DE10323363A1 - Implantat zum Einsetzen zwischen Wirbelkörper der Wirbelsäule - Google Patents

Implantat zum Einsetzen zwischen Wirbelkörper der Wirbelsäule Download PDF

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Marcus Dr. Richter
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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Implantat zum Einsetzen zwischen Wirbelkörper (2) der Wirbelsäule als Platzhalter für aus der Wirbelsäule entfernte Bandscheiben oder Wirbel, mit einer ersten Deckplatte (3) und einer zweiten Deckplatte (4), die auf ihren einander abgewandten Seiten jeweils eine Stützfläche (5) zur Anlage an dem benachbarten Wirbelkörper (2) aufweisen. Zwischen der ersten Deckplatte (3) und der zweiten Deckplatte (4) ist ein zweiteiliges Gelenk (6), bestehend aus einer Gelenkplatte (7) und einem an der Gelenkplatte (7) gelagerten Gelenkkopf (8), angeordnet.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Implantat zum Einsetzen zwischen Wirbelkörper der Wirbelsäule als Platzhalter für aus der Wirbelsäule entfernte Bandscheiben oder Wirbel, mit einer ersten Deckplatte und einer zweiten Deckplatte, die auf ihrer einander abgewandten Seiten jeweils eine Stützfläche zur Anlage an dem benachbarten Wirbelkörper aufweisen.
  • Derartige Implantate sind aus der Praxis bekannt, die genutzt werden, um Patienten mit traumatischen Verletzungen, degenerativen Erkrankungen oder tumorösen Zerstörungen von Wirbelköpern oder Bandscheiben helfen zu können. Die mit diesen derartigen bekannten Implantaten angestrebten Ziele bei der Operation sind unter dem Stichwort "Fusionierung" zu beschreiben, mit der eine starre Verbindung benachbarter, intakter Wirbelkörper angestrebt wird, um die statische Belastbarkeit der Wirbelsäule auch über die operativ zu schließende Lücke wieder herzustellen. Mit der Methode der Fusionierung konnte vielen Patienten geholfen werden, indem unter Inkaufnahme einer abschnittsweisen, segmentalen Versteifung der Wirbelsäule die Belastbarkeit und die Beweglichkeit des Körpers in toto bis zum Erzielen der Alltagstauglichkeit verbessert werden konnte. Die Fusionierung ist allerdings auch mit Nachteilen verbunden, da aufgrund der segmentalen Versteifung ein unnatürlicher, nicht den physiologischen und anatomischen Vorgaben entsprechender Zustand erreicht wird, der degenerative Folgeschäden nach sich ziehen oder mit einer Überlastung des Implantats verbunden sein kann.
    •
  • Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Implantat der eingangs genannten Art so auszubilden, daß die Beweglichkeit der Wirbelsäule in dem das Implantat enthaltenden Abschnitt verbessert ist.
  • Diese Aufgabe wird nach der Erfindung bei einem Implantat der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß zwischen der ersten Deckplatte und der zweiten Deckplatte ein zweiteiliges Gelenk bestehend aus einer Gelenkplatte und einer auf der Gelenkplatte gelagerten Gelenkkopf angeordnet ist.
  • Mit einer derartige Gestaltung des Implantats ist zunächst der Vorteil verbunden, daß das Implantat in sich selber nicht starr, sonder beweglich ist, wobei die Beweglichkeit durch die Verwendung eines Gelenkkopfes nicht auf die Drehbarkeit um eine fest vorgegebene Gelenkachse beschränkt ist, sondern eine dem natürlichen Bewegungsablauf angenäherte Beweglichkeit ermöglicht.
  • Dabei ist bevorzugt, daß in der ersten Deckplatte und in der zweiten Deckplatte in den einander zugewandten Seiten Aufnahmen für die Gelenkplatte beziehungsweise den Gelenkkopf ausgebildet sind. Dies ermöglicht bei dem sensiblen Anwendungsgebiet eine hochpräzise Ausrichtung der Gelenkplatte beziehungsweise des Gelenkkopfes gegenüber der ihnen zugeordneten Deckplatte mit einer dauerhaften Verankerung, so daß die für den bestimmungsgemäßen Gebrauch erforderliche Ausrichtung der beiden Teile des zweiteiligen Gelenkes während der Operation und nachfolgend im Gebrauch erhalten bleibt. Dabei hat es sich als zweckmäßig erwiesen, wenn der Gelenkkopf der oberen, ersten Deckplatte und die Gelenkplatte der unteren, zweiten Deckplatte zugeordnet ist.
  • Die erste Deckplatte und die zweite Deckplatte sind aus einem Metall, vorzugsweise aus Titan oder aus chirurgischem Stahl gebildet, wobei die Verwendung von Titan die Möglichkeit eröffnet, das Implantat in situ mittels Kernspintomographie zu untersuchen.
  • Ein wesentliches Kriterium bei der Gestaltung des Implantats ist dessen Belastbarkeit und Beständigkeit auch unter den hohen Belastungen, die sich aus der Funktion der Wirbelsäule ergeben, so daß aus Gründen der Verschleißfestigkeit es bevorzugt ist, daß die Gelenkplatte und/oder der Gelenkkopf aus einer Keramik gebildet ist, die besonders abriebsarm und daher für eine Dauerbelastung geeignet ist.
  • Dabei ist es möglich, daß die Keramik eine Aluminiumoxidkeramik ist, die sich insbesondere aufgrund ihrer großen Härte auszeichnet. Alternativ besteht auch die Möglichkeit, daß die Keramik eine Zirkoniumkeramik ist, die gegenüber Alumiumoxidkeramik weniger hart, dafür jedoch widerstandsfähiger und belastbarer ist. Schließlich ist auf die Möglichkeit hinzuweisen, dass eines der Bauteile, also die Gelenkplatte oder der Gelenkkopf aus Aluminiumoxidkeramik und das andere Bauteil aus Zirkoniumkeramik gebildet ist. Anzumerken ist noch, daß bei der Wahl von Keramik für die Herstellung des Gelenkkopfes und der Gelenkplatte die Fähigkeit erhalten bleibt, das Implantat operativ oder postoperativ mittels Kernspinresonanztomographie zu untersuchen.
  • Insbesondere bei der Verwendung von Keramik für das Gelenk ist es vorteilhaft, wenn die Aufnahmen in der ersten Deckplatte und der zweiten Deckplatte kegelstumpfförmig gestaltet sind mit dem zum Aufnahmegrund weisenden Stumpfende geringeren Durchmessers, und daß die Umfangsfläche der Gelenkplatte und des Gelenkkopfes kegelstumpfförmig gestaltet sind mit den einander zugewandten Enden größeren Durchmessers. Keramik hat viele günstige Materialeigenschaften, die deren Eignung für die Verwendung als Gelenk ergeben, jedoch ist Keramik relativ spröde und daher schwierig zu bearbeiten und nicht in beliebigen Formen und Abmessungen, insbesondere kleinen Abmessungen herstellbar. Daraus resultiert auch das Problem einer dauerhaften Verbindung des aus Keramik hergestellten Gelenks mit der ersten und der zweiten Deckplatte, das durch die geignete Formgebung der Aufnahmen und der korrespondierenden Form der beiden Gelenkteile gelöst ist unter Berücksichtigung der in der Wirbelsäule auftretenden Belastung, die aufgrund der geeigneten Formgebung mittels eines Kegelstumpfes und dessen Orientierung einen sicheren Sitz der Gelenkteile in den Aufnahmen der ersten und der zweiten Deckplatte fördert. In diesem Zusammenhang ist ganz besonders bevorzugt, daß die Gelenkplatte und der Gelenkkopf in den Aufnahmen in einem Paßsitz gehalten sind, da so über einen sehr starken ausgeprägten Reibschluß eine zusätzliche mechanische, formschlüssige Verankerung und Verbindung zwischen Gelenkteilen und den Deckplatten beispielsweise mittels Schrauben oder mittels eines Klebers oder Bindemittels nicht erfoderlich ist.
  • Vorteilhaft ist weiterhin, wenn der Gelenkkopf auf der der Gelenkplatte zugewandten Seite kalottenförmig gestaltet ist, da auch die Möglichkeit gegeben sein soll, daß Implantate möglichst kleinen Abmessungen für den thorako-lumbalen Bereiche auch kleiner Patienten hergestellten und Keramik in den gewünschten kleinen Abmessungen nur aus Kugeln gefräst werden können.
  • Eine weitere ganz besonders bevorzugte Ausführungsform der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß die Gelenkplatte auf der dem Gelenkkopf zugewandten Seite eine Zentrierfläche aufweist. Mit dieser Gestaltung ergibt sich ein konusförmiger Teller, der auf der einen Seite flach und auf der anderen Seite beispielsweise spärisch gestaltet ist und somit auch aus einer Keramikkugel hergestellt werden kann, wobei die Zentrierfläche nicht nur eine gegenseitige Drehbarkeit der beiden Gelenkteile ermöglicht, sondern im Sinne einer Annäherung an die natürliche Beweglichkeit der Wirbelsäule auch eine geringe Verschiebung erlaubt. Beachtenswert ist weiterhin, daß die Gestaltung so gewählt ist, daß die beiden Gelenkteile nicht vollflächig einander aufliegen, sondern eine Kontaktfläche in Umfangsrichtung gegeben ist, wobei in der Gelenkplatte eine zentrale Öffnung ausgebildet ist, die dazu dient, Spannungen in dem Gelenkteil abzubauen.
  • Im Rahmen der Erfindung ist weiterhin vorgesehen, daß in der Stützfläche der ersten Deckplatte und/oder der zweiten Deckplatte eine Rinne zum Einstecken einer Platte ausgebildet ist. Diese Platte dient zur besseren Verankerung des Implantats in den benachbarten Wirbelkörpern, wobei eine lösbare Befestigung der Platte vorgesehen ist, um eine Anpassung an die konkreten anatomischen Gegebenheiten während der Operation zu ermöglichen. Dazu ist in der Rinne ein Loch und in der Platte eine Durchtrittsöffnung ausgebildet zum Zwecke der lösbaren Fixierung der Platte in der Rinne mittels eines durch die Durchtrittsöffnung in das Loch einzusetzenden Stiftes. Um die Variabililtät zu erhöhen, ist die Rinne mehrfach über den Umfang der ersten Deckplatte und/oder der zweiten Deckplatte zur wahlweisen Platzierung der Platte vorgesehen. Der sicheren und dauerhaften Verankerung der Platte im Wirbelkörper dient, daß die Platte auf der der Deckplatte abgewandten Seite eine Rastspitze aufweist. Zur Erhöhung der Stabilität weist die Rinne nach Art eines Schwalbenschwanzes hinterschnittene Seitenwände auf und die Platte besitzt an ihrer in die Platte einzusetzenden Kante einen Schwalbenschwanz.
  • Eine weitere besonders bevorzugte Ausführungsform der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß das zweiteilige Gelenk aus der Mitte der ersten Deckplatte und der zweiten Deckplatte zum Rand hin dorsal Richtung Spinalkanal versetzt angeordnet ist. Dies erfolgt unter Berücksichtigung der Erkenntnis, daß bei der Stabilisierung des Implantats an Muskeln, Bändern und Gelenkstrukturen dorsal eine entscheidende Rolle spielen, weil der Drehpunkt des Implantats vorteilhaft hinsichtlich des anatomischen Drehpunkts gewählt ist und das Auftreten von Scherkräften minimiert ist. Unter der Vorraussetzung der Korrespondenz des Drehpunktes des Implantats und des physiologischen Drehpunktes des Wirbelsäulensegments ist ein theoretisches Auswechseln des Implantats vereinfacht, da weder Scherkräfte aufgenommen noch unzureichende Größenverhältnisse des Implantats überwunden werden müssen und eine erneute Überdistraktion der Wirbelsäule vermieden wird. Da die erste Deckplatte und die zweite Deckplatte auf ihrer dem Spinalkanal zugewandten Seite eine Ausbuchtung aufweisen, ist es möglich, das Implantat möglichst weit in Richtung Spinalkanal zu plazieren und so eine nach dorsal erfolgende Verschiebung des Drehpunktes zu ermöglichen.
  • Auf den einander zugewandten Seite der ersten Deckplatte und der zweiten Deckplatte ist jeweils mindestens eine Nut ausgebildet, die genutzt werden kann, um ein Instrument an dem Implantat anzusetzen zur Positionierung des Implantats zwischen den Wirbelkörpern, wobei durch die Verbindung des Instruments mit dem Implantat innerhalb des Gelenkraumes eine überschießende Distraktion der Wirbelsäule nicht erforderlich ist.
    •
  • Im folgenden wird die Erfindung an einem in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel näher erläutert; es zeigen:
  • 1 einen Längsschnitt durch ein erfindungsgemäßes Implantat,
  • 2 eine perspektivische Darstellung des Implantats aus 1,
  • 3 eine Vorderansicht des Implantats aus 2,
  • 4 eine perspektivische Explosionsdarstellung des Implantats aus 2 in einer Sicht von schräg oben,
  • 5 eine der 4 entsprechende Darstellung in einer Sicht von schräg unten,
  • 6 eine Explosionsdarstellung des Implantats aus 2 in einer Vorderansicht,
  • 7 einen Längsschnitt durch eine Explosionsdarstellung des Implantats aus 2,
  • 8 eine Seitenansicht des Implantats in situ als Bandscheibenersatz zwischen zwei benachbarten Wirbelkörpern, und
  • 9 eine Draufsicht auf das auf den unteren Wirbelkörper aufgesetzte Implantat aus 8.
  • In den 8 und 9 ist ein Implantat 1 zum Einsetzen zwischen Wirbelkörper 2 der Wirbelsäule als Platzhalter für aus der Wirbelsäule entfernte Bandscheiben gezeigt, das zur näheren Erläuterung isoliert in den 1 bis 7 abgebildet ist. Das Implantat 1 weist eine erste Deckplatte 3 und eine zweite Deckplatte 4 auf, die auf ihren einander abgewandten Seiten jeweils eine Stützfläche 5 zur Anlage an den benachbarten Wirbelkörper 2 aufweisen. Die Schützfläche 5 ist mit einem biokompatiblen Material beschichtet, in dem Ausführungsbeispiel mit Hydroxylapatit oder mit Calciumphosphat. Zwischen der ersten Deckplatte 3 und der zweiten Deckplatte 4 ist ein zweiteiliges Gelenk 6 angeordnet bestehend aus einer Gelenkplatte 7 und einem auf der Gelenkplatte 7 gelagerten Gelenkkopf 8. In der ersten Deckplatte 3 und der zweiten Deckplatte 4 sind in den einander zugewandten Seiten Aufnahmen 9 für die Gelenkplatte 7 beziehungsweise den Gelenkkopf 8 ausgebildet, wobei die Aufnahmen 9 kegelstumpfförmig gestaltet sind mit dem zum Aufnahmengrund 10 weisenden Stumpfende geringeren Durchmessers, wobei die Umfangsflächen der Gelenkplatte 7 und des Gelenkkopfes 8 kegelstumpfförmig gestaltet sind mit den einander zugewandten Enden größeren Durchmessers, so daß die Voraussetzungen geschaffen sind, daß die Gelenkplatte 7 und der Gelenkkopf 8 in den Aufnahmen 9 in einem Paßsitz gehalten sind. Diese Gestaltung schafft die Vorraussetzung, daß die erste Deckplatte 3 und die zweite Deckplatte 4 aus einem Metall, vorzugsweise aus Titan oder aus chirurgischem Stahl, und das zweiteilige Gelenk 6 aus Keramik gebildet sind, da über den Paßsitz und die Formgebung der Aufnahmen 9 mit der Gestaltung der beiden Gelenkteile eine dauerhafte Verbindung erzielt werden kann. Als Keramik kann eine Aluminiumoxidkeramik oder eine Zirkoniumkeramik verwendet werden.
  • Wie insbesondere aus den 1 und 4 ersichtlich ist, ist der Gelenkkopf 8 auf der der Gelenkplatte 7 zugewandten Seite kalottenförmig gestaltet. Die Gelenkplatte 7 weist auf der dem Gelenkkopf 8 zugewandten Seite eine Zentrierfläche 10 sowie eine in ihr ausgebildete zentrale Öffnung 11 auf. In der Stützfläche 5 der ersten Deckplatte 3 sowie der zweiten Deckplatte 4 sind in dem gezeigten Ausführungsbeispiel mehrere über den Umfang verteilt angeordnete Rinnen 11 ausgebildet zum Einstecken einer Platte 12, wobei in jeder Rinne 11 ein Loch 13 und in der Platte 12 eine Durchtrittsöffnung 14 ausgebildet ist zum Zwecke der lösbaren Fixierung der Platte 12 wahlweise in einer der Rinnen 11 mittels eines durch die Durchtrittsöffnung 14 in das Loch 13 einzusetzenden Stiftes 15. Die Platte 12 weist auf der der Deckplatte 3, 4 abgewandten Seite mindestens eine Rastspitze 16 auf und besitzt an ihrer in die Rinne 11 einzusetzenden Kante einen Schwalbenschwanz 17, der in die nach Art eines Schwalbenschwanzes hinterschnittene Seitenwände aufweisenden Rinne 11 einzusetzen ist. Insbesondere aus den 8 und 9 sowie 1 ist erkennbar, daß das zweiteilige Gelenk 6 aus der Mitte der ersten Deckplatte 3 und der zweiten Deckplatte 4 zum Rand hin dorsal Richtung Spinalkanal 18 versetzt angeordnet ist, wobei eine Ausbuchtung auf der dem Spinalkanal 18 zugewandten Seite der ersten Deckplatte 3 und der zweiten Deckplatte 4 eine weit nach dorsal versetzte Platzierung des Implantats 1 ermöglicht.
  • Auf den einander zugewandten Seiten der ersten Deckplatte 3 und der zweiten Deckplatte 4 sind mehrere Nuten 19 ausgebildet, in die ein Instrument zum Plazieren des Implantats 1 eingesetzt werden kann.

Claims (21)

  1. Implantat zum Einsetzen zwischen Wirbelkörper (2) der Wirbelsäule als Platzhalter für aus der Wirbelsäule entfernte Bandscheiben oder Wirbel, mit einer ersten Deckplatte (3) und einer zweiten Deckplatte (4), die auf ihren einander abgewandten Seiten jeweils eine Stützfläche (5) zur Anlage an dem benachbarten Wirbelkörper (2) aufweisen, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der ersten Deckplatte (3) und der zweiten Deckplatte (4) ein zweiteiliges Gelenk (6) bestehend aus einer Gelenkplatte (7) und einem an der Gelenkplatte (7) gelagerten Gelenkkopf (8) angeordnet ist.
  2. Implantat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der ersten Deckplatte (3) und in der zweiten Deckplatte (4) in den einander zugewandten Seiten Aufnahmen (9) für die Gelenkplatte (7) beziehungsweise den Gelenkkopf (8) ausgebildet sind.
  3. Implantat nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Gelenkkopf (8) der oberen, ersten Deckplatte (3) und die Gelenkplatte (7) der unteren, zweiten Deckplatte (4) zugeordnet ist.
  4. Implantat nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Deckplatte (3) und die zweite Deckplatte (4) aus einem Metall, vorzugsweise aus Titan oder aus chirurgischem Stahl gebildet sind.
  5. Implantat nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Gelenkplatte (7) aus einer Keramik gebildet ist.
  6. Implantat nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Gelenkkopf (8) aus einer Keramik gebildet ist.
  7. Implantat nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Keramik eine Aluminiumoxidkeramik ist.
  8. Implantat nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Keramik eine Zirkoniumkeramik ist.
  9. Implantat nach einem der Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufnahmen (9) in der ersten Deckplatte (3) und der zweiten Deckplatte (4) kegelstumpfförmig gestaltet sind mit dem zum Aufnahmengrund (10) weisenden Stumpfende geringeren Durchmessers, und daß die Umfangsfläche der Gelenkplatte (7) und des Gelenkkopfes (8) kegelstumpfförmig gestaltet sind mit den einander zugewandten Enden größeren Durchmessers.
  10. Implantat nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Gelenkplatte (7) und der Gelenkkopf (8) in den Aufnahmen (9) in einem Paßsitz gehalten sind.
  11. Implantat nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Gelenkkopf (8) auf der der Gelenkplatte (7) zugewandten Seite kalottenförmig gestaltet ist.
  12. Implantat nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Gelenkplatte (7) auf der dem Gelenkkopf (8) zugewandten Seite eine Zentrierfläche (10) aufweist.
  13. Implantat nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß in der Gelenkplatte (7) eine zentrale Öffnung (11) ausgebildet ist.
  14. Implantat nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß in der Stützfläche (5) der ersten Deckplatte (3) und/oder der zweiten Deckplatte (4) eine Rinne (11) zum Einstecken einer Platte (12) ausgebildet ist.
  15. Implantat nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß in der Rinne (11) ein Loch (13) und in der Platte (12) eine Durchtrittsöffnung (14) ausgebildet ist zum Zwecke der lösbaren Fixierung der Platte (12) in der Rinne (11) mittels eines durch die Durchtrittsöffnung (14) in das Loch (13) einzusetzenden Stiftes (15).
  16. Implantat nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Rinne (11) mehrfach über dem Umfang der ersten Deckplatte (3) und/oder der zweiten Deckplatte (4) zur wahlweisen Platzierung der Platte (12) vorgesehen ist.
  17. Implantat nach einem der Ansprüche 14 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Platte (12) auf der der Deckplatte (3, 4) abgewandten Seite eine Rastspitze (16) aufweist.
  18. Implantat nach einem der Ansprüche 14 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Rinne (11) nach Art eines Schwalbenschwanzes hinterschnittene Seitenwände aufweist und die Platte (12) an ihrer in die Rinne (11) einzusetzenden Kante einen Schwalbenschwanz (17) besitzt.
  19. Implantat nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß das zweiteilige Gelenk (6) aus der Mitte der ersten Deckplatte (3) und der zweiten Deckplatte (4) zum Rand hin dorsal Richtung Spinalkanal (18) versetzt angeordnet ist.
  20. Implantat nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Deckplatte (3) und die zweite Deckplatte (4) auf ihrer dem Spinalkanal (18) zugewandte Seite eine Ausbuchtung aufweisen.
  21. Implantat nach einem der Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß auf der einander zugewandten Seite der ersten Deckplatte (3) und der zweiten Deckplatte (4) jeweils mindestens eine Nut (19) ausgebildet ist.
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