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Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung ist ein Verfahren zur Behandlung von Skoliose und eine Vorrichtung zum Anwenden dieses neuen Verfahrens.
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Hintergrund
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Alle Erörterungen des Stands der Technik in der Beschreibung bedeuten nicht, dass ein solcher Stand der Technik weit bekannt ist und Teil des allgemein bekannten Wissens auf diesem Gebiet bildet.
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Skoliose ist ein medizinischer Zustand, bei dem die Wirbelsäule einer Person eine Deformität aufweist, die bewirkt, dass die Wirbelsäule überwiegend von Seite zu Seite gekrümmt ist; dieselbe kann auch entlang ihrer Achse gedreht sein. Auf einem Röntgenbild, das von vorne oder von hinten von der Wirbelsäule eines Individuums mit einer typischen Skoliose aufgenommen wird, kann die Wirbelsäule anstatt einer geraden Linie die Form eines ”S” oder eines ”C” aufweisen. Dieselbe wird typischerweise klassifiziert als angeboren (verursacht durch Wirbelanomalien von Geburt an), idiopathisch (unterteilt in infantil, juvenil, adoleszent oder erwachsen, gemäß dem Zeitpunkt des Beginns) oder entwickelt als Sekundärsymptom eines anderen Zustands, wie z. B. Zerebralparese, spinale Muskelatrophie oder aufgrund eines physikalischen Traumas.
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Skoliotische Krümmungen von mehr als 10° betreffen 2–3% der Bevölkerung der Vereinigten Staaten. Gemäß der Skoliose-Vereinigung der USA (US National Scoliosis Foundation) betreffen skoliotische Krümmungen von mehr als 20° etwa einen von 2500 Menschen. Krümmungen konvex nach rechts sind üblicher als nach links und einzelne oder ”C”-Krümmungen sind etwas üblicher als doppelte oder ”S”-Krümmungsmuster. Es ist wahrscheinlicher, dass Männer infantile oder juvenile Skoliose entwickeln, aber es gibt eine hohe weibliche Dominanz bei Erwachsenenskoliose.
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Die Prognose der Skoliose hängt von der Progressionswahrscheinlichkeit ab. Die allgemeinen Regeln des Verlaufs sind, dass größere Krümmungen ein höheres Progressionsrisiko aufweisen als kleinere Krümmungen und dass thorakale und doppelte Primärkrümmungen ein höheres Progressionsrisiko aufweisen als einzelne lumbale oder thorakolumbale Krümmungen. Außerdem haben Patienten die noch keine Skelettreife erreicht haben, eine höhere Progressionswahrscheinlichkeit.
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In der Erwachsenenzeit sind Schmerzen relativ häufig, insbesondere wenn die Skoliose nicht behandelt wird. Eine Wirbelsäulenoperation kann durchgeführt werden, um die Krümmung zu stabilisieren und Verschlechterung zu verhindern und dadurch die Lebensqualität des Patienten zu verbessern. Es sollte jedoch angemerkt werden, dass die Operation nicht notwendigerweise zu einem Rückgang der Schmerzen führt.
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Die zugrundeliegende Ursache der Skoliose ist bisher nicht gut bekannt. Eine Theorie ist jedoch, dass die Links-Rechts-Krümmung sich entwickeln kann während der wachsende Körper versucht eine anormale Krümmung von vorne nach hinten auszugleichen. Eine ”normale” ausgewachsene Wirbelsäule ist gekrümmt und umfasst einen oberen Bereich der Lordose (ein Bogen, der den Kopf nach hinten und oben zieht), einen mittleren Bereich der Kyphose (eine gewölbte Krümmung nach vorne) und einen unteren Bereich der Lordose. Das Endergebnis dieser gekrümmten Bereiche ist es, den Kopf für die Stabilität über dem Becken zu positionieren. Diese Krümmungsbereiche werden verursacht durch die Keilformen benachbarter Wirbel in der Wirbelsäule, die die Wirbelsäule lokal in einer Vor- oder Rückwärtsrichtung neigen. Wo jedoch zumindest ein Wirbel nicht ausreichend keilförmig ist, sondern zu rechteckig, krümmt sich die Wirbelsäule an diesem Punkt nicht normal. Dies führt am häufigsten zu nicht ausreichender Kyphose in dem Mittelteil der Wirbelsäule. Gemäß einer Theorie kann sich Skoliose entwickeln, wenn der Körper bei dem Versuch, Kyphose hinzuzufügen, eine Krümmung in die senkrechte Ebene einführt.
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Wie es oben angemerkt wurde, wird Skoliose typischerweise bei Kindern oder Heranwachsenden diagnostiziert, normalerweise vor der vollen Progression des Zustands. Da die Krankheit bei 95% der Betroffenen nicht zu einem gefährlichen Ausmaß fortschreitet, kann herkömmliche Behandlung (die nachfolgend aufgelistet wird) verzögert werden bis sicher ist, dass dieselbe benötigt wird.
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Die herkömmlichen Behandlungsoptionen für Skoliose sind:
- 1. Beobachtung
- 2. Stützen
- 3. Operation
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Beobachtung ist einfach das Überwachen des Patienten im Verlauf der Zeit, um zu bestimmen, ob sich sein Zustand verschlechtert oder stabilisiert. In jüngster Zeit wurden jedoch für adoleszente idiopathische Skoliose genetische Tests eingeführt, beispielsweise von Axial Biotech. Dieser Test zeigt die Progressionswahrscheinlichkeit einer schweren Krümmung bei Kindern an, die mit adoleszenter idiopathischer Skoliose diagnostiziert sind. Solche Tests helfen dabei, Erkenntnis zu gewinnen, welche junge Patienten höchstwahrscheinlich chirurgische Intervention benötigen und welche nicht. Dies eröffnet neue mögliche frühe Interventionstechniken und -optionen, die ansonsten nicht verfolgt werden würden, wenn die Progressionswahrscheinlichkeit unbekannt ist.
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Stützen wird nur angewendet, wenn der Patient noch im Knochenwachstum ist und wird allgemein implementiert, um die Krümmung zu halten und daran zu hindern, zu dem Punkt fortzuschreiten, wo ein chirurgischer Eingriff notwendig ist. Stützen umfasst das Ausstatten des Patienten mit einer Vorrichtung, die den Brustkorb bedeckt und in einigen Fällen sich zum Hals erstreckt. Die Effektivität des Stützens hängt von der Mitarbeit des Patienten, der Art des verwendeten Korsetts und der individuellen Skoliose ab.
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Eine Operation ist normalerweise angezeigt für Krümmungen, die eine hohe Progressionswahrscheinlichkeit aufweisen, Krümmungen, die mit gewisser Regelmäßigkeit starke Schmerzen verursachen, Krümmungen, die für Erwachsene kosmetisch unannehmbar wären, Krümmungen bei Patienten mit Spina bifida und Zerebralparese, die das Sitzen und die Pflege behindern, und Krümmungen, die physiologische Funktionen, wie z. B. die Atmung beeinträchtigen.
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Bekannte Systeme, die Gurte oder Teleskopstäbe umfassen, korrigieren Wirbelsäulendeformität nur in einer Ebene, die der beschränkenden Aktion, die durch das Konstrukt bereitgestellt wird oder durch eine angelegte korrigierende Kraft ausgeübt wird, und korrigieren eine dreidimensionale Deformität nicht vollständig. Diese Systeme ermöglichen es dem Patienten nicht, seinen vollen Bewegungsbereich beizubehalten.
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Wirbelsäulenversteifung ist das am weitesten verbreitete Verfahren für die Behandlung von Skoliose und ist ein irreversibler Vorgang. Bei diesem Vorgang werden Wirbelsäuleninstrumente (Schrauben, Haken und Stäbe) und Knochentransplantate verwendet, um die Wirbelsäule zu versteifen, so dass, wenn die Wirbelsäule heilt, die Wirbelkörper zu einer festen Knochenmasse werden und die Wirbelsäule steif wird. Dies verhindert eine Verschlechterung der Krümmung, aber auf Kosten der Wirbelsäulenbeweglichkeit.
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Der Zweck der Wirbelsäuleninstrumente (Schrauben, Haken und Stäbe) ist zweifach. Zunächst ermöglichen sie es dem Chirurgen die Krümmung zu einem gewissen Grad einzustellen und zu reduzieren. Der zweite Zweck, den die Instrumente erfüllen ist, die Wirbelsäule stillzuhalten, so dass der transplantierte Knochen und die Wirbel sich zu einer festen Knochenmasse verbinden, was bei Erwachsenen bis zu einem Jahr oder länger dauern kann. Sobald die Versteifung fest ist, haben die Instrumente ihre Aufgabe erfüllt und können entfernt werden, obwohl dieselben normalerweise belassen werden. Falls keine feste Versteifung erreicht wird, werden die Instrumente irgendwann ermüden und versagen und der Patient wird höchstwahrscheinlich an den Wirbelsäulenebenen Schmerzen verspüren, die sich nicht versteift haben.
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Wirbelsäulenversteifung wird typischerweise nur ausgeführt, wenn der Patient die Skelettreife ganz oder beinahe erreicht hat, da eine versteifte Wirbelsäule nicht mehr in der Länge wachsen kann. Das Verfahren umfasst eine Operation, die typischerweise etwa acht Stunden dauert mit einer Anzahl von damit verbundenen Risiken. Das Ergebnis dieser Behandlung ermöglicht es den Patienten zu überleben, aber mit einem stark eingeschränkten Bewegungsbereich, da sie ihre Wirbelsäule nicht biegen können, um sich zur Seite zu beugen.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein alternatives Verfahren für die Behandlung von Skoliose und eine Vorrichtung zum Ermöglichen des Verfahrens zu schaffen. Die Erfindung kann auch eine Behandlung und eine Vorrichtung schaffen, die geeignet ist für die Nutzung bei Patienten, die noch keine Skelettreife erreicht haben und/oder dessen Zustand noch nicht fortgeschritten ist, die aber als anfällig für gefährliche Progression identifiziert wurden.
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Die vorliegende Erfindung schafft ein Wirbelsäuleneinstellungssystem, das zumindest drei Implantatmodule umfasst, wobei zumindest eines der Implantatmodule ein erstes Implantatmodul ist, das folgende Merkmale aufweist:
eine Einrichtung zum Ineingriffnehmen des ersten Implantatmoduls mit einem ersten Wirbel; und
eine erste Kraftausübungseinrichtung;
dadurch gekennzeichnet, dass:
die erste Kraftausübungseinrichtung angepasst ist, um ein zweites Implantatmodul in Eingriff zu nehmen, das mit einem zweiten Wirbel in Eingriff ist, der höher liegt als der erste Wirbel;
die erste Kraftausübungseinrichtung angepasst ist, um auch ein drittes Implantatmodul in Eingriff zu nehmen, das mit einem dritten Wirbel in Eingriff ist, der tiefer liegt ist als der erste Wirbel; und
das erste Implantatmodul eine Einrichtung umfasst zum Einstellen der Kraft, die durch die erste Kraftausübungseinrichtung auf den ersten Wirbel ausgeübt wird.
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Vorzugsweise umfasst das erste Implantatmodul ferner:
eine Einrichtung zum Ineingriffnehmen einer zweiten Kraftausübungseinrichtung, die dem zweiten Implantatmodul zugeordnet ist; und
eine Einrichtung zum Ineingriffnehmen einer dritten Kraftausübungseinrichtung, die dem dritten Implantatmodul zugeordnet ist.
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Bei bevorzugten Ausführungsbeispielen wird die Einrichtung zum Ineingriffnehmen der zweiten Kraftausübungseinrichtung und/oder die Einrichtung zum Ineingriffnehmen der dritten Kraftausübungseinrichtung aus der Liste ausgewählt, die aus Folgendem besteht: Schleifen, Klammern, Sockel und Ausnehmungen.
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Vorzugsweise ist die erste Kraftausübungseinrichtung eine Feder, noch bevorzugter eine Blattfeder.
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Bei bevorzugten Ausführungsbeispielen kann die Einrichtung zum Einstellen der Kraft, die auf den ersten Wirbel durch die Blattfeder ausgeübt wird, Folgendes sein:
die Kombination einer Federkappe und eines Federspanners; oder
eine Sicherungsmutter.
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Vorzugsweise ist die Einrichtung zum Ineingriffnehmen des ersten Implantatmoduls mit dem ersten Wirbel aus der Liste ausgewählt, die aus Folgenden besteht: Wirbelsäulenschrauben und Pedikelhaken, bevorzugter eine Wirbelsäulenschraube.
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Die vorliegende Erfindung schafft ferner ein Implantatmodul für die Verwendung in einem Wirbelsäuleneinstellungssystem, wie es oben beschrieben ist.
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Die vorliegende Erfindung schafft ferner die Nutzung des Wirbelsäuleneinstellungssystems, das oben beschrieben ist, für die Behandlung eines Zustands, der aus der Liste ausgewählt ist, die aus Folgenden besteht: Skoliose, Spondylolisthese (Gleitwirbel) und Scheuermann-Kyphose.
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Die vorliegende Erfindung schafft ferner ein Verfahren zum Einstellen der Ausrichtung einer Wirbelsäule, das folgende Schritte aufweist:
Ineingriffnehmen eines ersten Implantatmoduls mit einem ersten Wirbel, wobei das erste Implantat folgende Merkmale umfasst:
eine Einrichtung zum Ineingriffnehmen des ersten Implantatmoduls mit dem ersten Wirbel;
eine erste Kraftausübungseinrichtung; und
eine Einrichtung zum Einstellen der Kraft, die durch die erste Kraftausübungseinrichtung auf den ersten Wirbel ausgeübt wird;
Ineingriffnehmen eines zweiten Implantatmoduls mit einem zweiten Wirbel, der höher liegt als der erste Wirbel;
Ineingriffnehmen eines dritten Implantatmoduls mit einem dritten Wirbel, der tiefer liegt als der erste Wirbel; und
Ineingriffnehmen der ersten Kraftausübungseinrichtung des ersten Implantatmoduls mit sowohl dem zweiten Implantatmodul als auch dem dritten Implantatmodul.
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Vorzugsweise umfasst das Verfahren ferner folgende Schritte:
Ineingriffnehmen einer zweiten Kraftausübungseinrichtung, die dem zweiten Implantatmodul zugeordnet ist, mit dem ersten Implantatmodul; und
Ineingriffnehmen einer dritten Kraftausübungseinrichtung, die dem dritten Implantatmodul zugeordnet ist, mit dem ersten Implantatmodul.
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Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel umfasst das Verfahren ferner den Schritt des Einstellens der Kraft, die durch die erste Kraftausübungseinrichtung auf den ersten Wirbel ausgeübt wird.
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Das vorgeschlagene System basiert auf dem Konzept, dass, anstatt herkömmliche Wirbelsäuleninstrumente zu verwenden, um zu versuchen, die Deformität während eines Vorgangs gewaltsam zu korrigieren, und dann die Wirbelsäule in der erreichten Position zu versteifen, würde das vorgeschlagene Instrumentensystem stattdessen die Deformität über eine Zeitperiode korrigieren durch das Ausüben von geringen Kräften während die Bewegung der Wirbelsäule nach wie vor ermöglicht ist.
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Alle der beschriebenen Ausführungsbeispiele ermöglichen den Patienten einen gewissen Grad an Wirbelsäulenbewegung.
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Dies ist ein ähnliches Konzept wie dasjenige, das bei der modernen Kieferorthopädie verwendet wird, wo Klammern geringe Kräfte auf die Zähne ausüben, um eine Neuausrichtung der Zähne zu bewirken, im Gegensatz zu älteren Klammersystemen, die zum Zeitpunkt der Behandlung eine große Last auf die Zähne ausüben, was das Auftreten einer anfänglichen Korrektur verursacht, ohne eine wesentliche darauf folgende Korrektur, bis die nächste Einstellung der Vorspannung erfolgt.
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Der Zweck dieses Systems ist, dass nur eine ”sanfte” korrigierende Kraft auf die Wirbelkörper ausgeübt wird, anstatt große Kräfte auszuüben, wie es derzeit erforderlich ist, um die Wirbelsäule während einem Wirbelsäulenversteifungsverfahren neu auszurichten. Somit werden diese sanften Kräfte im Verlauf der Zeit, auf ähnliche Weise wie die Klammern bei der Kieferorthopädie arbeiten, eine ”Neuausrichtung” der Wirbelkörper bewirken.
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Wenn die Wirbelkörper anfangen ”neu ausgerichtet” zu werden, kehren die Federn zu ihrem unbelasteten Ruhezustand zurück, wodurch die Federkraft reduziert wird, die auf die Wirbelkörper ausgeübt wird, und dazu beigetragen wird, eine Überkorrektur der Skoliosedeformität zu verhindern.
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Die Implantatmodule arbeiten, indem sie jeweils Kraft ausüben auf einen Wirbel relativ zu dem benachbarten höher liegenden und tiefer liegenden Wirbel. Diese Kraft verursacht Verschiebung und Drehung des Wirbels relativ zu seinem höher liegenden und tiefer liegenden Nachbarn. Durch fortlaufende Kopplung der Implantatmodule wird dieses Muster entlang der Länge des Systems von Implantatmodulen wiederholt (das sich vorzugsweise entlang dem Ausmaß der Wirbelsäulendeformität erstreckt), wobei die Endimplantatmodule die fixierten Referenzpunkte werden und alle Zwischenwirbel relativ zu diesen Endpunkten und ihren in Eingriff genommenen Nachbarn verschoben und gedreht werden. Dies ermöglicht die Korrektur der Deformität im Verlauf der Zeit, während eine vollständige natürliche Bewegung auf allen Wirbelsäulenebenen beibehalten wird und ein Wachstum des Patienten ermöglicht wird.
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Die Implantatmodule würden vorzugsweise während eines Vorgangs implantiert und erfordern keinen weiteren chirurgischen Eingriff, aber weitere chirurgische Vorgänge zum Einstellen, Hinzufügen oder Reduzieren des Implantatkonstrukts könnten, falls erforderlich, durchgeführt werden.
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Sobald die Korrektur aufgetreten ist, kann der Chirurg entscheiden, das Implantatsystem entweder für eine gewisse Zeit zu belassen, was eine Neumodellierung des Knochens und weichen Gewebes ermöglicht, um den neuen Wirbelsäulenzustand aufzunehmen. Eine zu frühe Entfernung kann zu einer weiteren Progression der Skoliose führen. Bei der Kieferorthopädie tritt eine Korrektur innerhalb von drei Monaten auf, aber die Klammern werden weitere neun Monate belassen, um eine Stabilisierung zu ermöglichen. Die Entscheidung wird durch medizinische Berater von Fall zu Fall getroffen.
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Eine Anzahl von Vorteilen werden für dieses System antizipiert, einschließlich:
- 1. Die Wirbelsäule des Patienten würde nicht versteift werden, um die Skoliosedeformität zu korrigieren. Stattdessen würde der Patient die volle Bewegung (Beugung, Streckung, laterales Beugen, Drehen und Wachstum) auf jeder Wirbelsäulenebene behalten, während die Korrektur der Skoliosekrümmung langsam im Verlauf der Zeit erreicht wird. Daher wird der Patient potenziell keine der Probleme haben, die im Zusammenhang mit Wirbelsäulenversteifung auftreten.
- 2. Es kann möglich sein, eine bessere Korrektur der Skoliosedeformität zu erreichen, da die gesamte Wirbelsäulenanatomie (Muskulatur, Bänder, usw.) Zeit hätte, um sich an die Korrektur anzupassen. Auf gleiche Weise wie diese Anatomie sich in einen deformierten Zustand verwandelt, während die Skoliose des Patienten fortschreitet, werden diese gleichen Strukturen Zeit haben, sich in einen weniger deformierten Zustand zu verwandeln, wenn die Deformität korrigiert wird. Dies kann einen Vorteil im Vergleich zu Wirbelsäulenversteifungsoperationen darstellen.
- 3. Da die Wirbelsäule volle Beweglichkeit beibehalten hat und die Wirbelsäulenanatomie Zeit hatte, sich umzuformen, kann das Ergebnis eine voll funktionsfähige Wirbelsäule mit korrigierter Skoliosedeformität sein. Sobald der Patient die Skelettreife erreicht hat und die Wahrscheinlichkeit, dass die Skoliosedeformität wieder auftritt und/oder fortschreitet ausreichend reduziert ist, kann es daher möglich sein, das gesamte Implantat zu entfernen.
- 4. Ein Begrenzungsfaktor für Wirbelsäulenversteifung ist, dass es zu bevorzugen ist, zu warten, bis der Patient die Skelettreife beinahe oder ganz erreicht hat, ansonsten würde die Wirbelsäulenversteifung eine Einschränkung des Wachstums bewirken. (Dies muss eindeutig abgewogen werden mit dem Fortschreiten der Skoliose und damit zusammenhängenden Problemen). Mit dem vorgeschlagenen System, das nicht dazu führt, dass die Wirbelsäule versteift wird, und vorausgesetzt, dass es kein beabsichtigtes Fixieren von benachbarten Wirbelsäulenkörpern gibt, könnte jedoch Wachstum der Wirbelsäule nach wie vor auftreten. Dies würde potenziell eine frühe Behandlung von skoliotischen Wirbelsäulen ermöglichen für Patienten, von denen bekannt ist, dass ihr Zustand fortschreitet, mit weniger aggressiver Hardware und korrigierenden Kräften – womit jede Skolioseprogression angehalten wird und jede Deformität die bereits vorliegt, potenziell korrigiert wird, bereits in einem jüngeren Alter. Dies stellt einen wesentlichen Vorteil dar, insbesondere wenn aufgrund von Gentests oder Ähnlichem angezeigt ist, dass der Zustand des Patienten höchstwahrscheinlich fortschreitet.
- 5. Dieses Behandlungsverfahren kann auch verwendet werden für die Reduzierung eines Gleitwirbels oder zum Erzeugen einer Lordosekraft für die Korrektur von kyphotischen Deformitäten, beispielsweise Scheuermann-Kyphose oder für andere Zustände, nicht nur Skoliose.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Lediglich beispielhaft werden bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung nachfolgend mit Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert.
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1 ist eine auseinandergezogene perspektivische Ansicht eines ersten bevorzugten Ausführungsbeispiels eines Implantatmoduls der vorliegenden Erfindung;
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2 ist eine perspektivische Ansicht des in 1 gezeigten Implantatmoduls wenn es zusammengesetzt ist;
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3a ist eine Seitenansicht des in 2 gezeigten Implantatmoduls;
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3b ist ein Querschnitt des in 3a gezeigten Implantatmoduls entlang der Linie A-A;
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3c ist ein Querschnitt des in 3b gezeigten Implantatmoduls entlang der Linie B-B;
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4a ist eine Seitenansicht einer Reihe von Implantatmodulen gemäß dem ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
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4b ist eine perspektivische Ansicht der Reihe von Implantatmodulen, die in 4a gezeigt sind;
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5 ist eine auseinandergezogene perspektivische Ansicht eines zweiten Ausführungsbeispiels eines Implantatmoduls der vorliegenden Erfindung;
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6 ist eine perspektivische Ansicht des in 5 gezeigten Implantatmoduls, wenn dasselbe zusammengesetzt ist;
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7 ist eine auseinandergezogene perspektivische Ansicht eines dritten Ausführungsbeispiels eines Implantatmoduls der vorliegenden Erfindung;
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8 ist eine perspektivische Ansicht des in 7 gezeigten Implantatmoduls, wenn dasselbe zusammengesetzt ist;
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9 ist eine perspektivische Ansicht eines dritten Ausführungsbeispiels einer Reihe von Implantatmodulen gemäß der vorliegenden Erfindung; und
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10 ist eine Unteransicht der in 9 gezeigten Implantatmodule.
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Beste Verfahren zum Ausführen der Erfindung
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Erstes bevorzugtes Ausführungsbeispiel
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1, 2 und 3 zeigen ein erstes bevorzugtes Ausführungsbeispiel eines Implantatmoduls 101, das Teil der Vorrichtung der vorliegenden Erfindung ist.
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Das Implantatmodul 101 umfasst ein Gehäuse 102, eine Pedikelschraube 103, einen Federsockel 104, eine Feder 105, eine Federkappe 106 und einen Spanner 107. Jedes Teil des Implantatmoduls ist aus biologisch inerten sterilisierbaren Materialien hergestellt, die für eine Implantation in einem lebenden Host geeignet sind.
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Die Pedikelschraube 103 ist ähnlich einem sehr gut bekannten Typ, der eine mit einem Schraubengewinde versehene Säule 130 umfasst, die angepasst ist, um einen Pedikel (eine Bogenwurzel) eines Wirbels in Eingriff zu nehmen. An einem ersten Ende der Säule 130 ist ein abgerundeter Schraubenkopf 160 vorgesehen mit einer Werkzeugeingriffnahmeeinrichtung, vorzugsweise in der Form eines Schraubenwerkzeughohlraums 132, der angepasst ist, um ein Werkzeug, z. B. einen Inbusschlüssel, aufzunehmen. Eine Ineingriffnahme eines geeigneten bekannten Werkzeugtyps mit dieser Werkzeugeingriffnahmeeinrichtung ermöglicht die Drehung der Schraube 103 und daher die Ineingriffnahme einer Säule 130 mit einem Pedikel.
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Die Schraube 103 kann ähnlich sein wie jede der vielen unterschiedlichen handelsüblichen Wirbelsäulenschrauben. Bei alternativen Ausführungsbeispielen können die Pedikelschrauben 103 ersetzt werden durch ”Pedikelhaken” oder eine andere bekannte Vorrichtung für eine Ineingriffnahme mit Wirbeln der Wirbelsäule.
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Das Gehäuse 102 hat einen im Wesentlichen zylindrischen Gehäusekörper 161. Ein erstes Ende des Gehäusekörpers 161 umfasst eine erste Gehäuseöffnung 162, die abgemessen ist, um es der mit einem Schraubengewinde versehenen Säule 130 der Pedikelschraube 103 zu ermöglichen, dadurch zu verlaufen, aber es dem Schraubenkopf 160 nicht zu ermöglichen, dadurch zu verlaufen. Eine zweite Gehäuseöffnung 163 an einem zweiten Ende des Gehäusekörpers 161 entfernt von dem ersten Ende ist abgemessen, um es dem Schraubenkopf 160 zu ermöglichen, dadurch zu verlaufen, und erstreckt sich in den Gehäusekörper 161 bis zu einer Tiefe, die größer ist als die Höhe des Schraubenkopfs 160.
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Das erste Ende des Gehäusekörpers 161 kann verjüngt sein zwischen der Breite der zweiten Gehäuseöffnung 163 und der ersten Gehäuseöffnung 162. Die Seitenwand des Gehäusekörpers 161 umfasst zwei einander gegenüberliegende Gehäusefederschlitze 164, wobei sich jeder Gehäusefederschlitz 164 von dem zweiten Ende des Gehäusekörpers 161 durch eine wesentliche Tiefe der Gehäusekörperseitenwand erstreckt. Ein Paar von Federeinschüben 165 erstreckt sich von gegenüberliegenden Seiten des Gehäusekörpers 161 nach außen. Vorzugsweise ist jeder der Federeinschübe 165 gleichmäßig beabstandet von den zwei Gehäusefederschlitzen 164 um den Umfang des Gehäusekörpers 161. Jeder Federeinschub 165 umfasst eine Federeinschubaufkantung 166, die sich etwa parallel zu der Längsachse des Gehäusekörpers 161 erstreckt. Eine Gehäuseinnenwand 167 des Gehäusekörpers 161 umfasst eine Kappeneingriffnahmeeinrichtung, vorzugsweise ein Schraubengewinde.
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Der Federsockel 104 besteht aus einem im Wesentlichen zylindrischen Sockelkörper 168. Eine Sockelöffnung 169, die durch gesamte Länge des Sockelkörpers 168 verläuft, ist abgemessen, um Zugriff auf den Schraubenwerkzeughohlraum 132 in dem Schraubenkopf 160 zu ermöglichen, aber es einem Schraubenkopf 160 nicht zu ermöglichen, durch dieselbe zu verlaufen. Die Seitenwand des Sockelkörpers 168 umfasst zwei einander gegenüberliegende Sockelfederschlitze 170, wobei sich jeder Sockelfederschlitz 170 durch eine wesentliche Tiefe der Sockelkörperseitenwand erstreckt.
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Die Feder 105 umfasst einen ersten Arm 138 und einen zweiten Arm 139, die sich in entgegengesetzten Richtungen in einer Federebene von einem Eingriffnahmeabschnitt 178 erstrecken, der teilweise entlang der Länge der Feder 105 angeordnet ist. Der Eingriffnahmeabschnitt 178 umfasst ein Paar von kleinen gegenüberliegenden Vorsprüngen 171, die abgemessen sind, um das Innere der Sockelöffnung 169 zu ergänzen. Obwohl die Feder 105 als eine Blattfeder gezeigt ist, könnten andere Formen verwendet werden, wie z. B. flexible Stäbe oder Stangen oder konturierte und profilierte Formen, und die Federn 105 unterschiedlicher Implantatmodule 101, die in der Vorrichtung verwendet werden, können unterschiedliche Dicken und Querschnitte aufweisen.
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Die Federkappe 106 umfasst einen Kappendeckel 172, der breiter ist als ein Kappenschaft 173, mit einer Kappenöffnung 174, die sich durch sowohl den Kappendeckel 172 als auch den Kappenschaft 173 erstreckt. Der Kappenschaft 173 ist abgemessen, und um in den Gehäusekörper 161 zu passen, und umfasst eine Gehäuseeingriffnahmeeinrichtung, die angepasst ist, um die Kappeneingriffnahmeeinrichtung des Gehäusekörpers 161 in Eingriff zu nehmen, vorzugsweise in der Form eines externen Schraubengewindes, das abgemessen ist, um die mit einem Schraubengewinde versehene Gehäuseinnenwand 167 des Gehäusekörpers 161 in Eingriff zu nehmen. Der Kappendeckel 172 ist breiter als der Kappenschaft 173 und obwohl derselbe bei diesem Ausführungsbeispiel kreisförmig gezeigt ist, kann derselbe bei einer Abmessung schmaler sein, beispielsweise mit einer elliptischen oder hexagonalen Form. Der Kappendeckel 172 umfasst eine Werkzeugeingriffnahmeeinrichtung, die externe Flachstellen und/oder einen Kappenwerkzeughohlraum umfassen kann, um ein Werkzeug, z. B. einen Inbusschlüssel, aufzunehmen. Eine Ineingriffnahme eines geeigneten bekannten Werkzeugtyps mit einer dieser Werkzeugeingriffnahmeeinrichtungen wird die Ineingriffnahme des Kappenschafts 173 mit dem Gehäuse 102 ermöglichen, beispielsweise durch Drehung der Federkappe 106. Bei diesem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist die Kappendeckelöffnung 174a (der Abschnitt einer Kappenöffnung 174, der durch den Kappendeckel 172 umschlossen ist) in der Form eines Kappenwerkzeughohlraums. Die Kappenschaftöffnung 174b (der Abschnitt der Kappenöffnung 174, der durch den Kappenschaft 173 umschlossen ist) umfasst eine Spannereingriffnahmeeinrichtung, vorzugsweise in der Form eines inneren Schraubengewindes.
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Der Spanner 107 umfasst einen Spannerkopf 175, die koaxial ausgerichtet ist mit einem Spannerschaft 176. Der Spannerschaft 176 ist zumindest so lang wie die Kappenschaftöffnung 174b, und ist abgemessen und angepasst, um die Spannereingriffnahmeeinrichtung in Eingriff zu nehmen, die darin enthalten ist, vorzugsweise in der Form eines externen Schraubengewindes. Der Spannerkopf 175 ist abgemessen, um in die Kappendeckelöffnung 174a zu passen, und umfasst eine Werkzeugeingriffnahmeeinrichtung, vorzugsweise in der Form eines Spannerwerkzeughohlraums 177, die angepasst ist, um ein Werkzeug, z. B. einen Inbusschlüssel, aufzunehmen.
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Für einen Fachmann auf diesem Gebiet ist klar, dass die Implantatmodule aus geeigneten chirurgischen Materialien hergestellt sein müssen, die die notwendigen Charakteristika Sterilisationsfähigkeit, biologische Trägheit, Stärke und Flexibilität aufweisen. Insbesondere werden unterschiedlichen Materialien und Federgeometrien, die für die Federn 105 verwendet werden, unterschiedliche Federkraftstärken ausüben, wie es in einem bestimmten Fall erforderlich sein kann.
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Die Implantatmodule 101 werden bei dem Behandlungsverfahren der vorliegenden Erfindung verwendet.
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Das Gehäuse 102, die Pedikelschraube 103 und der Federsockel 104 können vormontiert werden durch Schieben der Säule 130 durch die zweite Gehäuseöffnung 163 und die erste Gehäuseöffnung 161 des Gehäuses 102 und dann Einfügen des Federsockels 104 in die zweite Gehäuseöffnung 163 des Gehäuses 102.
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Schrauben 103 werden entlang der betroffenen Länge der Wirbelsäule in die Pedikel der Wirbel geschraubt, durch Schieben eines Werkzeugs durch die Sockelöffnung 169 und die zweite Gehäuseöffnung 163, um den Schraubenwerkzeughohlraum 132 in dem Schraubenkopf 160 in Eingriff zu nehmen.
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Schrauben 103 können jeden Wirbel in Eingriff nehmen oder es können einige ausgelassen werden, abhängig von dem Ausmaß der Skoliose und dem gewünschten Endergebnis. Schrauben 103 nehmen normalerweise nur einer Seite der Wirbelsäule Eingriff mit den Pedikeln, aber es wird in Betracht gezogen, dass es in bestimmten klinischen Fällen wünschenswert sein kann, Implantate auf beiden Seiten der Wirbelsäule zu installieren.
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Das Gehäuse 102 auf jeder Schraube 103 kann sich um den abgerundeten Schraubenkopf 160 drehen, bis dieselben ausgerichtet sind, wie es beispielsweise in 4 gezeigt ist. Sobald jede Schraube 103 in Position ist, werden die Federn 105 nacheinander installiert. Der Eingriffnahmeabschnitt 178 der Feder 105 wird in die Sockelöffnung 169 platziert, so dass sowohl der erste Arm 138 als auch der zweite Arm 139 sich von dem Eingriffnahmeabschnitt 178 durch einen Sockelfederschlitz 170 und einen Gehäusefederschlitz 164 erstrecken. Vorsprünge 171 befinden sich innerhalb der Sockelöffnung 169 und begrenzen die Längsverschiebungsfähigkeit der Feder 105. Federn 105 mit unterschiedlichen Charakteristika können in unterschiedlichen Implantatmodulen vorgesehen sein, die unterschiedliche Wirbel in Eingriff nehmen, was es ermöglicht, die Kraft, die auf jeden Wirbel ausgeübt wird, bewusst auszuwählen, um das gewünschte klinische Ergebnis zu erzielen.
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Der erste Arm 138 der Feder 105 eines ersten Implantatmoduls 101 ist ausgerichtet, um auf einem Federeinschub 165 eines ersten benachbarten Implantatmoduls 101 zu ruhen. Der zweite Arm 139 der Feder 105 des ersten Implantatmoduls 101 ist ausgerichtet, um auf einem Federeinschub 165 eines zweiten benachbarten Implantatmoduls 101 zu ruhen, wie es in 4 gezeigt ist. Somit ist jedes Implantatmodul 101 (außer an den beiden Enden) mit zwei benachbarten Implantatmodulen 101 in Eingriff, einem auf einem höher gelegenen Wirbel und einem auf einem tiefer gelegenen Wirbel.
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Wie es in 4a und 4b zu sehen ist, ist bezüglich von Wirbeln an den äußersten Enden der beeinträchtigten Länge der Wirbelsäule eine spezielle ”einseitige” Feder vorgesehen, so dass die äußersten Implantatmodule jeweils nur mit einem benachbarten ersten Implantatmodul 101 in Eingriff sind. Die Endimplantatmodule können ansonsten identisch sein mit den dazwischenliegenden ersten Implantatmodulen.
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Der Kappenschaft 173 einer Federabdeckung 106 nimm dann Eingriff mit dem Gehäusekörper 161. Ein Werkzeug nimmt die Kappendeckelöffnung 174a in Eingriff, um den Kappenschaft 173 in die mit einem Schraubengewinde versehene Gehäuseinnenwand 167 des Gehäusekörpers 161 zu schrauben. Die Federkappe 106 drückt den Federsockel 104 auf den Schraubkopf 160, und verriegelt dadurch den Winkel des Gehäuses 102 relativ zu der mit einem Schraubengewinde versehenen Säule 130 der Schraube 103. Die Federkappe 106 hält auch die Feder 105 des Implantatmoduls 101 in seiner Position innerhalb des Federsockels 104. Wenn die Federkappe 106 somit mit dem Gehäuse 102 in Eingriff ist, erstreckt sich der Kappendeckel 172 über jeden der Federeinschübe 165 dieses Implantatmoduls 101. Falls der Kappendeckel 172 asymmetrisch ist, ist die schmalere Abmessung in der Richtung tieferliegend-höherliegend ausgerichtet. Somit ist der zweite Arm 139 der Feder 105 des ersten benachbarten Implantatmoduls 101 umschlossen durch einen Federeinschub 165 und eine Federeinschubaufkantung 166, den Kappendeckel 172 und die Wand des Gehäusekörpers 161 auf einer Seite des Implantatmoduls, und der erste Arm 138 der Feder 105 des zweiten benachbarten Implantatmoduls 101 ist umschlossen durch einen Federeinschub 165 und eine Federeinschubaufkantung 166, den Kappendeckel 172 und die Wand des Gehäusekörpers 161 auf der anderen Seite des Implantatmoduls 101.
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Durch die Verwendung von Spannern 107 kann nun ein gewünschter Vorspannungsbetrag getrennt auf jedem Wirbel ausgeübt werden. Jeder Spanner 107 ist in eine Kappenöffnung 174 eingefügt, und der Spannerschaft 176 nimmt Eingriff mit der Spannereingriffnahmeeinrichtung in der Kappenschaftöffnung 174b. Durch Ineingriffnehmen eines Werkzeugs mit dem Spannerwerkzeughohlraum 177 wird der Spanner 107 in die korrekte Position manipuliert, bei der der Spannerkopf 175 umgeben ist durch eine Kappendeckelöffnung 174a. Bei einem aktiven Implantatmodul (wie es z. B. in 3 gezeigt ist) stößt das Ende des Spannerschafts 176 an die Mitte der Feder 105 in dem Federsockel 104 an. Dies bewirkt, dass eine Spannung auf das Implantatmodul 101 ausgeübt wird relativ zu dem ersten benachbarten Implantatmodul und dem zweiten benachbarten Implantatmodul über die Feder 105, was eine Verschiebung des ersten Wirbels relativ zu dem ersten benachbarten Wirbel und dem zweiten benachbarten Wirbel versursacht. Wie es für einen Fachmann auf diesem Gebiet klar ist, hängt der Betrag der ausgeübten Spannung von den Charakteristika der Feder 105 ab, und auch von der Länge des Spannerschafts 176, genau wie der Betrag der Kraft, die auf die Mitte der Feder 105 ausgeübt wird, davon abhängt, wie weit sich der Spannerschaft 176 über die Kappenschaftöffnung 174b erstreckt. In einigen Fällen kann die gewünschte Spannung erreicht werden durch einen Spannerschaft 176 einer Länge, die sich nicht über die Kappenschaftöffnung 174 hinaus erstreckt.
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Die Spannung jedes einzelnen Implantatmoduls kann eingestellt werden bis der korrekte gewünschte Vorspannungsbetrag auf jeden getrennten Wirbel ausgeübt wird, gemäß den klinischen Bedürfnissen dieses Patienten, um die gewünschte Korrektur und Bewegungsfreiheit zu erreichen.
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Implantatmodule 101 des gezeigten Typs werden eine ”nach außen gerichtete” Kraft ausüben, die die Pedikelschraube weg von der Wirbelsäule zieht. Es ist jedoch klar, dass durch geringe Änderungen Federn konfiguriert werden können, um eine ”nach innen gerichtete” Kraft auszuüben, und Zwischeneinheiten schalten zwischen Implantatmodulen mit nach außen gerichteter und nach innen gerichteter Kraft, um eine Anpassung der Kräfte entlang einer Wirbelsäule zu ermöglichen, um den Erfordernissen dieses Patienten zu entsprechen.
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Nachdem alle Implantatmodule 101 installiert und eingestellt wurden, werden die Implantatmodule 101 durch Gewebe und Haut bedeckt.
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Die Absicht dieses Systems ist, dass nur eine „sanfte” Geraderichtungskraft auf die Wirbelkörper ausgeübt wird, anstatt der Ausübung großer Kräfte, wie es derzeit erforderlich ist, um die Wirbelsäule mit Standardwirbelsäulenimplantaten neu auszurichten. Somit würden auf ähnliche Weise wie Klammern in der Kieferorthopädie arbeiten, diese sanften Kräfte im Verlauf der Zeit eine „Neuausrichtung” der Wirbelkörper verursachen.
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Die Implantatmodule 101 üben weiterhin Kräfte auf jeden Wirbel aus, basierend auf der Vorspannung der zugeordneten Feder 105 im Verlauf der Zeit nach der Operation. Anstatt einer sofortigen Totalkorrektur gibt es eine allmähliche Verbesserung bei der Wirbelsäulenausrichtung im Verlauf der Zeit. Wenn sich die Wirbelsäule der gewünschten Ausrichtung nähert, nähern sich die Federn 105 ihrem Ruhezustand und die Kräfte, die durch die Implantatmodule 101 ausgeübt werden, verringern sich, was ein Risiko der Überkorrektur begrenzt. Obwohl es in einigen Fällen wünschenswert sein kann, einige der Implantatmodule nach der Operation neu einzustellen, wird gehofft, dass dies in den meisten Fällen nicht notwendig ist. Es kann schließlich möglich sein, die Einheiten von der Wirbelsäule zu entfernen, die sich zu ihrer neuen Position eingestellt hat.
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Zweites bevorzugtes Ausführungsbeispiel
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5 und 6 zeigen zwei unterschiedliche Ansichten eines zweiten Ausführungsbeispiels eines Implantatmoduls 201, das ein Teil der Vorrichtung der vorliegenden Erfindung ist.
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Das Implantatmodul 201 umfasst eine Pedikelschraube 203, ähnlich einem gut bekannten Typ, der eine mit einer Schraubengewinde versehene Säule 230 umfasst, die angepasst ist, um einen Pedikel eines Wirbels in Eingriff zu nehmen. Die Säule 230 ist koaxial mit einem mit einem Schraubengewinde versehenen Schaft 233. Um das Schrauben der Schraube 203 in einen Pedikel zu ermöglichen, können Werkzeugeingriffnahmeeinrichtungen auf oder benachbart zu dem Schaft 233 vorgesehen sein. Diese Werkzeugeingriffnahmeeinrichtung kann externe Flachstellen 231 und/oder einen Schraubenwerkzeughohlraum 232 umfassen, der angepasst ist, um ein Werkzeug, wie z. B. einen Imbusschlüssel, aufzunehmen. Eine Ineingriffnahme eines bekannten Werkzeugtyps mit einer dieser Werkzeugeingriffnahmeeinrichtungen wird die Drehung der Schraube 203 ermöglichen und daher die Ineingriffnahme der Säule 230 mit einem Pedikel.
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Die Schraube 203 kann ähnlich sein wie eine der vielen unterschiedlichen handelsüblichen Wirbelsäulenschrauben. Bei alternativen Ausführungsbeispielen können die Pedikelschrauben 203 ersetzt werden durch „Pedikelhaken” oder andere bekannte Vorrichtungen für eine Ineingriffnahme mit Wirbeln der Wirbelsäule.
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Anstatt der dargestellten Festwinkelschraube kann eine Multiaxialschraube verwendet werden, um dazu beizutragen, die Ausrichtung zu erleichtern.
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Das Implantatmodul 201 umfasst ferner eine Feder 236, die einen ersten Arm 238 und einen zweiten Arm 239 umfasst, die in einer Federebene ausgerichtet sind. Nahe der Mitte der Feder 236 ist ein Federloch 234 abgemessen, um es dem Schaft 233 der Schraube 203 zu ermöglichen, durch dasselbe zu verlaufen. Auf jeder Seite des Federlochs 234 ist ein Federflügel 235 gebildet, der eine Aufkantung 237 umfasst, die sich in etwa senkrecht zu der Federebene erstreckt. Jeder Federflügel 235 umfasst ferner einen Einschub 240, der etwa parallel zu der Federebene, aber verschoben von derselben ist. Jeder Einschub 240 erstreckt sich zu dem Federloch 234, aber blockiert dasselbe nicht. Obwohl die Federn 236 als Blattfedern gezeigt sind, könnten andere Formen verwendet werden, wie z. B. flexible Stäbe oder Stangen, oder konturierte oder profilierte Formen, und können unterschiedliche Dicken und Querschnitte aufweisen.
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Eine Federkappe 241 ist ein im Wesentlichen ringförmiger Abstandshalter mit einem innen mit einem Schraubengewinde versehenen Federkappenloch 242, das angepasst ist, um den Schaft 233 der Schraube 203 in Eingriff zu nehmen. Die Federkappe 241 kann auch eine Werkzeugeingriffnahmeeinrichtung umfassen, wie z. B. interne/externe Kappenwerkzeughohlräume 243.
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Ein Federhalter 244 umfasst ein Halterloch 245 mit einer ähnlichen Abmessung wie das Federkappenloch 234 und zwei Halterflügel 246. Jeder Halterflügel 246 ist etwas länger als ein entsprechender Federflügel 235 und umfasst eine Kerbe 247, die abgemessen ist, um ein Ende 248 eine Aufkantung 237 aufzunehmen. Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist jeder Halteflügel 246 von dem anderen versetzt, um mit den entsprechenden Versatz jeder Aufkantung 237 zusammenzupassen.
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Eine Sicherungsmutter 249 ist eine im Wesentlichen ringförmige Mutter mit einem innen mit einem Schraubengewinde versehenen Mutterloch 250, das angepasst ist, um den Schaft 233 der Schraube 203 in Eingriff zu nehmen. Die Sicherungsmutter 249 kann auch eine Werkzeugeingriffnahmeeinrichtung umfassen, wie z. B. Mutternwerkzeughohlräume 251.
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Für einen Fachmann auf diesem Gebiet ist offensichtlich, dass die Implantatmodule aus geeigneten chirurgischen Materialien hergestellt sein müssen, die die notwendigen Charakteristika Sterilisationsfähigkeit, biologische Trägheit, Stärke und Flexibilität aufweisen. Insbesondere werden unterschiedliche Materialien und Federgeometrien, die für die Federn 236 verwendet werden, unterschiedliche Federkraftstärken ausüben, wie es in einem bestimmten Fall erforderlich sein kann.
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Implantatmodule 201 werden bei dem Behandlungsverfahren der vorliegenden Erfindung verwendet. Unter Verwendung bekannter Werkzeuge und Techniken werden Schrauben 203 in die Pedikel von Wirbeln entlang der betroffenen Länge der Wirbelsäule geschraubt. Schrauben 203 können mit jedem Wirbel Eingriff nehmen, oder es können einige ausgelassen werden, abhängig von dem Ausmaß der Skoliose, dem Zustand des Patienten und dem gewünschten Endergebnis.
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Sobald die Schrauben 203 in Position sind, werden die Federn 236 nacheinander installiert. Eine Feder 236 wird über der Pedikelschraube 203 abgesenkt, so dass der Schaft 233 durch das Federloch 234 verläuft. Ein Ende 252 des ersten Arms 239 der Feder 236 ruht auf einem Einschub 240 einer benachbarten Feder 236. Auf dem anderen Einschub 240 der benachbarten Feder ruht ein Ende 253 des zweiten Arms 238 einer weiteren Feder 236, so dass (außer für die beiden Endimplantatmodule) für jedes Implantatmodul 201 das Ende 252 des ersten Amts 239 und das Ende 253 des zweiten Arms 238 der Feder 236 auf den Einschüben 240 unterschiedlicher benachbarter Federn 236 ruht. Diese Ineingriffnahme de Arme 238, 239 und deren Enden 252, 253 mit den Einschüben 240 kann auftreten, sobald jede Feder 236 hinzugefügt wird oder nachdem alle Federn in Position sind.
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Es ist klar, dass die Implantatmodule 201 durch ähnliche Endimplantatmodule (nicht gezeigt) ergänzt werden können, wobei die Feder nur einen Arm aufweist, um eine Feder eines einzelnen benachbarten Implantatmoduls in Eingriff zu nehmen. Wenn die Implantatmodule 201 nicht in jeden benachbarten Wirbel einzufügen sind, können die Federn 236 Arme unterschiedlicher Länge aufweisen, um die Einschübe 240 der nächsten benachbarten Federn zu erreichen.
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Das Federkappenloch 242 der Federkappe 241 ist mit dem Schaft 233 ausgerichtet und für jedes Implantatmodul 201 in Position geschraubt. Der Vorspannungsbetrag auf jeder Feder 236 wird durch die Beabstandung zwischen der Unterseite der Federkappe 241 und der Säule 230 der Pedikelschraube 203 bestimmt. Da die Mitte der Feder 236 verschoben ist bezüglich ihrer benachbarten Federn 236, biegen sich die Arme 238, 239 der Feder 236, was dazu führt, dass entlang der Achse der Pedikelschraube 203 und anschließend auf einen verbundenen Wirbel der Wirbelsäule eine Kraft ausgeübt wird.
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An diesem Punkt wird der Vorspannungsbetrag auf jeder Feder 236 eingestellt gemäß dem gewünschten Endergebnis durch ordnungsgemäßes Anziehen der Federkappen 241 während der Operation. Der Bewegungsfreiheitsbetrag, der dem Patienten erlaubt wird, kann auch ausgewählt werden durch Variationen bei der Straffheit der Federkappen 241 oder durch die Verwendung von Federkappen unterschiedlicher Höhen. Eine gröbere Einstellung kann auch bewirkt werden durch Schrauben der Schraube 203 weiter in ihren Wirbel als die benachbarten Einheiten, was bewirkt, dass durch die Feder 236 weitere Biegekräfte ausgeübt werden.
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Implantatmodule 201 des gezeigten Typs werden eine „nach außen gerichtete” Kraft ausüben, die die Pedikelschraube weg von der Wirbelsäule zieht. Es ist jedoch klar, dass mit einer kleinen Änderung Federn konfiguriert werden können, um eine „nach innen gerichtete” Kraft auszuüben, und Zwischeneinheiten könnten verwendet werden, um zwischen dem Bereitstellen einer nach außen gerichteten oder nach innen gerichteten Kraft zu schalten, um ein Anpassen der Kräfte entlang einer Länge einer Wirbelsäule zu ermöglichen, um den Erfordernissen dieses Patienten zu entsprechen.
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Sobald die Federkappe 241 entsprechend eingestellt ist, wird der Federhalter 244 eingepasst durch Schieben des Schafts 233 durch das Halterloch 245 und Ausrichten der Kerbe 247 in jedem Halterflügel 246 mit einer entsprechenden Aufkantung 237 dieser Feder 236. Die Sicherungsmutter 249 wird dann auf der Oberseite des Schafts 233 in Position geschraubt, um den Federhalter 244 in Position zu halten. Sobald der Federhalter 244 in Position ist, ist ein Ende 253, 252 jedes Arms 238, 239 benachbarter Federn 136 in einem „Gehäuse” enthalten, das durch einen Einschub 240 auf der Unterseite, eine Federabdeckung 241 an einer Seite und einer Aufkantung 237 auf der anderen Seite, und auf der Oberseite durch einen Halterflügel 246 des Federhalters 244 begrenzt ist. Dies begrenzt das Risiko, dass eine Feder von ihrem Nachbarn außer Eingriff kommt, während sich der Patient bewegt, was zu einer Änderung der Federkraft führen würde, die durch diese Feder ausgeübt wird.
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Nachdem alle Implantatmodule 201 installiert und eingestellt wurden, werden die Implantatmodule 201 durch Gewebe und Haut bedeckt.
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Wie es für einen Fachmann auf diesem Gebiet klar ist, kann die Montagesequenz jeder Komponente abhängig von der Operationstechnik, den Vorlieben des Chirurgen, dem Zustand des Patienten, usw., variieren, aber den gleichen Effekt erzielen.
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Der Zweck dieses Systems ist, dass nur eine „sanfte” Geraderichtungskraft auf die Wirbelkörper ausgeübt wird, anstatt große Kräfte auszuüben, wie es derzeit erforderlich ist, um die Wirbelsäule mit Standardwirbelsäulenversteifungsimplantaten neu auszurichten. Somit werden diese sanften Kräfte im Verlauf der Zeit, auf ähnliche Weise wie Klammern in der Kieferorthopädie arbeiten, eine „Neuausrichtung” der Wirbelkörper bewirken.
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Es wird in Betracht gezogen, dass die Implantate nur auf einer Seite (links oder rechts) der Wirbelsäule angelegt werden. Dies führt dazu, dass die Federn entweder nach innen oder nach außen gerichtete korrigierende Kräfte ausüben, wie es durch die Federkonfiguration bestimmt wird, aufgrund der Abwesenheit einer Feder auf der anderen (linken/rechten) Seite gibt es aber eine Drehkraft, die auf die Wirbelsäule ausgeübt wird, was jede Drehdeformität der Wirbelsäule korrigieren kann. Alternativ kann gewählt werden, Implantate auf sowohl der linken als auch der rechten Seite der Wirbelsäule zu positionieren, um eine korrigierende Kraft höherer Stärke bereitzustellen. Bei einer solchen Doppelfederkonfiguration kann es erforderlich sein, dass die eine Seite nach innen gerichtete Kräfte und die andere nach außen gerichtete Kräfte ausübt, um die Drehkorrekturkräfte zu liefern, falls dies gewünscht ist.
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Die Implantatmodule 201 üben weiterhin Kräfte auf jeden Wirbel aus, basierend auf der Vorspannung der zugeordneten Feder 236 im Verlauf der Zeit nach der Operation. Anstatt einer sofortigen Totalkorrektur gibt es eine allmähliche Verbesserung bei der Wirbelsäulenausrichtung im Verlauf der Zeit. Wenn sich die Wirbelsäule der gewünschten Ausrichtung nähert, nähern sich die Federn 236 ihrer Ruheausrichtung und die Kräfte, die durch die Implantatmodule 201 ausgeübt werden, verringern sich, was ein Risiko der Überkorrektur begrenzt. Obwohl es in einigen Fällen wünschenswert sein kann, einige der Implantatmodule nach der Operation neu einzustellen, wird gehofft, dass dies in den meisten Fällen nicht notwendig sein wird. Es kann schließlich möglich sein, die Einheiten von der Wirbelsäule zu entfernen, die sich zu ihrer neuen Position eingestellt hat
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Drittes Ausführungsbeispiel
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7 und 8 zeigen zwei unterschiedliche Ansichten eines dritten Ausführungsbeispiels eines Implantatmoduls 301, das ein Teil der Vorrichtung der vorliegenden Erfindung ist.
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Das Implantatmodul 301 umfasst ein Gehäuse 302, eine Pedikelschraube 303, einen Federsockel 304, eine Feder 305 und eine Verbindungseinrichtung 307. Die Pedikelschraube 303 umfasst eine mit einem Schraubengewinde versehene Säule 330, die angepasst ist, um einen Pedikel eines Wirbels in Eingriff zu nehmen. An einem ersten Ende der Säule 330 ist ein abgerundeter Schraubenkopf 360 vorgesehen mit einer Werkzeugeingriffnahmeeinrichtung, vorzugsweise in der Form eines Schraubenwerkzeughohlraums 332, der angepasst ist, um ein Werkzeug, z. B. einen Imbusschlüssel, aufzunehmen.
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Das Gehäuse 302 hat einen im Wesentlichen zylindrischen Gehäusekörper 361, mit einer Mittelbohrung 362, die abgemessen ist, so dass eine mit einem Schraubengewinde versehene Säule 330 der Pedikelschraube 303 durch dieselbe verläuft, und die mit einem Schraubengewinde versehene Säule 330 sich von einem ersten Ende des Gehäusekörpers 361 erstreckt, aber der abgerundete Schraubenkopf 360 in der Bohrung 362 des zylindrischen Gehäusekörpers 361 gehalten wird.
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Die Seitenwand des Gehäusekörpers 361 umfasst zwei einander gegenüberliegende Gehäusefederschlitze 364, wobei sich jeder Gehäusefederschlitz 364 von einem zweiten Ende des Gehäusekörpers 361 durch eine wesentliche Tiefe der Gehäusekörperseitenwand erstreckt. Ein Paar von Federeingriffnahmeeinrichtungen 365 erstreckt sich von gegenüberliegenden Seiten des Gehäusekörpers 361 nach außen, von denen jedes gleichmäßig beabstandet ist von den zwei Gehäusefederschlitzen 364. Bei diesem Ausführungsbeispiel sind die Federeingriffnahmeeinrichtungen 365 geschlossene Schleifen, jeweils konfiguriert, um einen Arm 338, 339 einer Blattfeder 305 eines benachbarten Implantatmoduls zu halten.
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Die Blattfeder 305 ist in dem Gehäusekörper 361 platziert, kreuzt die Mittelbohrung 362 und wird über eine einstellbare Verbindungseinrichtung 307 gehalten. Ein erster Arm 338 und ein zweiter Arm 339 der Blattfeder 305 erstrecken sich jeweils durch einen Gehäusefederschlitz 364. Ein Paar von kleinen gegenüberliegenden Vorsprüngen 371, die auf halbem Weg entlang der Blattfeder 305 angeordnet sind, nehmen Eingriff mit einer Innenwand der Bohrung 362 und begrenzen die Längsverschiebung der Blattfeder 305. Die einstellbare Verbindungseinrichtung 307 kann zumindest ein mit einem Schraubengewinde versehener Block sein, der in Eingriff ist mit einem mit einem Schraubengewinde versehenen Abschnitt der Mittelbohrung 362 des Gehäusekörpers 361. Die Verbindungseinrichtung 307 umfasst auch eine Werkzeugeingriffnahmeeinrichtung, um die Ineingriffnahme der Verbindungseinrichtung mit der Mittelbohrung 362 zu ermöglichen.
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Wo die Skoliose einen Abschnitt von n Wirbeln in einer Wirbelsäule betrifft, besteht die Vorrichtung aus zumindest n Zwischeneinheiten 301 und zwei Endeinheiten 380, wie es in 9 und 10 gezeigt ist. Jede Endeinheit 380 ist identisch mit einer Zwischeneinheit 301, außer dass eine Endfeder 310 etwas über 50% der Länge einer Blattfeder 305 ist, und an einem ersten Ende mit dem Gehäuse 302 verbunden ist.
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Die Vorrichtung wird in einer durch Skoliose beeinträchtigten Wirbelsäule implantiert durch Anbringen einer Zwischeneinheit 301 an einen Pedikel jedes betroffenen Wirbels, entlang einer Seite der betroffenen Länge der Wirbelsäule, und an einer Endeinheit 380 an einem Pedikel sowohl von einem Wirbel über der betroffenen Länge der Wirbelsäule als auch einem Wirbel unter der betroffenen Länge der Wirbelsäule.
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Schrauben 303 können mit jedem Wirbel in Eingriff sein, oder es können einige ausgelassen werden, abhängig von dem Ausmaß der Skoliose, dem Zustand des Patienten und dem gewünschten Ergebnis. Um eine Einheit zu implantieren, wird eine Schraube 303 durch das Gehäuse 302 eingefügt und in einen Pedikel des gewünschten Wirbels geschraubt. In der Praxis kann die Schraube 303 mit dem Gehäuse 302 und dem Federsockel 304 installiert in einer Mittelbohrung 362 über dem Schraubenkopf 360 zusammengesetzt werden, bevor die Operation beginnt, d. h. diese Teile können als eine vormontierte Einheit geliefert werden. Sobald das Gehäuse 302 durch die Schraube 303 an dem Wirbel angebracht ist, wird die Blattfeder 305 (oder Endfeder 310 in dem Fall einer Endeinheit 380) in das Gehäuse 302 eingefügt, so dass der erste und zweite Arm 338, 339 der Feder 305 sich durch die Gehäusefederschlitze 364 erstrecken. Eine Verbindungseinrichtung 307 wird in der Mittelbohrung 362 in Position eingefügt, um die Blattfeder 305 in Position zu halten.
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Sobald die Einheiten implantiert wurden, nimmt eine Endfeder 310 einer Endeinheit 380 eine Federeingriffnahmeeinrichtung 365 einer benachbarten Zwischeneinheit 301 in Eingriff. Ein erster Arm 338 der Blattfeder 305 der Zwischeneinheit 301 nimmt eine Federeingriffnahmeeinrichtung 365 der Endeinheit 380 in Eingriff. Der zweite Arm 339 nimmt eine Federeingriffnahmeeinrichtung 365 einer nachfolgenden Zwischeneinheit 301 in Eingriff. Diese Progression wiederholt sich entlang allen Einheiten, wie es in den Zeichnungen gezeigt ist, so dass jede Blattfeder 305 einer Zwischeneinheit 301 eine Federeingriffnahmeeinrichtung von zwei benachbarten Einheiten in Eingriff nimmt, und jede Endfeder 310 die Federeingriffnahmeeinrichtung einer benachbarten Zwischeneinheit 301 in Eingriff nimmt. Wie es gezeigt ist, sind die Federeingriffnahmeeinrichtungen 365 Schleifen, um die Federenden sicher in Eingriff zu nehmen. Die Federeingriffnahmeeinrichtungen 365 könnten jedoch in jeder geeigneten Form sein, einschließlich (aber nicht beschränkt auf) L-förmige Klammern, gerade oder geformte Vorsprünge, Rillen oder Ausnehmungen.
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Um eine Krümmung und somit Spannung in den Federn 305, 310 zu erzeugen, werden die Verbindungseinrichtungen 307 eingestellt. Bei diesem Ausführungsbeispiel krümmt das Schrauben des Blocks in die Einheit zu der Schraube 303 hin die Mitte der Blattfeder 305 relativ zu ihren Enden. Das Einstellen der Verbindungseinrichtung 307 einer Zwischeneinheit 301, so dass die Blattfeder 305 zwischen den Federeingriffnahmeeinrichtungen 365 der benachbarten Einheiten einen Bogen in Richtung Wirbelsäule bildet, übt eine Kraft auf das Gehäuse 302 der Zwischeneinheit 301 aus, die zu der Schraube 303 und somit zu diesem Wirbel übertragen wird. Eine gröbere Einstellung kann auch bewirkt werden indem die Schraube 303 weiter in ihren Wirbel geschraubt wird als in benachbarten Einheiten, was weitere Spannung in der Feder verursacht.
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Somit kann die Einstellung der Verbindungseinrichtung 307 verwendet werden, um die Kraft abzustimmen, die auf jeden Wirbel in Abhängigkeit von seiner Position in der durch Skoliose betroffenen Wirbelsäule auszuüben ist. Unterschiedliche Stärken und Typen von Federn können verwendet werden, abhängig von der gewünschten Kraft, die auszuüben ist. Die Einstellung der Verbindungseinrichtung 307 ermöglicht eine Feinabstimmung der ausgeübten Kraft durch Beeinträchtigen des Krümmungsbetrags in jeder Feder.
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Während die Wirbelkörper allmählich „wieder ausgerichtet” werden, werden die Federn gerade, was die Federkraft reduziert, die auf die Wirbelkörper ausgeübt wird, was dazu beiträgt, eine Überkorrektur der Skoliosedeformität zu verhindern. Es kann ferner möglich sein, die Spannung zu variieren, die durch die Einstellungseinrichtung 307 in nachfolgenden Operationen ausgeübt wird, um eine geeignete Kraft auf jeden Wirbel auszuüben, während sich die Wirbelsäule einstellt. Es kann schließlich möglich sein, die Einheiten von der Wirbelsäule zu entfernen, die sich zu ihrer neuen Position eingestellt hat.
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Obwohl die Federn 305 als Blattfedern gezeigt sind, könnten andere Formen verwendet werden, wie z. B. flexible Stäbe oder Stangen, oder konturierte oder profilierte Formen, mit unterschiedlichen Dicken und Querschnitten.
