DE102010041226A1 - Knochenverankerungseinrichtung - Google Patents

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Dr. Liljenqvist Ulf
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Abstract

Knochenverankerungseinrichtungen zur Verbindung und Stabilisierung von Wirbelkörpern erreichen oft eine nur ungenügende Verankerungsstabilität im Knochen. Insbesondere bei dauerhafter Belastung (wie bei der nichtfusionierenden Stabilisierung) oder bei Patienten mit Osteoporose kommt es häufig zu Schraubenlockerungen. Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Erhöhung der Verankerungsstabilität um das Auslockern der Schrauben zu verhindern. Dies wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, indem die Pedikelschraube einen Mechanismus besitzt, welcher es erlaubt dass sich das distale und/oder proximale Schraubenende an einer harten, kortikalen Wand im Wirbelkörper abstützt und damit eine axiale Vorspannung aufbaut die sowohl einer Zug- und Druckbelastung als auch einer Winkelbewegung der Schrauben entgegenwirkt.

Description

  • Technisches Gebiet
  • Die Erfindung betrifft eine Knochenverankerungseinrichtung die vorzugsweise zur Stabilisierung der Wirbelsäule implantiert werden kann. Die Verankerungseinrichtung besitzt einen Mechanismus, der es erlaubt, dass sich das Implantat an mindestens einem kortikalen Bereich abstützt und in Längsrichtung verspannen lässt.
  • Kurzbeschreibung der Erfindung
  • Osteoporose gehört zu einer der zehn wichtigsten Erkrankungen und geht mit der Knochendichteabnahme der Wirbelsäule einher. Durch die reduzierte Festigkeit des Knochens ist die Festigkeit einer Knochenverankerung und damit eine Stabilisierung mit Hilfe von Implantaten erheblich erschwert. Die hier vorgestellte Erfindung betrifft eine Verankerungseinrichtung die vorzugsweise zur Stabilisierung der Wirbelsäule implantiert werden kann. Die Verankerungseinrichtung besitzt dazu mindestens einen Mechanismus mit Spreizelementen, die dazu benutzt werden insbesondere eine axiale Vorspannung der Verankerungseinrichtung innerhalb des Wirbelkörpers oder innerhalb des Pedikels zu generieren. Diese Vorspannung erhöht die Verankerungsstabilität da die Abstützung, im Gegensatz zu den bekannten Pedikelschrauben, nicht in Umfangsrichtung sondern in Längsrichtung gegen harte, kortikale Knochenschichten erfolgt.
  • Stand der Technik
  • Osteoporose ist durch die Abnahme der apparenten Knochendichte gekennzeichnet und hat damit eine Reduktion der strukturellen Integrität des Knochens zur Folge. Die klinische Herausforderung bei der operativen Stabilisierung einer derartigen Wirbelsäule besteht in der stabilen Verankerung von Implantaten, die aufgrund der reduzierten Knochendichte oft eine unzureichende Festigkeit aufweist. Wird beispielsweise eine Pedikelschraube in einen osteoporotischen Wirbel eingeschraubt und in Kombination mit einem dorsalen Implantatsystem verbunden, ergibt sich aufgrund der Biegebelastung eine Auslenkung des distalen Endes der Pedikelschraube.
  • Aus den Anmeldungen ( WO0126568A1 1999; WO2009047630A2 2007) ist bekannt, dass Pedikelschrauben zur Verbesserung der Haltbarkeit im Wirbel mit Knochenzement augmentiert werden können. Dabei wird der Zement im flüssigen Zustand in die Spongiosa des Wirbels injiziert. Nach Aushärtung des Zementblocks bietet er der Pedikelschraube, neben dem Pedikel, ein weiteres Auflager das die Stabilität gegenüber Schraubenhebelbewegungen erhöht (Schultheiss 2002). Die Zementinjektion birgt jedoch zahlreiche Risiken (unerwünschte Zementaustritte in Spinalkanal, Bandscheibe und das Gefäßsystem, Nekrotisierung durch hohe lokale Reaktionstemperaturen, Korrosion zwischen Implantat und Röntgenkontrastmittelbeimengung). Besonders hervorzuheben ist, dass der Knochenzement irreversibel im Wirbel verbleibt und eine gegebenenfalls notwendige Revision erheblich erschwert wird.
  • Aus ( EP0567423B1 1992; US6668688B2 2001) sind zementfreie Knochenverankerungseinrichtungen bekannt, die so ausgestaltet sind, dass sie ihren Durchmesser nach der Implantation im Knochen vergrößern. Aus biomechanischen Studien ist bekannt, dass sie in der Lage sind die Auszugsfestigkeit signifikant zu erhöhen, da sie im verspannten Zustand einen größeren Durchmesser als der Pedikel bzw. als die Insertionsöffnung besitzen (Wan 2010). Stellenweise wird von den expandierbaren Pedikelschrauben eine vergleichbare Auszugsfestigkeit wie bei zementaugmentierten Pedikelschrauben berichtet (Bostan 2009). Des Weiteren werden implantierbare Dübel erwähnt ( US4011602A 1975; EP0194409B1 1985; US5713904A 1997; US2008221624A1 2005; WO2009120969A2 2008; WO2009155577A2 2008), welche expandierbare Mechanismen besitzen. Ein Dübel verbessert die Verbindung jedoch nur, wenn die Wandung bzw. das Material wogegen sich der Dübel drückt, eine entsprechende Gegenkraft aufbringen kann. Im osteoporotischen Wirbelkörper ist eine wirksame Fixierung mit Mechanismen die eine Aufspreizung in Umfangsrichtung vorsehen nicht möglich, da die Knochendichte der umgebenden Spongiosa sehr niedrig ist.
  • In der Literatur wurde die Stabilität bzw. Festigkeit der hier erwähnten Systeme im Knochen überwiegend durch Ausreißversuche beschrieben (Bullmann 2010). Diese können die physiologische Lastsituation der Verankerungseinrichtung am und im Knochen nur unzureichend abbilden, da die dorsalen Stabilisierungssysteme vornehmlich eine Biegebelastung an den Pedikelschrauben produzieren (Waits 2009). Dies scheint der Grund zu sein warum bisher entwickelte Implantatsysteme auf ihre axiale Auszugsfestigkeit hin optimiert wurden. In neueren Studien konnte jedoch gezeigt werden, dass durch eine kurzzeitig zyklische Biegebelastung der Verankerungseinrichtungen die axiale Auszugsfestigkeit reduziert werden kann (Burval 2007).
  • Zusammengefasst verfolgten alle bisher vorgestellten Verankerungseinrichtungen das Ziel, entweder die Festigkeit durch die Verwendung von Knochenzement zu steigern, oder den Durchmesser der Schraube zu vergrößern um eine radiale Klemmung im Pedikel oder Wirbelkörper zu erzeugen. Eine effektive Klemmstelle kann sich durch eine Durchmesservergrößerung jedoch nur im Pedikel bilden, da die Knochendichte im osteoporotischen Wirbelkörper hierfür zu gering ist. Zur effektiven Abstützung der Biegebelastung werden zwei Auflager benötigt, wobei der Pedikel als eine erste Lagerstelle anzusehen ist. Ein zweites mechanisches Auflager am distalen Ende des Knochenankers ist bisher nicht bekannt. Die Zementaugmentierung von Verankerungseinrichtungen bietet zwar eine Möglichkeit zur Schaffung eines solchen zweiten Auflagers, ist aber von zahlreichen Risiken begleitet. Deshalb erscheint es als erstrebenswert, eine Verankerungseinrichtung bereitzustellen die am distalen Ende einen weiteren Lagerpunkt erzeugt ohne primär auf eine radiale Aufweitung und Verankerung in der Spongiosa als Verankerungsmechanismus zu setzen. Dies könnte prinzipiell durch eine bikortikale Verschraubung gelöst werden. Ein Beispiel einer bikortikalen Abstützung wurde in ( EP1050276B1 1999) beschrieben, wobei diese Methode einen ventralen Zugang benötigt. Dieser Zugang und die Durchdringung des Wirbelkörpers nach ventral ist in den meisten Fällen jedoch nicht erwünscht bzw. führt zu einem hohen Risiko für den Patienten durch die davorliegende Aorta und Vena Cava.
  • Technische Aufgabe
  • Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht daher in der Bereitstellung eines Implantats das sich im Knochen, insbesondere im osteoporotischen Wirbelkörper, fest zu verankern vermag. Dazu soll sich die Verankerungseinrichtung zwischen mindestens zwei kortikalen Abschnitten im Wirbel axial verspannen lassen, so dass wenigstens zwei Lagerpunkte entstehen, die der Verankerungseinrichtung eine höhere Stabilität gegenüber einer Biegebelastung bieten. Des Weiteren gilt es die Verankerungseinrichtung so auszugestalten, dass sie einfach implantierbar und vor allem revidierbar ist.
  • Technische Lösung
  • Die Aufgabe wird dadurch gelöst, indem die Verankerungseinrichtung eine axiale Spannung zwischen mindestens einer kortikalen Wand des Wirbels erzeugt. Dies kann dadurch erreicht werden, dass zum einem die Verankerungseinrichtung bis zur anterioren Wirbelkante reicht, dort mit Hilfe einer Spreizvorrichtung eine anteriore Abstützfläche produziert, und posterior der Pedikel verwendet und beide Stützflächen bzw. -Punkte miteinander verspannt werden. Zum anderen kann eine bikortikale Verspannung direkt am Pedikel erzeugt werden, indem hier ein distales Spreizelement gegen eine Hülse verspannt wird. Die Hülse ist dadurch gekennzeichnet, dass sie die Gegenspannung entweder über einen Kragen oder das Knochengewinde aufbringt. Des Weiteren kann die Festigkeit der Verbindung zum Knochen mit der Verankerungseinrichtung (insbesondere gegen eine Verdrehung) erhöht werden, indem Elemente aus dem Schraubenschaft in die umgebende Spongiosa ausgefahren werden.
  • Vorteilhafte Wirkungen
  • Vorteilhaft bei der vorliegenden Erfindung ist, dass das erfindungsgemäße Implantat einen signifikanten Stabilitätsgewinn im Vergleich zu anderen Verankerungseinrichtungen erzielt, insbesondere bei osteoporotischem Knochen. Die zusätzliche Abstützung und die gleichzeitige axiale Verspannung reduzieren die Anfälligkeit der Verankerungseinrichtung gegenüber Lockerungen. Die hier vorgestellte Verankerungseinrichtung erlaubt die zementfreie Versorgung der osteoporotischen Wirbelsäule, so dass von einer geringeren Schädigung der Knochensubstanz ausgegangen werden kann, da das Trabekelnetzwerk erhalten bleibt. Zudem kann das erfindungsgemäße Implantat aus einem Wirbel leicht und vollständig wieder entfernt werden.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungsfiguren
  • zeigt die implantierbare Erfindung zur Fixierung eines Wirbels.
  • beschreibt die erste Ausführungsvariante der Erfindung am Beispiel einer verspannbaren Pedikelschraube.
  • erklärt den Spreizmechanismus.
  • zeigt eine zweite Ausgestaltungsmöglichkeit und die Verwendung einer Druckfeder für das Aufrechterhalten der axialen Vorspannung.
  • illustriert eine Möglichkeit der bikortikalen Abstützung einer Pedikelschraube am Pedikel.
  • zeigt eine weitere Ausgestaltungsform der Pedikelschraube, wobei die Verspannung der Schraube im Wirbelkörper und im Pedikel kombiniert wird.
  • zeigt die Implantationsreihenfolge der in gezeigten Ausführungsvariante.
  • stellt eine Modifikation der in gezeigten Ausführungsvariante dahin gehend, dass die Pedikelschraube ihre Länge adaptieren kann, dar.
  • zeigt eine weitere Modifikation der vorherigen Ausführungsform.
  • stellt die fünfte Ausgestaltungsform der verspannbaren Pedikelschraube dar.
  • zeigt eine Modifikation der in gezeigten Ausgestaltungsform.
  • Beschreibung der Ausführungsarten
  • Die technischen Lösungen sind nachfolgend oft beispielhaft beschrieben. Dies soll als Mittel zur Erläuterung des zugrundeliegenden Gedankens aufgefasst und nicht als auf die jeweilige konkrete Darstellung beschränkt verstanden werden.
  • Das erfindungsgemäße Implantat (2), in der weiteren Beschreibung auch Pedikelschraube genannt, kann in einen Wirbel (1) implantiert werden ( ). Die Pedikelschraube (1) besteht aus einer distalen (10), einer mittleren (20) und einer proximalen Komponente (30), wobei an der proximalen Komponente wenigstens ein Kopfteil (40) befestigt ist, der dazu dient die Schraube mit einer dorsalen Komponente zu verbinden. Diese dorsale Komponente dient zur Anbindung an ein Verbindungselement, z. B. einen Stab. Der Schraubenkopf (40) wird in den folgenden Ausführungen variiert, um gleichzeitig eine polyaxiale und monoaxiale Anbindungsvariante zu zeigen. Auf die Funktion und Ausgestaltung des Schraubenkopfes (40) wird in der folgenden Beschreibung nicht näher eingegangen. Des Weiteren kann die Pedikelschraube eine Durchgangsbohrung (50) zur Applikation über einen Führungsdraht und/oder zur Aufnahme von Komponenten eines Spreizmechanismus enthalten. Die Hauptkomponenten können so ausgestaltet sein, dass sie miteinander kombinierbar und/oder austauschbar sind. Zur Aufrechterhaltung einer dauerhaften Vorspannung kann wenigstens eine der Komponenten einen elastisch deformierbaren Teil (z. B. 3101, 419, 6160) beinhalten. Diese Komponente fungiert als Feder die eine Vorspannkraft speichern und etwaige Änderungen der Einschraubtiefe der Pedikelschraube ausgleichen kann. Verspannt wird die Pedikelschraube zwischen der anterioren (101) und posterioren Wirbelkörperkante (102).
  • In einer ersten Ausführung (3) besteht die Pedikelschraube aus einem Schraubenschaft (320), welcher zum proximalen Schraubenschaft (330) übergeht, einem Schraubenkopf (340) und einer zentralen Durchgangsbohrung (350). Die Pedikelschraube (3) ist dadurch gekennzeichnet, dass sie eine distale Abstützvorrichtung (310) besitzt ( ). Die distale Abstützvorrichtung (310) beinhaltet Spreizelemente (3101) ( ). Die Spreizelemente (3101) können durch geeignete Vorbehandlung so eingestellt sein, dass sie das Bestreben haben sich in Umfangsrichtung auszubreiten, was jedoch von einer Verschlusskappe (311, 312, 313) zur Implantation zunächst verhindert wird. Die Spreizelemente (3101) können an deren Enden eine Kontur (3102) z. B. einen Hinterschnitt beinhalten, so dass die Verschlusskappe (311, 312, 313) die Spreizelemente (3101) zusammenhalten kann. Die Verschlusskappe (312) kann mit zusätzlichen Profilaufsätzen (3112) versehen sein, die die Aufgabe haben die Verschlusskappe (312) vor einer Eigenrotation zu sichern wenn die Verschlusskappe (312) axial vorgespannt oder im Rahmen einer Revision entfernt wird. Der Kopf der Verschlusskappe (3113) kann sich zusätzlich zu den Spreizelementen (3101) an der anterioren Wirbelkante (101) abstützen. Dazu kann die Oberfläche bzw. der gesamte Verschlusskappenkopf (311, 312, 313) so gestaltet sein, dass er eine erhöhte Reibung aufweist und gleichzeitig eine große Anpressfläche ermöglicht. Die erhöhte Reibung bzw. ein Einwachsen des Verschlusskappenkopfes (313) und/oder der Spreizelemente (3101) kann beispielsweise durch eine poröse Beschichtung, Aufrauhung, oder eine Beschichtung mit osteokonduktiven bzw. osteoinduktiven Materialien wie (Tri)Kalziumphosphat, Hydroxilapatit, BMP oder RGD erreicht werden. In der Verschlusskappe (z. B. 313) befindet sich eine Verbindungsstelle (3115), an welcher ein Verbindungsstab (352) fixiert ist. Der Verbindungsstab ist in einer Verbindungshülse (351) gelagert und am proximalen Ausgang der Pedikelschraube frei zugänglich. Die Verbindungshülse (351) ist mit der distalen Abstützvorrichtung (310) fest verbunden und in der Durchgangsbohrung (350) der Pedikelschraube (3) drehbar gelagert. Bei der Implantation wird die Pedikelschraube (31) zuerst in den Wirbel implantiert ( ). Anschließend (32) wird der Verbindungsstab (352) in die Verbindungshülse (351) gesteckt und mit der Verschlusskappe (311) z. B. durch ein Gewinde verbunden (3115). Nun wird der Verbindungsstab in die anteriore Richtung geschoben, so dass sich die Verschlusskappe von den Spreizelementen (3101) löst und diese freigibt. Die Spreizelemente (3101) entfalten sich (33) aufgrund ihrer Eigenspannung bzw. aufgrund einer tieferen Insertion der Pedikelschraube (3) in anteriorer Richtung. Wird eine Zugkraft am Verbindungsstab (352) appliziert, kann die damit verbundene Kappe (3115) außerdem zur Aufspreizung der Spreizelemente (3101) genutzt werden (Darstellung 34 in ). Hier kann die zusätzliche Verwendung von Profilaufsätzen (3112) zur Rotationshemmung dienlich sein. Als Alternative zur in (31) gezeigten Implantationssequenz kann die distale Abstützvorrichtung (310) zunächst ohne den proximalen Schraubenschaft (330) eingebracht und geöffnet werden. Anschließend folgt das Einschrauben des proximalen Schraubenschafts (330) über die Verbindungshülse (351). Das Einschrauben des Schraubenschafts (330) kann damit gleichzeitig zur Einstellung der Vorspannung der Pedikelschraube (3) verwendet werden.
  • In einer zweiten Variante besteht die Pedikelschraube (4) aus einer distalen Abstützvorrichtung (410) mit Spreizelementen (4101), einem mittleren Schaftbereich (420), einem proximalen Schaftbereich (430), einem Schraubenkopf (440) und einer Durchgangsbohrung (450) ( ). Generell ist diese Ausführung ähnlich der vorher beschriebenen Pedikelschraube (3). Es besteht ein Unterschied im mittleren Bereich des Schraubenschafts (320–420). Der mittlere Schraubenschaft (420) benötigt kein Gewinde, da das Knochenverankerungselement bikortikal (101, 102) verspannt wird, kann jedoch eine Oberflächenmodifikation (Aufrauhung, Beschichtung) zur Osteoinduktion oder Erhöhung der Osteointegration enthalten. Das mittlere Segment (420) kann außerdem im Durchmesser reduziert werden, so dass eine geringe Dynamik oder Flexibilität des Knochenverankerungselements entsteht. Dies hat den Vorteil, dass bei einer kleinen Auslenkung des proximalen Endes der Pedikelschraube (4) das distale Ende der Schraube weniger manipuliert wird und so besser osseointegrieren kann, außerdem der Effekt des ”Stress-Shieldings” reduziert und das Anwachsen von Knochen dadurch gefördert wird. Der proximale Schraubenschaft (430) ist im Pedikel eingeschraubt. Dieser Gewindeabschnitt ist ausschlaggebend für den Halt des Knochenverankerungselements im Wirbel unter Zugbelastung und generiert das Gegenlager zur distalen Abstützung bei Biegebelastung. Alternativ zur Generierung einer axialen Vorspannung über die Biegeelastizität der Spreizelemente (4101) kann eine distale Abstützvorrichtung (410) auch über eine am Schaft (420) befindliche Feder, z. B. eine Druckfeder vorgespannt werden (419).
  • In einer dritten Ausführungsvariante der Pedikelschraube (5) wird auf eine dedizierte anteriore Abstützung (vgl. 310, 410) verzichtet, da die bikortikale Abstützung am inneren (102) und äußeren Pedikel (103) generiert wird. Diese Pedikelschraube besitzt im Wesentlichen einen mittleren (520) und einen proximalen (530) Schaftbereich, einen Schraubenkopf (540) und eine Durchgangsbohrung (550) ( ). Der proximale Schraubenschaft (530) besitzt eine zur Verankerung im Pedikel geeignete Oberfläche, z. B. ein Gewinde. Der mittlere Schraubenschaft (520) ist mit Spreizelementen (521) ausgestattet, welche in distaler Richtung mit einer Gewindehülse (522) verbunden sind. Am proximalen Ende besitzt der proximale Schraubenschaft einen Kragen (531), welcher dazu dient u. a. die maximale Einschraubtiefe zu definieren. Der Kragen (531) kann einerseits aus einem steifen Werkstoff (z. B. Stahl, Titan oder PEEK) gefertigt sein, zur Aufrechterhaltung einer Vorspannung bietet es sich jedoch an diesen mit einer gewissen Elastizität in Längsrichtung auszustatten. Dies kann beispielsweise durch eine Druckfeder, eine elastisches Material (z. B. PCU, Silikon) oder durch Schlitze oder tellerfederartige Schichtung entsprechender Scheiben erreicht werden. Ferner kann eine anatomische Ausgestaltung des Kragens (531), angepasst an die Grube zwischen Querfortsatz und Facettengelenk, eine Verbesserung der Stützwirkung dieser Lagerstelle bewirken. Bei der Implantation wird zuerst (51) die Pedikelschraube (5) in den Pedikel bis zum proximalen Schaftkragen (531) eingeschraubt. Das Aufspreizen der Spreizelemente (521) kann je nach Ausgestaltung z. B. durch eine Drehung des Gewindestabs innerhalb der Durchgangsbohrung (550) erfolgen, wodurch die Gewindehülse (522) in Richtung des Schraubenkopfes gezogen wird und die Spreizelemente bis zum Anliegen an die posteriore Wirbelkante (102) aufgestellt werden (52). Eine alternative feste Verbindung von Pedikelschraubenkopf (540) mit dem Gewindestab (551) einerseits, und Schraubenschaft (530) mit den Spreizelementen (521) andererseits, erlaubt die Aufspreizung durch Drehung des Kopfes (540) während der Schraubenschaft (530) im Pedikel stehen bleibt.
  • In einer vierten Ausgestaltungsvariante wird die Abstützung am Pedikel durch eine distale Verlängerung (510) des Pedikelschraubenschafts und damit eine Abstützung im Bereich des Wirbels (1) oder der anterioren Wirbelkante (101) unterstützt. Die Verlängerung (510) kann dabei entweder am Gewindestab (551) oder mit der Gewindehülse (522) verbunden sein.
  • In einer fünften Ausgestaltungsvariante besteht die Pedikelschraube (6) aus einem distalen (610), mittleren (620) und proximalen (630) Schaftbereich, sowie aus einem am proximalen Schraubenschaft (630) befindlichen Schraubenkopf (640). Des Weiteren besitzt die Pedikelschraube (6) eine zentrale Durchgangsbohrung (650) ( ). Das Hauptmerkmal dieser Pedikelschraube ist, dass hier die Ausgestaltungsvarianten (1 oder 2) und (3) mit einander kombiniert sind, um von den Vorteilen der zuvor genannten Ausgestaltungen zu profitieren. Die distale Abstützvorrichtung (610) besitzt wenigstens zwei Spreizelemente (6110), ein Lager (6111), Führungsnuten (6120) und mindestens eine Gewindehülse (6150). Die Führungsnuten (6120) haben die Aufgabe eine rotationsstabile aber translationsfähige Verbindung mit der mittleren Schraubenkomponente (620) zu schaffen, wobei in den Führungsnuten (6120) distale Führungsschienen (6210) diese Funktion erfüllen. Die mittlere Schraubenkomponente (620) hat am proximalen Ende weitere Führungsschienen (6230), welche mit der proximalen Schraubenkomponente (630) rotationssicher und translatorisch offen verbunden sind. Dort sind die Führungsschienen (6230) in proximalen Führungsnuten (6320) gelagert. Die proximale Schraubenkomponente (630) besitzt ähnlich der distalen Abstützvorrichtung (610) Spreizelemente (6310), eine Gewindehülse (6350) und einen proximalen Kragen (631). In der zentralen Durchgangsbohrung (650) befindet sich ein Verbindungsstab (651). Der Schraubenkopf (640) kann entweder mit dem Verbindungsstab (651) oder dem proximalen Kragen (631) fest verbunden sein. Der Verbindungsstab (651) besitzt vorzugsweise am distalen Ende (6511) und im mittleren Bereich (6520) ein Lager. Der Verbindungsstab (651) besitzt bevorzugt zwei Gewindebereiche (distal 6510 und proximal 6530), die gegenläufig angeordnet sind, so dass beim Verdrehen des Verbindungsstabes (651) die distale Gewindehülse (6150) weiter nach distal und die proximale Gewindehülse (6350) weiter nach proximale verschoben werden. Das distale Lager (6511 mit 6111) und das mittlere Lager (6520 mit 6250) haben die Aufgabe, dass die mittlere Schraubenkomponente (620) an der gleichen Position verbleibt, wenn die Spreizelemente am distalen bzw. proximalen Ende gleichzeitig verspannt werden und dass die Länge des Knochenankers (6) konstant bleibt. Bei der Implantation (61) wird zuerst die Pedikelschraube (6) in den Wirbel eingeschraubt ( ). Zuvor muss die korrekte Pedikelschraubenlänge bestimmt werden, damit die Spreizelemente (6110 und 6310) ihre Abstützstellen im Wirbel erreichen. Anschließend wird der Verbindungsstab (651) gedreht, so dass die distalen und proximalen Spreizelemente (6110 und 6310) aufstellt werden (62). Dabei entfernen sich gleichzeitig die Gewindehülsen (6150 und 6350) von der mittleren Schraubenkomponente (620). Die Spreizelemente werden so aufgestellt, bis eine optimale Verspannung der Pedikelschraube (6) im Wirbelkörper erreicht wird. In ist eine Modifikation dieser Ausführung dargestellt, mit welcher es möglich ist, die Pedikelschraubenlänge L der Ausführungsvariante (6a) automatisch zwischen der anterioren (101) und posterioren Wirbelkörperkante (102) anzupassen. Dabei ist die distale Abstützvorrichtung (610) über ein elastisches Element, beispielsweise eine Druckfeder (6160) mit dem Verbindungsstab (651) verbunden. Der Verbindungsstab (651) kann sich entlang der Pedikelschraubenachse zur Implantation frei bewegen. Wird die Pedikelschraube in den Wirbel geschraubt (63) erreicht die distale Abstützvorrichtung (610) noch nicht die anteriore Wirbelkörperkante (101). Eine Rotation des Verbindungsstabs (651) distrahiert die Gewindehülsen (6150 und 6350). Kommt die distale Spitze (6111) mit der anterioren Wirbelkörperkante (101) in Kontakt oder ist der maximale Verstellbereich erreicht, werden die Spreizvorrichtungen (6110 und 6310) aufgestellt und die Pedikelschraube (6a) kann sich axial verspannen. In einer weiteren Modifikation (6b) dieser Ausführungsvariante ist eine vereinfachte distale Abstützung (6110) vorgestellt, die sich durch Aufbau einer Druckkraft direkt an der anterioren Wirbelkörperkante (101) ausbreitet und abstützt ( ). Diese Ausführungsvariante der Abstützung ist distal, proximal oder an beiden Bereichen des Schraubenschafts implementierbar oder mit einem anderen axialen Aufspreizmechanismus wie zuvor beschrieben kombinierbar.
  • In einer sechsten Variante (7) können Teile des distalen (710) ( ), mittleren (720) ( ) oder proximalen (730) Schaftbereiches der Pedikelschraube so ausgestaltet sein, dass sie am Umfang eine oder mehrere Öffnungen (721) besitzen, welche in der Durchgangsbohrung (750) münden ( ). In der Durchgangsbohrung (750) der Pedikelschraube (7) befindet sich ein Stab (751), bevorzugt mit einer daran befestigten Führungshülse (752). An oder in dieser Führungshülse ist wenigstens ein Draht (753) fixiert. Zur Vermeidung einer Penetration der kortikalen Wand des Wirbelkörpers können die Drahtenden abgerundet, abgebogen oder mit Hilfe von Plättchen (754) stumpf ausgebildet sein. Die Drähte (753) können entweder durch die zentrale Durchgangsbohrung (750) oder durch die Öffnungen (721) aus dem Schaftbereich austreten. Bei der Implantation wird die Pedikelschraube (7) in den Wirbel eingeschraubt (71, 73). Als nächstes wird der Stab (751) in die distale Richtung bewegt (72, 74), was den oder die Drähte (753) durch die Öffnungen (721) oder Durchgangsbohrung (750) nach außen verschiebt. Die Drähte (753) können dabei so weit aus dem Schraubeninneren geschoben werden, bis sie an einer kortikalen Wirbelkante Halt finden. Alternativ können einzelne oder alle Drähte so vorgespannt sein, dass sich diese in radiale Richtung zum Schraubenschaft ausbreiten und so dem Schraubenschaft (730) einen erhöhten Widerstand gegen Verdrehung verleihen.
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Claims (13)

  1. Eine Knochenverankerungseinrichtung bestehend aus mindestens einer distalen (10), mittleren (20) und proximalen Schaftkomponente (30), einem Kopfteil (40) und einer Durchgangsbohrung (50), dadurch gekennzeichnet, dass an mindestens einer der Schaftkomponenten ein Spreizelement angebracht ist, welches eine Abstützung der Knochenverankerungseinrichtung primär in deren Längsrichtung erlaubt.
  2. Eine Knochenverankerungseinrichtung nach Anspruch 1, dahingehend gekennzeichnet dass sich die Abstützung durch ein Spreizelement im distalen Bereich befindet.
  3. Eine Knochenverankerungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet dass sich ein Spreizelement an einer anterioren kortikalen Wand eines Wirbelkörpers abstützt und dagegen eine Druckkraft aufbaut.
  4. Eine Knochenverankerungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet dass sich ein Spreizelement an einer posterioren kortikalen Wand eines Wirbelkörpers abstützt und dagegen eine Druckkraft aufbaut.
  5. Eine Knochenverankerungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet dass sich das Spreizelement zur besseren Lastverteilung unter Ausnutzung einer Materialvorspannung im Durchmesser vergrößern lässt.
  6. Eine Knochenverankerungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet dass sich das Spreizelement zur besseren Lastverteilung mechanisch im Durchmesser vergrößern lässt.
  7. Eine Knochenverankerungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet dass die Abstützung in Längsrichtung federelastisch aufrecht erhalten wird.
  8. Eine Knochenverankerungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet dass sich die Spreizelemente durch eine Gewindespindel im Durchmesser vergrößern lassen.
  9. Eine Knochenverankerungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet dass sich der Abstand der Spreizelemente in Längsrichtung durch eine Gewindespindel einstellen lässt.
  10. Eine Knochenverankerungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet dass die Spreizelemente aus elastischen Draht bestehen und die Spreizelemente am distalen Ende des Knochenankers aus einer zentralen Bohrung austreten.
  11. Eine Knochenverankerungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet dass die Spreizelemente aus elastischen Draht bestehen und die Spreizelemente aus Öffnungen am Umfang des Schafts des Knochenankers austreten.
  12. Eine Knochenverankerungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet dass der Kopfteil (40) einen Kragen (531, 631) aufweist, der zur Aufrechterhaltung einer Druckspannung federelastisch ausgebildet ist.
  13. Eine Knochenverankerungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet dass der Kopfteil (40) einen Kragen (531, 631) aufweist, der zur Aufrechterhaltung einer Druckspannung der knöchernen Auflage anatomisch angepasst ist.
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