellt. Dieses geschlossene System (1) dient zum Schutz eines innenliegend verlaufenden Verbindungselementes (4), welches in 3 dargestellt wird und Teil einer dynamischen Stabilisierungsvorrichtung ist.
Wie insbesondere aus der 4–6 ersichtlich ist, weist die Stabilisierungsvorrichtung zum Stabilisieren von mindestens zwei benachbarten Wirbeln (V) mindestens zwei Pedikelschrauben (5) auf, die sowohl polyaxial, als auch monoaxial ausgebildet sein können, und ein diese verbindendes Verbindungselement (4). Die nur schematisch dargestellten Pedikelschrauben (5) weisen ein Schraubenelement mit einem Gewindeschaft mit einem Knochengewinde (9) auf, das mit einem Aufnahmeteil (6) verbunden ist.
Ferner ist ein auf das Aufnahmeteil (6) aufschraubbares Verschlussteil (7) vorgesehen, dessen Innengewinde mit dem Außengewinde des Aufnahmeteils (6) zusammenwirkt.
Die Pedikelschrauben (5) beinhalten außerdem ein Klemmstück (8), welches so ausgebildet ist, dass es in das Verschlussteil (7) der Aufnahme passt, so dass das Verbindungselement (4) fest in dem Aufnahmeteil (6) verankert werden kann und einer Verschiebung in Axialrichtung vorgebeugt wird. Außerdem kann das Verbindungssystem (4) mittels sogenannter Top-Loading-Technik am Wirbelkörper angebracht werden.
Das Verbindungselement (4) besteht, wie in 7–8 dargestellt ist, aus mehreren zusammenwirkenden Federelementen, die Unterschiede in den Materialeigenschaften und Querschnitten, insbesondere in ihrer Zug-, Druck- und Biegesteifigkeit aufweisen. Diese setzen sich aus einem Hauptfederelement (10) und einer im Inneren des Federelements freiliegenden Seele (12) zusammen. Beispielsweise kann die dargestellte Seele (12) und das sie umgebende Hauptfederelement (10) aus einem aus einem Werkstoff mit Federeigenschaft bestehen. Um ein Verschieben der Seele (12) quer zum Hauptfederelement (10) zu verhindern, wird die Seele (12) durch ein umliegendes Distanzrohr (13), das je nach Querschnitt der Seele (12) gewählt wird, geführt.
Die Seele (12) wird beispielsweise durch einen Einhängepunkt (14) einseitig fixiert, so dass sie freiliegend ist und bei Zug- und Druckbewegung ein Längenzuwachs bzw. eine Längenabnahme der Verbindung zwischen mindestens zwei benachbarten Wirbeln (V) ermöglicht. Sie kann über beliebig viel Wirbelkörper freiliegend sein, um die Biege- und Scherkräfte zu übernehmen.
Das Hauptfederelement (10) weist einen Hohlraum (16), in dem die freiliegende Seele (12) verläuft, und eine beispielsweise durch Laser- oder Wasserstrahlbearbeitung oder durch Stanzen eingebrachte Geometrie (11) auf. Durch diese Geometrie (11) erhält das Hauptfederelement (10) die Eigenschaft für Zug und Druck unterschiedliche Kennlinien zu erhalten. Sie kann sowohl in ihrer Kontur als auch in ihrer Teilung beliebig sein. Die unterschiedliche Druck- und Zugcharakteristik wird dadurch ermöglicht, dass durch das gewählte Bearbeitungsverfahren ein Teil des Querschnitt des Hauptfederelements (10) durchtrennt wird, so dass bei Zug nur der Teil des Materials (17) beansprucht wird, der nicht durchtrennt wurde. Auf Druck wird jedoch nach wie vor der komplette Querschnitt des Materials beansprucht. Dies wird in 9 dargestellt. Die durch das gewählte Bearbeitungsverfahren erhaltene Aussparung kann durch einen Spacer (15) ausgefüllt werden, so dass die Zugcharakteristik ohne Leerwegeffekt in die Druckcharakteristik übergeht.
Es sei an dieser Stelle auch noch erwähnt, dass das Verbindungselement (4) individualisierbar für den jeweiligen Patienten ist. Sowohl das Hauptfederelement (10), als auch die innen verlaufende freiliegende Seele (12) sind in ihrer Materialeigenschaft und ihrem Querschnitt veränderbar. Die individuelle Geometrie (11) und die Teilung der Geometrie des Hauptfederelements können durch ein bestimmtes Bearbeitungsverfahren auf den jeweiligen Körperbau und die Indikation angepasst werden. Die im Hauptfederelement (10) verlaufende Seele (12) kann auch vorgeformt werden, um eine Vorspannung je nach Indikation zu erreichen.
Des weiteren kann die Seele (12) bei Bedarf minimalinvasiv entnommen werden, geändert und ausgetauscht werden und wieder in eingesetzt werden.

1: geschlossenes System
2: Kunststoffschlauch
3: geschlossenes Ende
4: Verbindungselement
5: Pedikelschraube
6: Aufnahmeteil
7: Verschlussteil
8: Klemmstück
9: Knochenschraube
10: Hauptfederelement
11: individuelle Zug-/Druckgeometrie
12: Seele
13: Distanzrohr
14: Einhängepunkt
15: Spacer
16: Hohlraum
17: Zugzone
V: Wirbel
B: Bandscheibe

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

- EP 0669109 B1 [0004]
- EP 1188416 A1 [0005]
- EP 1364622 B1 [0006]
- DE 10326517 [0007]

Claims

Vorrichtung zur Korrektur und dynamischen Stabilisierung von Knochen oder Knochenfragmenten, insbesondere Rückenwirbelkörpern, dadurch gekennzeichnet, dass ein geschlossenes System (1) zur dynamischen Stabilisierung der Flexion, Extension, Seitneigung und Rotation von benachbarten Wirbelkörpern eingesetzt wird.
Dynamische Stabilisierungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das System (1) aus verschiedenen zusammenwirkenden Federelementen besteht.
Dynamische Stabilisierungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das System (1) ein Hauptfederelement (4, 10) aufweist, das für Zug und Druck unterschiedliche Kennlinien aufweist.
Dynamische Stabilisierungsvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Hauptfederelement (4, 10) Werkstoffeigenschaften und eine Grundgeometrie besitzt, so dass es individualisierbar für verschiedene Feder- und Führungseigenschaften ist.
Dynamische Stabilisierungsvorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Hauptfederelement (4, 10) eine Geometrie (11) besitzt, so dass es individualisierbar für verschiedene Zug- und Druckeigenschaften ist.
Dynamische Stabilisierungsvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Geometrie (11) des Hauptfederelements (4, 10) auf den Körperbau und die jeweilige Erkrankung durch Laserbearbeitung, Wasserstrahlschneiden oder Stanzen anpassbar ist.
Dynamische Stabilisierungsvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Geometrie (11) des Hauptfederelements (4, 10) für den Zug- und Druckbereich beliebige Kontur und Teilung aufweist.
Dynamische Stabilisierungsvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Hauptfederelement (4, 10) mindestens eine Aussparung aufweist.
Dynamische Stabilisierungsvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Aussparung durch ein Füllstück oder einen Spacer (15) ausgefüllt ist, so dass die Zugcharakteristik ohne Leerwegeffekt in die Druckcharakteristik übergeht.
Dynamische Stabilisierungseinrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Hauptfederelement (4, 10) ein über mehrere Wirbelkörper verlaufendes Element (12) vorgesehen ist, das die Biege- und Scherkräfte übernimmt.
Dynamische Stabilisierungsvorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das über mehrere Wirbelkörper verlaufende Element (12) einstückig ausgebildet ist und geeignet ist, an jeder beliebigen Stelle fest gelagert zu sein.
Dynamische Stabilisierungsvorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das einstückige über mehrere Wirbelkörper verlaufende Element (12) in einem ersten Bereich fixiert und in einem zweiten Bereich frei, aber geführt ist.
Dynamische Stabilisierungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das über mehrere Wirbelkörper verlaufende Element (12) eine Seele bildet, die je nach Indikation durch Geometrie und Vorspannung ergonomisch anpassbar ist.
Dynamische Stabilisierungsvorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass das über mehrere Wirbelkörper verlaufende Element (12) in das Hauptfederelement (4, 10) nachträglich, nach Einbau des Gesamtsystems, einsetzbar ist, und zwar je nach Gesundheitsverlauf entsprechend in stärkerer oder schwächerer Ausführung.
Dynamische Stabilisierungsvorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass das in das Hauptfederelement (4, 10) einzubringende Element (12) bei stärkerer oder schwächerer Ausführung einen entsprechend unterschiedlichen Querschnitt besitzt.
Dynamische Stabilisierungsvorrichtung nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass das in das Hauptfederelement (4, 10) einzubringende Element (12) durch eine minimalinvasive Operation nachträglich austauschbar ist.
Dynamische Stabilisierungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das System (1) von einem biokompatiblen Schlauch (2) dicht umhüllt ist.
Dynamische Stabilisierungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung mittels sogenannter Top-Loading-Technik am Wirbelkörper anbringbar ist.
Dynamische Stabilisierungsvorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass das Hauptfederelement (4, 10) als Verbindungselement (4) dient und mittels Knochenverankerungselementen (5) am Wirbel anbringbar ist, die eine polyaxiale oder monoaxiale Eigenschaft aufweisen.
Dynamische Stabilisierungsvorrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass sie durch minimalinvasive Operation anbringbar ist.
Dynamische Stabilisierungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein auf das Hauptfederelement (10) aufsteckbarer und wieder abziehbarer, einziehbarer Aufsteckkopf vorgesehen ist, so dass das geschlossene System (1) mittels eines Durchschiebeffekts einziehbar ist.
Dynamische Stabilisierungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das geschlossene System (1) einen Endloseffekt aufweist, welcher ein Ausrichten oder ein Vorspannen der Wirbel ermöglicht.
Dynamische Stabilisierungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass das über mehrere Wirbelkörper verlaufende Element (12) vorgeformt ist, um durch die dadurch erreichte Vorspannung die Haltung zu korrigieren.
Dynamische Stabilisierungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass das über mehrere Wirbelkörper verlaufende Element (12) in ein anpassbares Distanzrohr (13) eingebettet ist.
Dynamische Stabilisierungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass das Hauptfederelement (4, 10) im wesentlichen rohrförmig ist und eine Vielzahl von im wesentlichen identischen, im wesentlichen M-förmigen Aussparungen aufweist, die in Axialrichtung des Hauptfederelements (4, 10) geradlinig ausgerichtet angeordnet sind.