DE19738968B4

DE19738968B4 - Vorrichtung zur Versteifung und/oder Korrektur einer Wirbelsäule od. dgl.

Info

Publication number: DE19738968B4
Application number: DE19738968A
Authority: DE
Inventors: Dr. Schmotzer Hans
Original assignee: Smith and Nephew Orthopaedics AG
Current assignee: Smith and Nephew Orthopaedics AG
Priority date: 1997-07-31
Filing date: 1997-09-05
Publication date: 2012-07-05
Anticipated expiration: 2017-09-06
Also published as: DE19738968A1

Abstract

Vorrichtung zur Versteifung und/oder Korrektur eines aus wenigstens zwei Knochen bestehenden Knochengerüstes oder eines aus wenigstens zwei Knochenfragmenten bestehenden Knochenabschnitts oder eines aus wenigstens zwei Wirbeln bestehenden Wirbelsäulenabschnitts, mit wenigstens zwei jeweils an einem Knochen bzw. Wirbel befestigbaren Verankerungselementen (10) für ein Verbindungselement, welches ein am Verankerungselement (10) festlegbares, kabel-, draht- oder stabförmiges Spannmittel (15) sowie über dieses schiebbare Distanzhülsen (16) umfasst, die benachbarte Verankerungselemente (10) bei Ausübung von Zug auf das Spannmittel (15) auf vorbestimmte Distanz halten, wobei die Flächen des Verankerungselements (10), an denen sich die Distanzhülsen (16) abstützen, sphärisch konvex oder konkav gewölbt sind, dadurch gekennzeichnet, dass Durchgänge (19) in den Distanzhülsen (16) sich konisch oder trompetenartig nach außen erweiternde Ein- bzw. Austrittsöffnungen (20) aufweisen, um im Bereich der Abstützung der Distanzhülsen (16) am zugeordneten Verankerungselement (10) bzw. an einem Verankerungsteil (11) des Verankerungselements (10) einen zwängungsfreien Übertritt des Spannmittels (15) von der Distanzhülse (16) in einen...

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Versteifung und/oder Korrektur eines aus wenigstens zwei Knochen oder Knochenfragmenten bestehenden Knochengerüstes oder -abschnitts oder eines aus wenigstens zwei Wirbeln bestehenden Wirbelsäulenabschnitts, mit mindestens zwei jeweils an einem Knochen bzw. Wirbel befestigbaren Verankerungselementen für ein Verbindungselement, welches ein am Verankerungselement festlegbares, kabel-, draht- oder stabförmiges Spannmittel sowie über dieses schiebbare Distanzhülsen umfasst, die benachbarte Verankerungselemente bei Ausübung von Zug auf das Spannmittel auf vorbestimmte Distanz halten.
Eine derartige Vorrichtung ist in Verbindung mit der Korrektur eines Wirbelsäulenabschnitts aus der WO 94/17745 A1 bekannt. Diese bekannte Vorrichtung zeichnet sich durch eine hohe Flexibilität bei dauerhafter Funktionssicherheit aus. Sie ist auch operationstechnisch einfach und läßt nachträgliche Positionskorrekturen zu.
In der DE 35 04 495 C2 sind eine Sakralfixierungsschraube und eine Sakralfixierungsvorrichtung offenbart. Die Sakralfixierungsschraube ist mit einem Schraubenkopf und einem Gewindeschaft versehen, wobei der Schraubenkopf als Gehäuse zur Aufnahme eines Hakens, der beispielsweise an einem Kompressionsstab befestigt ist, dient.
In der DE 43 30 837 A1 ist eine Pedikelschraube mit einem in einem Wirbelkörper verankerbaren Schaftteil und einem mit einer Aufnahme für eine Fixierstange versehenen Aufnahmeteil offenbart. Auch beim Gegenstand der DE 43 30 837 A1 findet die Distanzregulierung zwischen zwei Schrauben mittels eines Stabes statt.
Da ein Stab, der die Distanz zwischen zwei Pedikelschrauben bestimmt, jedoch ein starres Gebilde ist, wird die Bewegungsfreiheit des Patienten eingeschränkt und dieser wird dadurch entsprechend unbeweglich. Deshalb ist in der EP 0 669 109 A1 eine Vorrichtung zur Stabilisierung zwischen in benachbarten Wirbeln befestigten Pedikelschrauben dargestellt, die anstelle eines Stabes ein zwischen den Schraubenköpfen auf ein Band aufgezogenes Stützelement, welches aus einem elastischen oder starren Werkstoff bestehen kann, offenbart. Neben dem Vorteil, dass der Patient bei Einsatz eines elastischen Stützelements bewegungsfähiger bleibt als beim Einsatz von Fixiervorrichtungen gemäß der DE 35 04 495 C2 und der DE 43 30 837 A1 , ergibt sich ferner der Vorteil, dass allein durch die Wahl der Stützelemente bestimmt werden kann, mit welchem Grad an Steifheit die Pedikelschrauben auf Distanz gehalten werden sollen. Als Verbindungsmaterial zwischen den beiden Pedikelschrauben kann für jede Art von Stützelement ein und dasselbe Band hergenommen werden, womit sich die Lagerhaltung bzw. der Bedarf an unterschiedlichen Teilen verringern lässt.
Jedoch tritt bei einer Verbindung von Pedikelschrauben mittels Bändern häufig das Problem auf, dass es an den Übergangsstellen von Pedikelschraube bzw. deren Kopf und dem Stützelement dazu kommt, dass das elastische Band verklemmt wird bzw. erhöhtem Verschleiß unterliegt.
Ausgehend von diesem Stand der Technik und der oben näher beschriebenen Problemstellung ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, bei gleichbleibender bzw. sogar verbesserter Flexibilität der Fixiervorrichtung eine möglichst verschleißfreie Funktion derselben sicher zu stellen.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die bekannte Vorrichtung hinsichtlich der Flexibilität zu verbessern.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1 gelöst, wonach die Flächen des Verankerungselements, an denen sich die Distanzhülsen abstützen, sphärisch konvex oder konkav gewölbt sind. Damit ist es möglich, die Abstützung der Distanzhülsen an den zugeordneten Verankerungselementen anzupassen an die Richtung des Spannmittels zwischen zwei benachbarten Verankerungselementen. Es ist dementsprechend nicht zwingend notwendig, dass sich die Spannmittel in einem vorbestimmten Winkel zum Verankerungselement erstrecken. Vielmehr kann dieser Winkel vom Operateur individuell eingestellt werden, ohne dass er von den Distanzhülsen und deren Abstützung an den Verankerungselementen behindert wird.
Vorzugsweise sind die den Verankerungselementen zugewandten Stirnseiten einer jeden Distanzhülse entsprechend der zugeordneten Stützfläche am Verankerungselement komplementär dazu, d. h. sphärisch konkav bzw. konvex ausgebildet. Damit ist eine flächige Abstützung der Distanzhülsen an den konvex oder konkav gewölbten Stützflächen der Verankerungselemente sichergestellt.
Eine besonders bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung zeichnet sich dadurch aus, dass der aus dem Knochen oder Wirbel herausragende Kopf des Verankerungselements kugelartig ausgebildet ist, wobei an dieser Stelle erwähnt sei, daß das Verankerungselement entweder eine Pedikelschraube oder ein Pedikelhaken sein kann. Im erstgenannten Fall ist der Kopf der Pedikelschraube ein Kugelkopf.
Zur Festlegung der Spannmittel an den Verankerungselementen weisen diese bzw. deren Köpfe jeweils einen Durchgang auf, insbesondere eine Durchgangsbohrung mit sich jeweils konisch oder trompetenartig nach außen erweiternden Ein- bzw. Austrittsöffnungen für das Spannmittel. Damit kann das Spannmittel zwängungsfrei innerhalb eines vorgegebenen Raumwinkels von bis zu 15 bis 25 Grad in das Verankerungselement eintreten bzw. aus diesem austreten.
Bei einer vorteilhaften Ausführungsform ist der Durchgang bzw. die Durchgangsbohrung über seine bzw. ihre gesamte Länge durch einen Spalt zugänglich oder öffenbar, so dass das Spannmittel in Richtung quer zur Durchgangslängsrichtung in den Durchgang einführbar ist. Bei beiden Ausführungsformen kann das Verankerungselement zunächst am zugeordneten Knochen bzw. Wirbelknochen befestigt werden. Erst dann erfolgt die Festlegung des Spannmittels samt Distanzhülsen an den Verankerungselementen. Die Verankerungselemente müssen bei dieser Ausführungsform also nicht vorher auf das Spannmittel aufgefädelt werden. Eine besonders einfache Ausführungsform ist die erstgenannte Alternative, die einen sich über die Länge des Durchgangs im Verankerungselement erstreckenden Spalt zum Einführen des Spannmittels aufweist. Alternativ ist das Verankerungselement zwei- oder mehrteilig ausgebildet derart, dass der Durchgang im Verankerungselement über seine gesamte Länge geöffnet werden kann zum Einlegen des Spannmittels. Anschließend wird der Durchgang wieder ”gedeckelt”, so dass ein radial allseitig geschlossener Durchgang ensteht.
Die Durchgänge in den Distanzhülsen weisen sich konisch oder trompetenartig nach außen erweiternde Ein- bzw. Austrittsöffnungen auf, um im Bereich der Abstützung der Distanzhülsen am zugeordneten Verankerungselement einen zwängungsfreien Übertritt des Spannmittels von der Distanzhülse in den Durchgang des Verankerungselements bzw. umgekehrt sicherzustellen.
Bei einer weiteren Variante der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann noch vorgesehen sein, dass diese auf dem Spannmittel plazierbare Stützkugeln, insbesondere Spaltkugeln (mit durchgehendem Längsspalt) umfasst, die jeweils zwischen zwei Distanzhülsen einfügbar sind, um eine Änderung oder Anpassung der Distanzlänge durch Aneinanderreihung von zwei oder mehr Distanzhülsen gleicher oder unterschiedlicher Länge zu ermöglichen. Die erwähnten Stützkugeln weisen jeweils einen Durchgang entsprechend dem Durchgang an den Verankerungselementen für das kabel-, draht- oder stabförmige Spannmittel auf. Die Stützkugeln werden also auf die Spannmittel aufgefädelt, und zwar jeweils zwischen zwei aufeinanderfolgenden Distanzhülsen.
Um die Variationsmöglichkeiten noch weiter zu erhöhen, ist es denkbar, den Spannmittel-Verankerungsteil eines jeden Verankerungselements, insbesondere den Kugelkopf einer Kugelkopf-Pedikelschraube, um eine sich quer zur Längserstreckung des Spannmittels erstreckende Achse bzw. um die Pedikelschrauben-Längsachse drehbar zu lagern. Damit hat der Operateur die Möglichkeit, das Spannmittel und die zugeordneten Distanzhülsen in drei Dimensionen einzustellen nach den jeweils gegebenen Erfordernissen.
Nachstehend wird eine bevorzugte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert. Diese zeigt in der einzigen Figur das Zusammenspiel zwischen Verankerungselement, Spannmittel und Distanzhülsen im Schnitt.
Mit dem Bezugszeichen 10 ist der Verankerungsteil einer z. B. in einen Wirbelknochen einschraubbaren Pedikelschraube gekennzeichnet. Der aus dem Wirbelknochen herausragende Kopf 11 dieser Schraube ist kugelförmig ausgebildet. Die Oberseite des Kugelkopfes 11 ist abgeflacht. In diesem Bereich ist ein hier nicht dargestellter Innnensechskant ausgebildet, in den ein komplementäres Schraubwerkzeug einfügbar ist. Damit wird die Pedikelschraube in den Wirbel eingeschraubt.
Der Kopf 11 der Pedikelschraube 10 weist einen Durchgang in Form einer Durchgangsbohrung 12 auf mit sich jeweils konisch nach außen erweiternden Ein- und Austrittsöffnungen 13, 14. Innerhalb der Durchgangsbohrung 12 ist ein kabel- bzw. drahtartiges Spannmittel 15 plaziert, welches nach der Implantation auf Zug steht. Über das Spannmittel 15 sind Distanzhülsen 16 geschoben, mittels derer benachbarte Verankerungselemente, hier Pedikelschrauben 10 bei Ausübung von Zug auf das kabel- bzw. drahtartige Spannmittel 15 auf vorbestimmte Distanz gehalten werden. Die Distanzhülsen 16 stützen sich an der kugelförmigen Oberfläche des Schraubenkopfes 11 ab. Die dem Kugelkopf 11 der Pedikelschraube 10 zugewandten Stirnseiten 17 der Distanzhülsen 16 sind entsprechend der kugelförmigen Stützfläche komplementär dazu, d. h. sphärisch konkav ausgebildet. Damit ist eine flächige Abstützung der Distanzhülsen 16 am Kugelkopf 11 der Pedikelschraube 10 unter unterschiedlichen Winkeln möglich, wie in der anliegenden Zeichnung durch die Doppel-Bogenpfeile 18 angedeutet ist.
Der Winkel, unter dem sich die Distanzhülsen 16 am Kugelkopf 11 der Pedikelschraube 10 abstützen, entspricht dem Ein- bzw. Austrittswinkel des kabel- bzw. drahtartigen Spannmittels 15 aus der Durchgangsbohrung 12 im Kugelkopf 11. Der maximale Spannmittel-Aus- bzw. Eintrittswinkel ist definiert durch den Konus der Ein- bzw. Austrittsöffnung 13, 14.
Die Durchgänge 19 in den Distanzhülsen 16 weisen ebenfalls sich konisch oder trompetenartig nach außen erweiternde Ein- bzw. Austrittsöffnungen 20 auf, um im Bereich der Abstützung der Distanzhülsen 16 am zugeordneten Verankerungselement, hier am Kugelkopf 11 der Pedikelschraube 10 einen zwängungsfreien Übertritt des kabel- bzw. drahtartigen Spannmittels 15 von der Distanzhülse 16 in den Durchgang 12 des Verankerungselements bzw. hier Kugelkopfes 11 der Pedikelschraube 10 oder umgekehrt sicherzustellen. Dieser zwängungsfreie Übertritt ist in der anliegenden Zeichnung sehr deutlich erkennbar. Statt der dargestellten Pedikelschraube 10 kann auch ein Pedikelhaken als Verankerungselement dienen.
Es kann auch noch vorgesehen sein, daß dass der Kugelkopf 11 um die Pedikelschrauben-Längsachse 21 drehbar gelagert ist. Damit hat der Operateur noch mehr Freiheitsgrade bezüglich der Ausrichtung von Spannmittel 15 und Distanzhülsen 16.
Sofern zwischen zwei benachbarten Distanzhülsen Stützkugeln angeordnet sein sollen, sind diese entsprechend dem Kugelkopf 11 der Pedikelschraube 10 ausgebildet.
Bei der dargestellten Ausführungsform ist der Kugelkopf 11 einteilig ausgebildet und integraler Bestandteil der Pedikelschraube 10. Diese wird bei der Implantation zunächst in den Wirbelknochen eingeschraubt und hinsichtlich des Durchgangs 12 ausgerichtet. Dann erfolgt das Einfädeln des kabel- oder drahtartigen Spannmittels 15, auf welches dann auch jeweils die Distanzhülsen 16 aufgeschoben werden. An einem Ende weist das Spannmittel 15 eine Verdickung auf, die sich im Durchgang 12 des an einem Ende des zu versteifenden Wirbelsäulenabschnitts befindlichen Verankerungselements abstützt, während das andere Ende einen Gewindeabschnitt umfasst, auf den eine Spannmutter aufschraubbar ist. Dabei stützt sich die Spannmutter entweder unmittelbar oder mittelbar über eine kurze Distanzhülse an dem dem anderen Ende des zu versteifenden Wirbelsäulenabschnitts zugeordneten Verankerungselement ab.
Als Spannmittel 15 kann auch ein Gewindestab verwendet werden, d. h. ein Stab mit einem sich über die gesamte Länge erstreckenden Außengewinde. Diese Ausführungsform hat den Vorteil, dass der Gewindestab individuell abgelängt werden kann entsprechend den Bedürfnissen am Ort der Implantation.
Um das erwähnte Einfädeln des Spannmittels 15 in den Durchgang 12 des Verankerungsteils, hier Kugelkopfes 11 der Pedikelschraube 10 zu vermeiden, kann vorgesehen sein, den Kugelkopf 11 entweder zweiteilig auszubilden, so dass der Durchgang 12 über seine gesamte Länge zum Einlegen des Spannmittels 15 geöffnet werden kann, oder im Kugelkopf 11 einen Längsspalt vorzusehen, über den das Spannmittel 15 ebenfalls in den Durchgang 12 eingeführt werden kann. Das Spannmittel 15 wird bei dieser Ausführungsform im Durchgang 12 quasi eingehakt bzw. eingehängt.
Sämtliche Bauteile bestehen aus humanverträglichem Material, insbesondere Titan oder einer Titanlegierung. Das Spannmittel 15 kann bei einer besonderen Ausführungsform als flexibles Kabel ausgebildet sein, insbesondere als seilartig geflochtenes Kabel.
Im implantierten Zustand steht das Spannmittel 15 – wie bereits oben erwähnt – unter Zug, während die Distanzhülsen 16 unter Druck stehen.
Die beschriebene Vorrichtung eignet sich nicht nur zur Versteifung und/oder Korrektur eines Wirbelsäulenabschnitts, sondern zur Versteifung oder Korrektur des Knochengerüstes oder einer Knochenfraktur ganz allgemein, insbesondere auch als Teil eines Fixateurs externe oder eines intramedullären Nagels. Besonders geeignet ist das beschriebene System jedoch für die Korrektur und/oder Versteifung eines Wirbelsäulenabschnitts.

Claims

Vorrichtung zur Versteifung und/oder Korrektur eines aus wenigstens zwei Knochen bestehenden Knochengerüstes oder eines aus wenigstens zwei Knochenfragmenten bestehenden Knochenabschnitts oder eines aus wenigstens zwei Wirbeln bestehenden Wirbelsäulenabschnitts, mit wenigstens zwei jeweils an einem Knochen bzw. Wirbel befestigbaren Verankerungselementen (10) für ein Verbindungselement, welches ein am Verankerungselement (10) festlegbares, kabel-, draht- oder stabförmiges Spannmittel (15) sowie über dieses schiebbare Distanzhülsen (16) umfasst, die benachbarte Verankerungselemente (10) bei Ausübung von Zug auf das Spannmittel (15) auf vorbestimmte Distanz halten, wobei die Flächen des Verankerungselements (10), an denen sich die Distanzhülsen (16) abstützen, sphärisch konvex oder konkav gewölbt sind, dadurch gekennzeichnet, dass Durchgänge (19) in den Distanzhülsen (16) sich konisch oder trompetenartig nach außen erweiternde Ein- bzw. Austrittsöffnungen (20) aufweisen, um im Bereich der Abstützung der Distanzhülsen (16) am zugeordneten Verankerungselement (10) bzw. an einem Verankerungsteil (11) des Verankerungselements (10) einen zwängungsfreien Übertritt des Spannmittels (15) von der Distanzhülse (16) in einen Durchgang bzw. eine Durchgangsbohrung (12) des Verankerungselements (10) bzw. umgekehrt sicherzustellen.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die den Verankerungselementen (10) zugewandten Stirnseiten (17) einer jeden Distanzhülse (16) entsprechend der zugeordneten Stützfläche am Verankerungselement (10) komplementär gestaltet, d. h. sphärisch konkav bzw. konvex ausgebildet sind.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der aus dem Knochen bzw. Wirbel herausragende Kopf (11) des Verankerungselements (10) kugelartig ausgebildet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Verankerungselement (10) bzw. dessen Kopf (11) einen Durchgang für das Spannmittel (15) aufweist, insbesondere eine Durchgangsbohrung (12) mit sich jeweils konisch oder trompetenartig nach außen erweiternden Ein- bzw. Austrittsöffnungen (13, 14).
Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchgang bzw. die Durchgangsbohrung (12) über seine bzw. ihre gesamte Länge durch einen Spalt hindurch zugänglich oder alternativ öffenbar ist, so dass das Spannmittel (15) in Richtung quer zur Durchgangslängsrichtung in den Durchgang bzw. Durchgangsbohrung (12) einführbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Verankerungselement, insbesondere dessen Kopf (11), im Bereich des Durchgangs bzw. der Durchgangsbohrung (12) für das Spannmittel (15) teilbar ausgebildet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass sie auf dem Spannmittel (15) plazierbare Stützkugeln, insbesondere Spaltkugeln mit durchgehendem Längsspalt umfasst, die jeweils zwischen zwei Distanzhülsen (16) einfügbar sind, um eine Änderung oder Anpassung der Distanzlänge durch Aneinanderreihung von zwei oder mehr Distanzhülsen gleicher oder unterschiedlicher Länge zu ermöglichen.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass als Verankerungselemente Pedikelhaken oder Pedikelschrauben (10) dienen.
Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass bei Verwendung von Pedikelschrauben als Verankerungselement Kugelkopf-Schrauben dienen, in deren Kugelkopf (11) ein sich quer zur Schraubenlängsachse (21) erstreckender Durchgang, insbesondere Durchgangsbohrung (12) für das Spannmittel (15) ausgebildet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass ein Spannmittel-Verankerungsteil des Verankerungselements, insbesondere der Kugelkopf (11) einer Kugelkopf-Pedikelschraube (10), um eine sich quer zur Längserstreckung des Spannmittels (15) erstreckende Achse, nämlich um die Pedikelschrauben-Längsachse (21), drehbar gelagert ist.