DE10241948A1

DE10241948A1 - Druckfeste intervertebrale Implantate für Stabilisierungsoperationen an der Wirbelsäule

Info

Publication number: DE10241948A1
Application number: DE10241948A
Authority: DE
Inventors: Fritz Dr. Magerl; Roger Stadler
Original assignee: Sepitec Foundation
Current assignee: Sepitec Foundation
Priority date: 2002-09-10
Filing date: 2002-09-10
Publication date: 2004-04-08

Abstract

Es sind zylindrische oder prismatische Intervertebralimplantate zur Wiederherstellung der Belastbarkeit der Wirbelkörpersäule mit oder ohne zentrale Ausnehmung vorgesehen, wobei der Implantatteil, welcher zuerst in den Bandscheibenraum eingeführt wird, eine keilförmige Abschrägung aufweist, welche das Auseinanderdrücken der Wirbelkörper zur Vergrößerung der intervertebralen Distanz ermöglicht.

Description

Die Erfindung betrifft in den Bandscheibenraum einsetzbare druckfeste Implantate mit denen die Belastbarkeit der Wirbelkörpersäule wieder hergestellt werden kann. Pro Bandscheibenraum können ein oder mehrere Implantate verwendet werden. Ein besonderes Merkmal der Implantate ist, dass man mit dem speziell gestalteten Einführungsteil den vertikalen Abstand der Wirbelkörper vergrössern kann. Ein weiteres Merkmal sind Vorrichtungen, welche angebracht werden können, um die Drehung der von Intervertebralimplantaten im Bandscheibenraum zu erleichtern.
1. Einleitung
1.1 Interkoporelle Spondylodese
Als Spondylodese bezeichnet man die chirurgische Versteifung eines Abschnitts der Wirbelsäule. Hierzu verwendet man Knochen- oder Knochenersatzmaterial, welches man zwischen die Wirbelkörper einsetzt (interkorporelle Spondylodese) oder über die hinteren Wirbelelemente anlagert (dorsale Spondylodese). Dadurch entsteht eine knöcherne Brücke, welche die Wirbel verbindet so dass sie sich nicht mehr gegeneinander bewegen können. Voraussetzung für die Verknöcherung ist, dass der betreffende Abschnitt der Wirbelsäule ruhig gestellt wird. Letzteres geschieht durch geeignete Implantate.
Mit konservativen Behandlungsmassnahmen nicht beeinflussbare Schmerzen, Rückenmarks- oder Nervenwurzelkompressionen sowie Fehlstellungen sind Indikationen für interkorporelle Spondylodesen. Schmerzen können prinzipiell von allen krankhaft veränderten Strukturen der Wirbelsäule ausgehen. Für die Entwicklung von Rückenmarks- oder Nervenwurzelkompressionen sind Verengungen des Wirbelkanals oder der Zwischenwirbellöcher verantwortlich. Mit dem chirurgischen Eingriff werden die pathologischen Veränderungen beseitigt und die Stabilität der Wirbelsäule durch die Spondylodese wieder hergestellt.
Darüber hinaus hat die Spondylodesetechnik folgenden Anforderungen zu genügen: Reduzierte Abstände zwischen den Wirbelkörpern (Bandscheibenverschmälerung) sind zu normalisieren und Wirbelverschiebungen sowie Abknickungen der Wirbelsäule zu besei tigen. Da allein schon die Vergrösserung der vertikalen Wirbelkörperdistanz durch instrumentell erwirkte "Distraktion" einen starken dekomprimierenden Effekt sowohl auf die nervalen Gebilde als auch auf die Zwischenwirbelgelenke hat ist die Distraktion immer ein wesentlicher Bestandteil des Eingriffs.
Weil bei interkorporellen Spondylodese immer Bandscheiben ausgeräumt werden und dies die Stabilität der Wirbelsäule beeinträchtigt, ist diese immer wiederherzustellen. Dies kann z. B. mit druckfesten Knochenspänen geschehen, die man vom Patienten entnimmt (autogene Knochenspäne) und zwischen den Wirbelkörpern einsetzt. Weil die Belastbarkeit solcher Späne oft unsicher und ihre Verfügbarkeit begrenzt ist, und zudem die durch eine Spanentnahme verursachte Morbidität erheblich sein kann, benutzt man anstelle von autogenen Knochenspänen zunehmend aus körperfremden Materialien hergestellte Intervertebralimplantate (auch Cages genannt).
1.2 Implantationstechniken für Intervertebralimplantate
Intervertebralimplantate kann man in allen Bereichen der Wirbelsäule von vorne einsetzen; an der Lendenwirbelsäule darüber hinaus auch von hinten (PLIF = posterior lumbar interbody fusion), von der Seite oder von seitlich hinten. Pro Bandscheibenraum werden ein oder zwei Implantate eingesetzt. Wenn zwei Implantate von hinten durch zwei separate Öffnungen des Bandscheibenrings eingesetzt werden spricht man von einer biportalen Implantation. Bei einer uniportalen Implantation (vgl. 2) wird der Bandscheibenring nur an einer Stelle eröffnet.
12.1 Wirkungsmechanismus von Intervertebralimplantaten, Zweck der Erfindung
Ein Intervertebralimplantat funktioniert als druckaufnehmender Platzhalter, welcher die Spondylodese stabilisiert, die Einstellung der Wirbelkörper zueinander sichert und gewährleistet, das sich zwischen den Wirbelkörpern eine solide Knochenbrücke bilden kann. In die Implantate eingefülltes und/oder um sie herum angelagertes Knochen- oder Knochenersatzmaterial oder allein schon das sich im Bandscheibenraum ansammelnde Blut bilden die Matrix für die Knochenneubildung. Für den Ossifikationsprozess spielt die Stabilität der Spondylodese eine entscheidende Rolle. Innerhalb der Spondylodese stattfindende Bewegungen verzögern oder verhindern deren knöcherne Konsolidierung.
Die Distraktion hat neben der therapeutischen auch noch eine mechanische Bedeutung: Die damit einhergehende Dehnung der Weichteile generiert eine Kraft, welche die Intervertebralimplantate zwischen den Wirbelkörpern verklemmt. Die Klemmkraft verhindert Bewegungen innerhalb der Spondylodese und vermindert darüber hinaus auch das Risiko einer mitunter folgenschweren sekundären Implantatdislokation.
Bei der Implantation von Intervertebralimplantaten ist es oft und insbesondere bei minimal invasiver und einseitiger (uniportaler) Implantationstechnik sehr schwierig, wirksame Distraktion zu erzielen. Die Erfindung soll die Implantation generell und darüber hinaus das Erzielen einer wirksamen Distraktion erleichtern.
2. Beschreibung der Erfindungen
2.1. Intervertebrales Distraktionsimplantat
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel dargestellt. Es zeigen:
1 eine Schrägsicht eines Distraktionsimplantates;
2 eine Ansicht von vorne;
3 eine Ansicht von oben:
4 eine Ansicht von einer Stirnseite;
5 einen Schnitt nach der Linie a-a' in 2.
Besondere Charakteristika des in der Zeichnung dargestellten Distraktionsimplantates: Bohnenförmiges Implantat. Keilteil A mit Keilbasis (1a), geneigter Ober- und Unterfläche (1b, 1c) und stumpfem Keilende (1d); druckaufnehmender Implantatteil B mit gewölbten Grund- und Deckplatten (2). Gegen das Keilende von B werden die oberen und unteren Vorderkanten scharf (3a, 3b) und gegen das andere Ende werden sie zunehmend rund (4); Vorrichtung zum Ansetzen eines Implantationsinstruments (5); Hohlraum zur Aufnahme von Knochen (6); am Keilende in die Ober- u. Unterfläche von B eingefräste Nute (7), deren scharfe Hinterkante (8) die Vorderkante 3b parallel zur Vorderkante 3a fortsetzt.
Die Erfindung verfolgt die Absicht, in allen Bereichen der Wirbelsäule einsetzbare Intervertebralimplantate zu schaffen, welche bei der Implantation die Höhe des Bandscheibenraums vergrössern, d.h. eine Distraktion bewirken. Erfindungsgemäß gelingt dies dadurch, dass jener Teil des Implantats, mit welchem es in den Bandscheibenraum eingeführt wird, keilförmig gestaltet ist.
In funktioneller Hinsicht besteht ein solches Implantat aus zwei Teilen. In 1 wird dies beispielhaft dargestellt. Die beiden Teile sind der keilförmige Einführungsteil (Teil A) und der druckaufnehmenden übrige Teil des Implantats (Teil B). Die Form der beiden Teile hängt davon ab, in welchem Bereich der Wirbelsäule und mit welcher Technik das Implantat eingesetzt werden soll (vgl. 1.2).
Intervertebrale Distraktionsimplantate können aus Metall, Polymer oder Verbundwerkstoff bestehen. Um die Lage von radiologisch nicht sichtbaren aus Polymer oder Verbundwerkstoff hergestellten Implantaten im Körper sichtbar zu machen werden radiologisch Schatten gebende Elemente oder Mterialien in die Implantate eingearbeitet.
Keilförmiger Implantatteil A:
Die Impantatteile A haben folgende Grundform: Es handelt sich um einen stumpfen, Keil, welcher mit seiner Basis (1a) stufenlos an jener Seite des Teil B angesetzt, mit welcher das Implantat in den Bandscheibenraum eingeführt wird. Ober- und Unterfläche des Teil A (1b, 1c) sind eben und derart geneigt, dass die Keilhöhe von der Keilbasis zum Keilende hin abnimmt. Das der Keilbasis gegenüber liegende Ende des Keils (1d) ist in der Seitenansicht senkrecht und in der Aufsicht abgerundet.
Druckaufnehmender Implantatteil B:
Der druckaufnehmende Teile B kann die Form eines niedrigen Zylinders oder Prismas haben, mit ebenen oder leicht gewölbten, zueinander parallelen oder leicht gegeneinander geneigten Grund- und Deckplatten (2). Ausser der Wand, an welcher der Keilteil A angesetzt ist können die vertikalen Implantatwände eben oder leicht gewölbt und ev. perforiert sein. Die Implantate können eine von der Deck- zur Grundplatte durchgehende innere Aussparung (6) haben oder kompakt sein und eine Vorrichtung zum Ansetzen eines Implantationsinstruments aufweisen (5). Die Oberflächen der Implantate können strukturiert und/oder beschichtet sein.
Implantationstechnik
Nach eventueller vorgängiger Erweiterung des Bandscheibenraums mit einem geeigneten Instrument (z.B. einer Spreizzange) wird die Höhe des Bandscheibenraums gemessen und jenes Implantat gewählt, dessen Keilteil A noch in den Bandscheibenraum einführbar ist. Das Implantat wird in den Bandscheibenraum eingepresst oder eingehämmert, eventuell mit Hilfe eines daran befestigten Implantationsinstruments. Der Bandscheibenraum wird dabei um die Keilhöhe vertikal erweitert, das Ausmass der Distraktion beträgt 1a minus 1d.
Anwendungsbereiche und Formgebung
Derartige intervertebrale Distraktionsimplantate sind in allen Bereichen der Wirbelsäule einsetzbar: An der Hals-, Brust- und Lendenwirbelsäule von vorne, und an der Lendenwirbelsäule zusätzlich uni- oder biportal von hinten, von seitlich oder von seitlich hinten. Vorausetzung für die Anwendbarkeit ist, dass die Form der beiden Implantatteile sowohl den anatomischen Gegeben der vorgesehen Implantationsstelle (Region der Wirbelsäule) als auch der vorgesehenen Implantationstechnik (vgl. 1.2) entsprechend speziell gestaltet wird.
2.2 Intervertebrales Distraktionsimplantat mit Vorrichtung zur Erleichterung der Drehbarkeit im Bandscheibenraum
Bei uniportalen dorsalen oder dorsolateralen Applikationstechniken müssen die Implantate während der Implantation aus der initial sagittalen oder schrägen Implantationsrichtung in frontale Richtung gedreht werden, insbesondere, wenn nur ein Implantat in den Bandscheibenraum eingesetzt wird. Bei der wünschbaren Verklemmung des Implantats kann dessen Drehung erheblich Schwierigkeiten bereiten oder unmöglich sein.
Erfindungsgemäss hat das intervertebrale Distraktionsimplantat zur Erleichterung der Drehbarkeit folgende Vorrichtungen und Merkmale.
Das Implantat hat Bohnenform, wobei der Implantatteil A wie unter 2.1.1 beschrieben geformt ist.
Der Implantatteil B kann eine von der Ober- zur Unterfläche durchgehende Aussparung (6) aufweisen oder kompakt sein. Ober- und Unterfläche (2) des Implantats sind sowohl in der Richtung des längeren als auch in Richtung des kürzeren Durchmessers leicht gewölbt. Die im längeren Durchmesser liegenden Enden des Teils B sind jeweils gleich hoch. Demgegenüber ist die Vorderwand des Teil B etwas niedriger als die Hinterwand. Der dem Teil A gegenüber liegende Teil des Implantats ist abgerundet und kann eine Vorrichtung (5) zur Aufnahme eines Instruments haben, welches bei der Implantation verwendet werden kann. Vom Übergang des Teil A in den Teil B an sind die oberen und unteren Vorderkanten (3a, 3b) der Implantatwände scharfkantig. Gegen das dem Teil A gegenüber liegende Implantatende hin werden die Vorderkanten allmählich abgerundet (4). Die scharfen hinteren Vorderkanten (3b) setzen sich in Form einer scharfkantigen senkrechten Hinterwand (8) eines nach vorne flach ansteigenden Einschnittes (7) durch die Ober- und Unterfläche des an den Teil A anschliessenden Teil B fort. Die scharfkantigen Hinterwände der Einschnitte und die anschliessenden scharfkantigen Anteile (3b) der Implantathinterwand sind parallel oder annähernd parallel zu den scharfkantigen Anteilen der Implantatvorderwand (3a).
Wirkungsmechanismus des intervertebralen Distrktionsimplantats mit Vorrichtung zur Erleichterung der Drehbarkeit im Bandscheibenraum
Schon beim Einführen des Implantats von hinten oder seitlich hinten in den Bandscheibenraum schneiden die scharfen Kanten (3) und die Führungsnuten (7) in die Deckplatten ein. Das Implantat beginnt sich demzufolge schon beim Einsetzen in die erwünschte Richtung zu drehen. Durch ein an seinem Hinterende befestigtes stangenförmiges Einführungsinstrument ist das Implantat anfänglich zusätzlich lenkbar. Das Instrument wird abgenommen, sobald es die Begrenzung der Einführungsöffnung erreicht hat und nicht mehr weiter geschwenkt werden kann. Danach wird das Implantat durch einen an seinem Hinterende angesetzten Stössel weiter eingehämmert und gleichzeitig in die endgültige Position gedreht.
3. Erfindungsgemäße Merkmale:

1. Erfindungsmäss kann man mit intervertebralen Distraktionsimplantaten die Stabilität der Wirbelsäule wieder herstellen. Die Implantate bestehen in funktioneller Hinsicht aus zwei Teilen, dem keilförmigen Einführungsteil und dem druckaufnehmenden zylindrisch oder prismatisch geformten Teil.
2. Intervertebralen Distraktionsimplantate haben einen keilförmigen Einführungsteil, welcher dazu dient, die intervertebrale Distanz beim Einführen des Implantats in den Bandscheibenraum selbsttätig zu erweitern um damit sowohl eine Erweiterung des Spinatkanals sowie der Foramina intervertebralia zu erzielen als auch um über die mit der Distraktion einhergehende Anspannung der Weichteile eine die Spondylodese und Implantate zusätzlich stabilisierende Klemmkraft zu erzeugen.
3. Intervertebrale Distiaktionsimplantate können in allen Abschnitten der Wirbelsäule von vorne, hinten seitlich oder hinten seitlich eingesetzt werden. Ermöglicht wird dies durch Anpassung der Form der Implantatteile an die anatomischen Gegebenheiten der vorgesehen Implantationsstelle (Region der Wirbelsäule) und an die vorgesehenen Implantationstechnik.
4. Die Grund und Deckplatten der Implantate können eben oder gewölbt sein.
5. Die Implantate können eine von der Deck- zur Grundplatte durchgehende Aussparung haben oder kompakt sein.
6. Die Implantate können aus Metall, Polymer, oder einem Verbundwerkstoff hergestellt werden.
7. Die Oberflächen der Implantate können strukturiert oder beschichtet sein.
8. Die Implantate können eine Bohrung zur Befestigung eines die Einführung des Implantats in den Bandscheibenraum erleichternden Instruments aufweisen.
9. In aus Polymer oder Verbundwerkstoff hergestellte Implantate werden radiologisch Kontrast gebende Elemente oder Materialien eingearbeitet.
10. Erfindungsgemäss haben intervertebrale Distraktionsimplantate, die im Bandscheibenraum gedreht werden müssen, zur Erleichterung ihrer Drehbarkeit speziell geformte Kanten und Nuten.

Claims

Zylindrische oder prismatische Intervertebralimplantate zur Wiederherstellung der Belastbarkeit der Wirbelkörpersäule mit oder ohne zentrale Ausnehmung, dadurch gekennzeichnet, dass der Implantatteil, welcher zuerst in den Bandscheibenraum eingeführt wird, eine keilförmige Abschrägung aufweist, welche das Auseinanderdrücken der Wirbelkörper zur Vergrösserung der intervertebralen Distanz ermöglicht.
Intervertebrales Implantat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass dessen Boden-, Deck- und Seitenflächen plan oder leicht gewölbt und gegeneinander parallel oder geneigt sind.
Intervertebrales Implantat nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass dessen Oberflächen glatt, strukturiert oder beschichtet sind.
Intervertebrales Implantat nach Anspruch 1–3, dadurch gekennzeichnet, dass radiologisch schattengebene Elemente oder Substanzen im Implantat vorgesehen sind, wenn das Implantatmaterial selbst nicht radiologisch schattengebend ist.
Intervertebrales Implantat nach Anspruch 1–4, dadurch gekennzeichnet, dass es eine Vorrichtung zur Befestigung eines Implantationsinstruments aufweist.
Intervertebrales Implantat nach Anspruch 1–5, dadurch gekennzeichnet, dass seine Vorderwand konvex gewölbt und die Hinterwand plan oder konvex ist, die beiden Endteile zylindrisch abgerundet sind, wobei das Endteil, mit dem das Implantat in den Bandscheibenraum eingeführt wird, länger ist als das andere und ein Teil der Ober- und/oder Unterfläche des längeren Teils eine keilförmige Abschrägung aufweist.
Intervertebrales Implantat nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet dass die Flächen, welche die zentrale Ausnehmung begrenzen, annähernd parallel zu den Aussenwänden verlaufen.
Intervertebrales Implantat nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass bei Implantaten mit zentraler Ausnehmung die konvexseitigen oberen und unteren Vorderkanten der Vorder- und Hinterwand auf der Seite des keilförmigen Endes scharfkantig beginnen und eine gegen das andere Ende hin zunehmende Abrundung erfahren und dass bei Implantaten ohne zentrale Aussparung zumindest die Kanten der Vorderwand derart geformt sind.
Intervertebrales Implantat nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass in die an die Aussparung angrenzende Oberfläche des Implantats Nuten eingearbeitet sind, deren Kanten die scharfkantigen Anteile der Hinterwand in Richtung des keilförmig abgeschrägten Endes hin fortsetzen, wobei die Nuten dort beginnen, wo der zu den Vorderkanten der Vorderwand noch parallele Teil der hinteren Vorderkanten in die innenseitige Krümmung des keilförmig geformten Endteils übergeht und dort enden, wo die Abschrägung des Endteils beginnt.
Intervertebrales Implantat nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Nuten die Form eines umgekehrt dachartigen, zweiflächigen Einschnitts haben, dessen hintere Fläche senkrecht zur Oberfläche des Implantats steht und mit dieser eine scharfe Kante bildet, welche die jeweilige scharfe Kante der Hinterwand fortsetzt und dessen vordere Fläche schräg gegen die Oberfläche des Implantats aufsteigt.
Intervertebrales Implantat nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die scharfen Kanten der Nuten parallel zur Krümmung des entsprechenden Anteilen der Vorderkanten der Vorderwand verlaufen.