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Die Erfindung betrifft ein dynamisches Bewegungselement eines Wirbelsäulenimplantates, wobei das Bewegungselement hohlzylindrisch ausgebildet ist gemäß Patentanspruch 1.
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Rückenleiden und operativ zu behebende Wirbelsäulenschäden nehmen in den vergangenen Jahren stetig zu. In Folge dessen existieren zahlreiche Operationsmethoden und Implantatvariationen um beispielsweise Bandscheibenvorfälle zu behandeln.
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In der
EP 2 243 438 A1 wird ein flexibler spinaler Gelenkstab beschrieben, welcher im Wesentlichen aus einer Stange besteht, welcher in einem Führungsschaft gleitend gelagert ist. Es wird beschrieben, dass dieser Gelenkstab aus Materialien wie beispielsweise Metallen, Polymeren oder Keramiken hergestellt sein kann. Bei der Verwendung von Metallen oder Keramiken kann nicht davon ausgegangen werden, dass der Gelenkstab großen Biegungen standhält. Kommen hingegen Polymere zum Einsatz steht die Stabilität und Druckfestigkeit des Implantatsystems in Frage.
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Aus der
WO 2008/100590 A1 ist ein Wirbelsäulenimplantat bekannt, welches wie beispielhaft abgebildet aus sechs Pedikelschrauben und zwei stangenförmigen Komponenten besteht. In die stangenförmigen Komponenten sind Spalten eingebracht, welche sich helixförmig um die stangenförmigen Komponenten winden.
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Aufgrund der wellenförmigen und Hinterschneidungen aufweisenden Formgebung der Spalten ist es nicht möglich die stangenförmigen Komponenten beliebig in Längsrichtung zu expandieren.
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Gemäß neuesten Erkenntnissen ist es jedoch bzgl. der Bewegungsfreiheit der Patienten von essentiellem Vorteil, wenn die stangenförmigen Komponenten eine Expansion in Längsrichtung bzw. Flexion und Extension sowie laterale Biegung und Torsion ermöglichen können.
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In der
WO 2008/100590 A1 ist des Weiteren eine stangenförmige Komponente beschrieben, welche lediglich einen geradlinigen Spalt in Helixform zeigt, also keine Bogen- oder S-Form aufweist. Derartige Komponenten können zwar in Längsrichtung gezogen werden, dies geht jedoch immer mit einer signifikanten Verringerung des Querschnittes der stangenförmigen Komponente einher. Sofern sich in der stangenförmigen Komponente weitere Bauteile befinden, kann dies zu einer Quetschung der Bauteile bzw. zu einem Verhaken mit den Bauteilen führen, sodass für den Patienten keine gleichmäßige und ausreichende Beugung bzw. Streckung der Wirbelsäule möglich ist.
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In
US 2008 / 0312694 A1 und
US 2009 / 0270921 A1 sind jeweils Bewegungselemente von Wirbelsäulenimplantaten offenbart. Diese Bewegungselemente weisen Ausnehmungen auf. In US 2008 / 0312694 A1 ist eine helixförmige Ausnehmungen derart ausgebildet, dass diese in ihrem Verlauf unterbrochen sind. In US 2009 / 0270921 A1 sind die Ausnehmungen derart ausgebildet, dass im Zusammenhang mit dem Bewegungselement mehrere Umfangssegmente gebildet werden. Aus
US 2006 / 0 189 985 A1 ist beispielsweise ein Wirbelsäulenimplantat bekannt, das im Inneren eines zylinderförmigen Bewegungselements Wellenfederelemente aufweist.
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Derzeit sind keine derartigen Implantate bekannt, welche sowohl Extension, also auch Flexion und Torsion und lateral Biegung bei ausreichender Stabilität und Druckfestigkeit des Implantates ermöglichen.
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Aus dem Vorgenannten ist es daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein weiterentwickeltes Bewegungselement anzugeben, mit welchem für den Patienten eine verbesserte und ausreichende Extension, Flexion und Torsion der Wirbelsäule möglich ist.
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Die Lösung der Aufgabe erfolgt durch ein dynamisches Bewegungselement eines Wirbelsäulenimplantates, wobei das Bewegungselement hohlzylindrisch ausgebildet ist, gemäß der Merkmalskombinationen des Patentanspruches 1, wobei der Unteranspruch mindestens eine zweckmäßige Ausgestaltung und Weiterbildung darstellt.
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Erfindungsgemäß ist ein dynamisches Bewegungselement eines Wirbelsäulenimplantates vorgesehen, wobei das Bewegungselement hohlzylindrisch ausgebildet ist, wobei das Bewegungselement aus geschlossenen, zueinander beweglichen, maschenlosen Umfangssegmenten besteht, welche sowohl eine Extension, Flexion und Torsion und laterale Biegung des Bewegungselementes ermöglichen, bzw. ist aus derartigen Umfangssegmenten gebildet.
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Das Bewegungselement besteht also aus einzelnen Teilsegmenten, welche in Gesamtheit und auf Grund ihres Zusammenwirkens das Bewegungselement ergeben. Das Bewegungselement ist hohlzylindrisch ausgebildet, wobei die Grundfläche des Hohlzylinders variabel gestaltet sein kann. Es kommen sowohl runde, halbrunde, elliptische und vieleckige Grundflächen in Frage, sodass das Bewegungselement beispielsweise die Form eines Kreiszylinders oder eines Prismas besitzt.
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Das Bewegungselement kann einen durchgehend gleichen Durchmesser aufweisen, wobei hierbei der Durchmesser gemeint ist, welcher durch die Teilsegmente bzw. die Umfangssegmente gebildet ist. Das Bewegungselement kann noch weitere Segmente oder Bauteile aufweisen, welche jedoch nicht für die zu erreichende Extension, Flexion und Torsion verantwortlich sind und daher nicht zum Durchmesser des Bewegungselements zu zählen sind.
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Das Bewegungselement weist mindestens zwei geschlossene, zueinander bewegliche Umfangssegmente auf, wobei als geschlossene Umfangssegmente derartige Segmente zu verstehen sind, welche erkennbar baulich abgetrennt ein Einzelsegment bilden, welche nicht Teil eines benachbart angeordneten weiteren Einzelsegmentes sind. Die Masche eines Gittersystems kann beispielsweise nicht als Umfangssegment bezeichnet werden, da eine Masche immer Teil einer benachbarten Masche ist. Daher sind die Umfangssegmente explizit maschenlos, also nicht im Gesamten (alle Umfangssegmente) in Form eines Gitters oder Geflechtes gebildet.
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Die Umfangssegmente sind als Wellenfeder bzw. wellenfederartig ausgebildet. Mehrere über- und nebeneinander angeordnete Wellenfedern ergeben das dynamische Bewegungselement. Beispielsweise ist es denkbar fünf Wellenfedern übereinander bzw. gestapelt anzuordnen, wobei das Bewegungselement insgesamt aus drei derartiger Wellenfederstapel bestehen kann. Eine Wellenfeder besteht aus zwei gebogenen unter Spannung stehenden Stegen, deren Längenmaß vorzugweise größer als das Breitenmaß ist. Diese beiden Stege sind an den beiden Enden der Längsseiten miteinander verbunden und bilden somit die Wellenfeder. Des Weiteren ist es denkbar, die Wellenfeder mit erkennbarer S-Form zu bilden, bzw. die beiden Stege in der Mitte der Längsseite mit einer Knickung zu versehen.
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Mehrere übereinander angeordnete Wellenfedern ergeben einen Wellenfederstapel, welcher sowohl auseinandergezogen als auch zusammengedrückt werden kann. Die gestapelten Wellenfedern können punktuell oder flächig miteinander form- oder stoffschlüssig verbunden sein oder in Verbindung stehend geformt sein, wobei die Verbindung vorzugweise mittig der Längsseite erfolgt. Werden mehrere Wellenfederstapel miteinander verbunden bzw. sind mehrere Wellenfederstapel in Verbindung zueinander ausgebildet, wird eine vieleckige Grundform des hohlzylindrischen Bewegungselementes gebildet.
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Die Wellenfedern können aus Polymer-, Metall-, oder Keramikmaterial gebildet sein. Außerdem ist es denkbar, mehrere Wellenfedern eines Bewegungselementes aus unterschiedlichen Materialien zu bilden. Vorzugsweise bestehen die Wellenfedern aus Titan- oder Titanlegierungsmaterial und werden aus einer Grundform beispielsweise lasergeschnitten.
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Die Umfangssegmente können aus Polymer-, Metall-, oder Keramikmaterial gebildet sein.
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In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umschließt das Bewegungselement ein Dämpfungselement. Da das Bewegungselement hohlzylindrisch ausgeführt ist, kann das Dämpfungselement in den zylindrischen Hohlraum des Bewegungselementes geschoben bzw. gegeben werden.
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Die Form des Dämpfungselementes ist an die Grundform des Bewegungselementes angepasst. Bei kreiszylindrischen Bewegungselementen ist daher ein ebenfalls kreiszylindrisches Dämpfungselement zu verwenden. Der Durchmesser des Dämpfungselements wird derart gewählt, dass zwischen dem Bewegungselement und dem Dämpfungselement ein Spalt verbleibt, sodass die Bewegungsmöglichkeiten (Extension/Flexion/Torsion/laterale Biegung) des Bewegungselementes nicht eingeschränkt werden. Es sind jedoch auch andere Grundformen bzgl. des Dämpfungselementes wie z. B. elliptische und vieleckige Formen denkbar.
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Das Dämpfungselement kann beispielsweise aus einer Feder bestehen, welche vorzugsweise metallisch ist. Besonders bevorzugt ist ein Dämpfungselement aus Elastomer und insbesondere aus Polycarbonaturethan (PCU).
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In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist das Dämpfungselement die Gestalt eines Wellenpuffers auf, wobei dies so zu verstehen ist, dass in das Dämpfungselement Rillen eingeformt sind. Es kann zum einen vorgesehen sein, dass die Rillen einzeln ausgeführt sind. Zum anderen ist es möglich die Rillen helixartig aneinandergeformt auszubilden. Die rillen- bzw. nutförmigen Ausnehmungen tragen zu einer guten Elastizität des Dämpfungselementes und besonders guten Bewegungsmöglichkeiten bzgl. Extension, Flexion, Torsion und laterale Biegung bei.
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Bei einer Extension des mit einem Dämpfungselement versehenen Bewegungselementes erfolgt eine Dämpfung auf Grund des vorzugsweise zum Einsatz kommenden Polycarbonaturethan-Dämpfers. Die Flexion erfolgt aufgrund des vorzugsweise aus Titan bestehenden Bewegungselementes.
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In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das Bewegungselement teilweise oder vollständig auf der äußeren Umfangsseite von einem Elastomer umgeben, sodass kein Gewebe in das dynamische Bewegungselement einwachsen kann.
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Die Erfindung wird im Folgenden anhand eines Ausführungsbeispieles unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert.
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Hierbei zeigen:
- 1 ein erfindungsgemäßes Bewegungselement mit wellenfederartigen Umfangsegmenten,
- 4 eine Schnittdarstellung eines erfindungsgemäßen Bewegungselementes mit zu verbindenden stabförmigen Elementen und
- 8 eine Ausführungsform eines Dämpfungselementes.
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In 1 wird ein erfindungsgemäßes Bewegungselement 1 mit wellenfederartigen Umfangssegmenten 2 dargestellt. Das Bewegungselement 1 ist hohlzylindrisch ausgebildet und weist einen durchgehend gleichen Durchmesser auf, wobei sich der durchgehend gleiche Durchmesser auf den Durchmesser bezieht, welcher durch die wellenfederartigen Umfangssegmente 2 gebildet wird. Die einzelnen wellenfederartigen Umfangssegmente 2 sind geschlossen ausgebildet und bilden eine Einheit.
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Ein wellenfederartiges Umfangssegment 2 besteht aus zwei gebogenen unter Spannung stehenden Stegen 3, wobei das Maß der Länge L der Stege größer als die Breite (nicht dargestellt) der Stege 3 ist. Die dargestellten Stege sind an den beiden Enden der Längsseiten 4 miteinander verbunden und bilden somit die Wellenfeder 2.
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Wie dargestellt, ergeben mehrere übereinander angeordnete Wellenfedern 2 einen Wellenfederstapel 5, welcher sowohl auseinandergezogen als auch zusammengedrückt werden kann. Die gestapelten Wellenfedern 2 sind flächig miteinander in Verbindung stehend geformt, wobei die Verbindung vorzugweise der Längsseite erfolgt. Werden mehrere Wellenfederstapel 5 miteinander verbunden bzw. sind mehrere Wellenfederstapel 5 in Verbindung zueinander ausgebildet, wird eine vieleckige Grundform des hohlzylindrischen Bewegungselementes 1 gebildet.
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Die Wellenfedern 2 und somit das Bewegungselement 1 sind aus einem Titanmaterial mittels Laserschneiden hergestellt.
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In der Schnittdarstellung der 4 ist zunächst dargestellt, dass das hohlzylindrische Bewegungselement 1 ein Dämpfungselement 18 umschließt. Dieses Dämpfungselement 18 weist eine derartige Geometrie auf, dass es von dem hohlzylindrischen Bewegungselement umschlossen werden kann. Das Dämpfungselement 18 besteht beispielsweise aus Polycarbonaturethan.
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4 deutet des Weiteren den baulichen Zusammenhang zu einem Wirbelsäulenimplantat an, welches unter anderem ein erfindungsgemäßes Bewegungselement 1 umfasst. Bekanntermaßen wirkt ein Bewegungselement zwischen zwei Knochenverankerungselementen wie beispielsweise Knochenschrauben bzw. Pedikelschrauben, welche in die vom Operateur ausgewählten Pedikel bzw. Wirbelkörper eingebracht werden.
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Um eine Verbindung des Bewegungselementes 1 mit einem Knochenverankerungselement herstellen zu können, muss das Bewegungselement einen Angriffspunkt zur Verbindung mit dem Knochenverankerungselement aufweisen bzw. an das Bewegungselement ein derartiger Angriffspunkt angebracht werden. Hierzu ist an mindestens einem Ende des Bewegungselementes ein stabförmiges Element 19 vorgesehen, wobei das Bewegungselement 1 an diesem mindestens einen Ende eine Klemmhülse 20 aufweist, in welche das stabförmige Element 19 bis zum Anschlag in die Klemmhülse schiebbar ist.
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Die Klemmhülse 20 ist hohlzylindrisch mit einer Bodenfläche 21 ausgeführt. Der Boden 21 der hohlzylindrischen Klemmhülse 20 ist im Inneren des Bewegungselementes 1 befindlich, sodass die Öffnung 22 der hohlzylindrischen Klemmhülse 20 von der Mitte des Bewegungselementes nach Außen gerichtet ist. Die Geometrie der hohlzylindrischen Klemmhülse 20 ist an die Geometrie des Innendurchmessers des Bewegungselementes 1 angepasst.
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Die Klemmhülse 20 weist ein derartiges Durchmessermaß auf, dass die Hülse 20 mit der Innenwand des Bewegungselements 1 eine klemmende Verbindung eingeht, sodass die Hülse 20 nach dem Einbringen in das Bewegungselement 1 nicht mehr verschoben werden kann.
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Ein über das stabförmige Element 19 geschobener Klemmring 23 hat einen im Vergleich zum Außendurchmesser des Bewegungselements 1 bzw. Außendurchmesser der Klemmhülse 20 größeren Innendurchmesser. Der Klemmring 23 wird über das Ende des Bewegungselements und über die Klemmhülse geschoben.
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Der Klemmring 23 weist ein Innengewinde 24 auf, sodass dieser über das Bewegungselement 1 geschraubt werden kann. Hierzu weist das Bewegungselement 1 ein zum Innengewinde 24 des Klemmringes korrespondierendes Außengewinde 25 auf. Mit Hilfe des Klemmringes 23 werden die Klemmhülse und das darin verankerte stabförmige Element zusätzlich gesichert und sorgt für eine feste Verbindung des stabförmigen Elements über die Klemmhülse wirkend mit dem Bewegungselement. Der Klemmring 23 weist des Weiteren eine zum Innengewinde 24 senkrecht stehende Abschlussplatte bzw. einen Abschlussring auf.
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Das zur Klemmhülse 20 entgegen gesetzte Ende des Bewegungselementes 1 weist eine stirnseitige Abschlussplatte 26 auf, an welches ein weiteres stabförmige Element 19 angeformt ist. Angeformt bedeutet in diesem Fall, dass das Bewegungselement, die stirnseitige Abschlussplatte und das stabförmige Element aus einem Material bestehen und bei der Herstellung „aus einem Guss“ gefertigt werden.
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8 zeigt ein zylindrisch geformtes Dämpfungselement mit eingearbeiteten Rillen 30. Die Rillen 30 können auch als Ausnehmungen bzw. nutförmige Ausnehmungen bezeichnet werden. Im dargestellten Beispiel handelt es sich um einzeln nebeneinander eingebrachte, abgeschlossene Rillen 30. Es kann jedoch auch vorgesehen sein, eine Helixaussparung in das Dämpfungselement einzuarbeiten, sodass eine umlaufende Rille über einen Teilbereich der Längsausdehnung des Dämpfungselementes entsteht.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Bewegungselement
- 2
- wellenfederartiges Umfangssegment
- 3
- Steg
- 4
- Ende der Längsseite eines Steges
- 5
- Wellenfederstapel
- 18
- Dämpfungselement
- 19
- stabförmiges Element
- 20
- Klemmhülse
- 21
- Bodenfläche der Klemmhülse
- 22
- Öffnung der Klemmhülse
- 23
- Klemmring
- 24
- Innengewinde des Klemmringes
- 25
- Außengewinde des Bewegungselementes
- 26
- stirnseitige Abschlussplatte
- 30
- Rille
- L
- Länge eines Steges
