DE19944682C2 - Spine segment - Google Patents
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Wirbelsäulensegment zur Implantation in eine menschliche Wirbelsäule.The present invention relates to a spinal segment for implantation into a human spine.
Viele Menschen leiden unter einer kranken oder verschlissenen Zwischen wirbelscheibe (auch Bandscheibe genannt). Eine echte Heilung dieser Zwischenwirbelscheibe ist deshalb nicht möglich, weil die größtenteils aus Knorpel bestehende Zwischenwirbelscheibe sich nicht regenerieren kann.Many people suffer from a sick or worn out in between vertebral disc (also called intervertebral disc). A real cure to this Intervertebral disc is not possible because the majority of them Cartilage existing intervertebral disc cannot regenerate.
Aus der DE 196 32 404 A1 ist ein transplantierbares Knorpelgewebe bestehend aus einer neuen extrazellulären Matrix (ECM) bekannt, die aufgrund gentechnischer Manipulation Matrixmoleküle, immunsuppressive oder zelldifferenzierende Faktoren freisetzt, wobei das Knorpelgewebe von einer semipermeablen Membran umgeben ist. Dieses Knorpelgewebe ist zwar für Gelenke, nicht aber als Bandscheibenersatz geeignet. DE 196 32 404 A1 describes a transplantable cartilage tissue consisting of a new extracellular matrix (ECM) known due to genetic manipulation matrix molecules, immunosuppressive or cell-differentiating factors, the cartilage tissue of is surrounded by a semipermeable membrane. This is cartilage tissue suitable for joints, but not suitable as a replacement for intervertebral discs.
Bereits in Bonadio, Jeffrey; Smiley, Elisabeth; Patil, Pravin; Goldstein, Steven: "Localized, direct plamid gene delivery in vivo: prolonged therapy results in reproducible tissue regeneration", veröffentlicht in "Nature Medicine", Juli 1999 Vol. 5, Nr. 7, Seiten 753-759 wird der Wunsch geäußert, bei orthopädischen Eingriffen genetisch manipulierte Knochenteile implantieren zu können.Already in Bonadio, Jeffrey; Smiley, Elisabeth; Patil, Pravin; Goldstein, Steven: "Localized, direct plamid gene delivery in vivo: prolonged therapy results in reproducible tissue regeneration ", published in" Nature Medicine ", July 1999 Vol. 5, No. 7, pages 753-759 becomes the wish voiced, genetically manipulated bone parts during orthopedic interventions to be able to implant.
Davon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde ein Wirbelsäulensegment zur Implantation in eine menschliche Wirbelsäule zu schaffen, welches in ausreichender Menge zur Verfügung steht.Proceeding from this, the present invention is based on the object a spine segment for implantation in a human spine to create what is available in sufficient quantity.
Als technische Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß vorgeschla gen ein Wirbelsäulensegment zur Implantation in eine menschliche Wirbelsäule zu bilden, welches einen Wirbelkörpereinsatz und/oder eine Zwischenwirbelscheibe mit dem dazugehörigen oberen und/oder unteren Wirbelkörperfragment und/oder einen Wirbelbogen, insbesondere mit den diversen Fortsätzen umfasst, wobei die Zwischenwirbelscheibe aus einer genmanipulierten Tierzwischenwirbelscheibe gebildet ist, bzw. wobei der Wirbelkörpereinsatz, die Wirbelkörperfragmente, der Wirbelbogen und/oder die Fortsätze aus genmanipuliertem Tierknochen gebildet sind.As a technical solution to this problem, the invention proposes a spinal segment for implantation in a human Form spine, which is a vertebral body insert and / or Intervertebral disc with the associated upper and / or lower Vertebral fragment and / or a vertebral arch, especially with the includes various extensions, the intervertebral disc from one genetically manipulated animal intervertebral disc is formed, or where the Vertebral insert, the vertebral fragments, the vertebral arch and / or the extensions are formed from genetically manipulated animal bones.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass eine transgene Tierzwischenwirbelscheibe und/oder ein transgener Tierknochen, insbesondere vom Schwein oder vom Schaf, grundsätzlich auch zur Implantation in einer menschlichen Wirbelsäule geeignet ist.The present invention is based on the knowledge that a transgenic animal intervertebral disc and / or a transgenic animal bone, especially from pork or sheep, basically also for Implantation in a human spine is suitable.
Ein nach dieser technischen Lehre ausgebildetes Wirbelsäulensegment hat den Vorteil, dass hierdurch bedarfsgerecht und in ausreichender Menge Zwischenwirbelscheiben und dazugehörige Wirbelkörper geschaffen werden können. Has a spine segment trained according to this technical teaching the advantage that this means that it is in need and in sufficient quantity Intervertebral discs and associated vertebral bodies are created can.
Dabei hat es sich als vorteilhaft herausgestellt, die entsprechenden transgenen Tierzwischenwirbelscheiben oder Wirbelkörpereinsätze oder Wirbelkörperfragmente oder Wirbelbögen oder deren Fortsätze derart gentechnisch zu manipulieren, dass diese Elemente die gleiche Blutgruppe, insbesondere die gleiche Blutuntergruppe, die gleiche Gewebestruktur und/oder die gleiche Knochenstruktur wie die menschliche Wirbelsäule aufweisen, in die sie implantiert werden sollen.It has turned out to be advantageous, the corresponding transgenic animal intervertebral discs or vertebral inserts or Vertebral fragments or vertebral arches or their extensions like this to genetically manipulate that these elements have the same blood type, in particular the same blood subgroup, the same tissue structure and / or the same bone structure as the human spine in which they are to be implanted.
Hierdurch wird das erfolgreiche Anwachsen in der menschlichen Wirbelsäule positiv beeinflußt und ein Abstoßen des Implantates durch den menschlichen Körper unwahrscheinlich.This will make the successful growth in human Spine positively influenced and a rejection of the implant by the human body unlikely.
Die Zwischenwirbelscheibe sowohl der menschlichen als auch der tierischen Wirbelsäule ist mit dem jeweils darunter und darüber liegenden Wirbelkörper eng verwachsen und wird nur hierdurch in der korrekten Position gehalten. Es hat sich herausgestellt, dass eine einmal abgetrennte Zwischenwirbel scheibe nicht ohne weiteres wieder an dem Wirbelkörper anwächst, weshalb es vorteilhaft ist, die Zwischenwirbelscheibe mit dem darunter und/oder dem darüber liegenden Wirbelkörper oder zumindest mit einem entsprechenden Wirbelkörperfragment zu implantieren. Damit dieses Implantat schnell auf die gewünschte Größe gebracht wird und/oder schnell in der menschlichen Wirbelsäule anwächst, wird das Wachstum des Tierknochens mittels einer Nährlösung und/oder eines Wachstumsfaktors (Growing Factors) beschleunigt. Diese Nährlösung kann beispielsweise Hydroxelapatit sein (auch Korallenkalk genannt), der die Knochenbildung positiv unterstützt.The intervertebral disc of both human and animal Spine is with the vertebral body below and above overgrown and is only held in the correct position. It has been found that an intermediate vertebra once separated disc does not easily grow on the vertebral body again, which is why it is advantageous to use the intervertebral disc with the one underneath and / or the overlying vertebral body or at least with one to implant the corresponding vertebral fragment. So this Implant is quickly brought to the desired size and / or quickly growing in the human spine, the growth of the Animal bone by means of a nutrient solution and / or a growth factor (Growing Factors) accelerates. This nutrient solution can, for example Hydroxelapatite (also called coral lime), which is the bone formation positively supported.
Das Heraustrennen der kranken und verschlissenen Bandscheibe erfolgt vor teilhafterweise durch ein glattes Durchtrennen der benachbarten Wirbel körper. Hierdurch wird auch die Gestaltung des Implantates erleichtert. Nachdem das Implantat an die betreffende Stelle der menschlichen Wirbelsäule eingesetzt worden ist, wird das Implantat durch Einsetzen einer Klammer in die beiden Teile des durchgetrennten Wirbelkörpers fixiert. Eine derartige Klammer ist vorteilhafterweise u-förmig ausgebildet und so scharfkantig, dass die Klammer mit ihren freien Enden in die beiden Teile des jeweiligen Wirbelkörpers eindrückbar ist.The diseased and worn intervertebral disc is removed before partly by smoothly cutting through the neighboring vertebrae body. This also facilitates the design of the implant. After the implant has been placed in the relevant human area Spine has been inserted, the implant is inserted by inserting a Clamp fixed in the two parts of the severed vertebral body. A such clip is advantageously U-shaped and so sharp edged that the bracket with its free ends in the two parts of the respective vertebral body can be pressed in.
In einer alternativen Ausführungsform wird die Bandscheibe durch ein ausschliesslich aus genmanipuliertem Wirbelkörpereinsatz ersetzt. Hierdurch wird der entsprechende Teil der Wirbelsäule zwar dauerhaft steif, dafür ist die Implantation dieses Wirbelkörpereinsatzes aber unproblematischer.In an alternative embodiment, the intervertebral disc is replaced by a replaced exclusively from genetically manipulated vertebral bodies. This makes the corresponding part of the spine permanently rigid, but the implantation of this vertebral body insert is less problematic.
In einer alternativen Ausführungsform hat es sich als vorteilhaft erwiesen, die Wirbelkörperfragmente und/oder den Wirbelbogen mittels mindestens einer Schraube, insbesondere einer sogenannten Bioschraube oder eines Biopins zu fixieren. Hierdurch wird ebenfalls ein zuverlässiger Halt des Implantats erreicht.In an alternative embodiment, it has proven to be advantageous the vertebral body fragments and / or the vertebral arch by at least a screw, in particular a so-called bio screw or one Fix biopins. This also ensures a reliable hold of the Implant reached.
In einer bevorzugten Weiterbildung ist die Schraube derart lang und dünn ausgeführt, dass die Schraube durch den Wirbelbogen hindurch bis in den Wirbelkörper reicht; auch hierdurch ist eine zuverlässige Fixierung des Implantates möglich.In a preferred development, the screw is so long and thin executed that the screw through the vertebral arch into the Vertebral body is enough; this is also a reliable fixation of the Implant possible.
In noch einer bevorzugten Weiterbildung mündet die Schraube in ein ein entsprechendes Innengewinde aufweisendes Gegenstück, welches von der entgegengesetzten Seite in den Wirbelkörper eingeführt wird und welches formschlüssig im Wirbelkörper gehalten ist. Hierdurch ist eine formschlüssige und sehr zuverlässige Verbindung des Implantates mit der menschlichen Wirbelsäule gegeben.In another preferred development, the screw opens into one corresponding internal thread counterpart, which of the opposite side is inserted into the vertebral body and which one is positively held in the vertebral body. This is one positive and very reliable connection of the implant with the given human spine.
Weitere Vorteile des erfindungsgemäßen Wirbelsäulensegmentes ergeben sich aus der beigefügten Zeichnung und den nachfolgend beschriebenen Ausführungsformen. Ebenso können die vorstehend genannten und die noch weiter ausgeführten Merkmale erfindungsgemäß jeweils einzeln oder in beliebigen Kombinationen miteinander verwendet werden. Die erwähnten Ausführungsformen sind nicht als abschließende Aufzählung zu verstehen, sondern haben vielmehr beispielhaften Charakter. Es zeigen:Further advantages of the spinal segment according to the invention result itself from the accompanying drawing and those described below Embodiments. Likewise, the above and the According to the invention, features which are further elaborated in each case individually or can be used in any combination. The The mentioned embodiments are not to be considered as a final list understand, but rather have exemplary character. Show it:
Fig. 1 eine Seitenansicht einer menschlichen Wirbelsäule mit ersten, explosionsartig dargestellten Wirbelsäulensegmenten; Figure 1 is a side view of a human spine with the first, exploded spine segments.
Fig. 2 eine Seitenansicht einer menschlichen Wirbelsäule mit weiteren, explosionsartig dargestellten Wirbelsäulensegmenten; Fig. 2 is a side view of a human spine with further explosively shown spine segments;
Fig. 3 eine Rückansicht einer menschlichen Wirbelsäule mit einem erfindungsgemäßen Wirbelsäulensegment und mit explosionsartig dargestellten Klammern; 3 is a rear view of a human spinal column with a spinal column segment and according to the invention with exploded shown brackets.
Fig. 4 eine Seitenansicht einer menschlichen Wirbelsäule mit einem weiteren, explosionsartig dargestellten Wirbelsäulensegment; Figure 4 is a side view of a human spinal column with a further exploded shown spinal column segment.
Fig. 5 eine Rückansicht einer menschlichen Wirbelsäule mit einem erfindungsgemäßen Wirbelsäulensegment und mit explosionsartig dargestellten Klammern. Fig. 5 is a rear view of a human spine with a spine segment according to the invention and with explosively shown brackets.
Die in Fig. 1 dargestellte menschliche Wirbelsäule 10 umfasst eine Anzahl von Wirbeln 12, zwischen denen jeweils eine Bandscheibe oder Zwischen wirbelscheibe 14 angeordnet ist. Eine krankhafte oder beschädigte Zwischenwirbelscheibe 14 kann durch eine neue Zwischenwirbelscheibe ersetzt werden, indem vom jeweils über und unter der Zwischenwirbel scheibe 14 liegenden Wirbel 12 ein Wirbelkörperfragment 16 des Wirbel körpers 18 zusammen mit der Zwischenwirbelscheibe 14 herausgetrennt wird. The human spine 10 shown in FIG. 1 comprises a number of vertebrae 12 , between each of which an intervertebral disc or intermediate vertebral disc 14 is arranged. A morbid or damaged intervertebral disc 14 may be replaced by a new intervertebral disc by a vertebral body fragment is 16 body cut out of the vortex 18 together with the intervertebral disc 14 from lying respectively above and below the intervertebral disc 14 fluidized 12th
In der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform umfaßt das aus der Wirbelsäule 10 herausgetrennte Wirbelsäulensegment 20 eine beschädigte Zwischenwirbelscheibe 14 und die jeweils daran angrenzenden Wirbel körperfragmente 16 des Wirbelkörpers 18 der Wirbel 12. Dabei ist das Wirbelkörperfragment 16 durch einen graden Schnitt sauber herausge trennt. In dem derart geschaffenen Freiraum wird anschließend ein neues Wirbelsäulensegment 20 eingesetzt, welches die gleichen Dimensionen und Konturen aufweist. Dieses neue Wirbelsäulensegment 20 setzt sich zusammen aus einer genmanipulierten Tierzwischenwirbelscheibe 22 und entsprechenden, genmanipulierten Wirbelkörperfragmenten 24. Dieses genmanipulierte Wirbelsäulensegment 20 wird beispielsweise einem gen manipuliertem Schwein oder einem genmanipuliertem Schaf entnommen. Dabei sind die Tiere derart genmanipuliert, dass sie die gleiche Blutgruppe, und insbesondere die gleiche Blutuntergruppe, die gleiche Gewebestruktur und die gleiche Knochenstruktur aufweisen, wie die zu behandelnde menschliche Wirbelsäule. Durch ein entsprechend genmanipuliertes Schwein oder Schaf wird die Akzeptanz des implantierten Wirbelsäulen segmentes 20 in der menschlichen Wirbelsäule 10 erhöht, da der menschliche Körper dieses Implantat nicht als Fremdkörper abstossen wird.In the embodiment shown in FIG. 1, the spinal segment 20 separated from the spine 10 comprises a damaged intervertebral disc 14 and the adjacent vertebral body fragments 16 of the vertebral body 18 of the vertebrae 12 . The vertebral body fragment 16 is cleanly separated by a straight cut. A new spinal segment 20 , which has the same dimensions and contours, is then inserted into the free space created in this way. This new spine segment 20 is composed of a genetically manipulated animal intervertebral disc 22 and corresponding, genetically manipulated vertebral body fragments 24 . This genetically manipulated spine segment 20 is taken, for example, from a genetically manipulated pig or a genetically manipulated sheep. The animals are genetically manipulated in such a way that they have the same blood group, and in particular the same blood subgroup, the same tissue structure and the same bone structure as the human spine to be treated. A correspondingly genetically manipulated pig or sheep increases the acceptance of the implanted spinal segment 20 in the human spine 10 , since the human body will not reject this implant as a foreign body.
In der in Fig. 2 dargestellten Ausführungsform erstreckt sich das Wirbel säulensegment 26 über den gesamten Wirbelkörper 18 der Wirbel 12, wobei der Wirbelbogen zusammen mit den Fortsätzen 28 vom Wirbelkörper 18 abgetrennt ist. Hierdurch kann die Zwischenwirbelscheibe 14 in ihrer gesamten Größe neu implantiert werden.In the embodiment shown in FIG. 2, the vertebral column segment 26 extends over the entire vertebral body 18 of the vertebrae 12 , the vertebral arch being separated from the vertebral body 18 together with the extensions 28 . As a result, the entire size of the intervertebral disc 14 can be re-implanted.
Das in Fig. 1 dargestellte Wirbelkörpersegment 20 bzw. der in Fig. 1 dargestellte Wirbelbogen mit seinen Fortsätzen 30 wird mit einer Bioschraube oder mit einem Biopin 32 an einem entsprechenden, gesunden Teils des Wirbels 12 angeschraubt. Das in Fig. 2 dargestellte Wirbel körpersegment 26 wird im Bereich seiner Wirbelkörperfragmente 34 von hülsenartigen Gegenstücken 36 durchdrungen, in deren Innengewinde durch den Wirbelbogen 28 durchgeführte Schrauben 38 eingeschraubt werden können. Hierdurch wird das Wirbelkörpersegment 26 zusammen gefügt, ohne dabei die in der Wirbelsäule 10 verlaufenden Nervenstränge zu beschädigen.The vertebral body segment 20 shown in FIG. 1 or the vertebral arch with its extensions 30 shown in FIG. 1 is screwed to a corresponding, healthy part of the vertebra 12 using a bioscrew or a biopin 32 . The vertebral body segment 26 shown in FIG. 2 is penetrated in the region of its vertebral body fragments 34 by sleeve-like counterparts 36 , into the internal thread of which screws 38 carried out by the vertebral arch 28 can be screwed. As a result, the vertebral body segment 26 is joined together without damaging the nerve strands running in the spine 10 .
Das derart zusammengesetzte Wirbelsäulensegment 26 wird anschließend mittels u-förmig ausgebildeten Klammern 40 mit dem gesunden Wirbelkörper 18 verbunden. Wie dies im Detail in Fig. 3 besser zu erkennen ist, wird die Klammer 40 mit ihrem scharfkantigen Schenkel in das Wirbelkörperfragment 40 des Implantates eingedrückt, während der andere, ebenfalls scharfkantige Schenkel der u-förmigen Klammer 40 in den Wirbelkörper 18 des Wirbels 12 eingedrückt wird und somit das zu implantierende Wirbelkörpersegment 26 in der gewünschten Position hält. Über den Umfang des Wirbelkörpers 18 verteilt, können je nach Bedarf eins, zwei oder drei derartige Klammern 40 eingesetzt werden.The spine segment 26 assembled in this way is then connected to the healthy vertebral body 18 by means of U-shaped clamps 40 . As can be seen better in detail in FIG. 3, the clamp 40 is pressed with its sharp-edged leg into the vertebral body fragment 40 of the implant, while the other, likewise sharp-edged leg of the U-shaped clamp 40 is pressed into the vertebral body 18 of the vertebra 12 and thus holds the vertebral body segment 26 to be implanted in the desired position. Distributed over the circumference of the vertebral body 18 , one, two or three such clips 40 can be used as required.
Das von dem jeweiligen Schwein oder Schaf zu erhaltende Wirbelsäulen fragment hat unter Umständen nicht die für die menschliche Wirbelsäule 10 benötigte Größe. Deshalb wird das dem jeweiligen Tier entnommene Wirbelsäulensegment im Labor mit Wachstumsbeschleunigern auf die gewünschte Größe gebracht. Derartige Wachstumsbeschleuniger können beispielsweise Korallenkalk (Hydroxelapatit) und/oder ein Wachstumsfaktor sein. Dabei wird beispielsweise auf das Wirbelkörperfragment der Korallenkalk aufgetragen und mit einem Wachstumsfaktor, beispielsweise einem Transforming Growing Factor oder einem Bone Morpho Genetic Protein, getränkt. Nachdem das hierdurch beschleunigte Wachstum des Knochens (Wirbelkörperfragmentes) zu einem Implantat ausreichender Größe geführt hat, kann dieses dann in die Wirbelsäule implantiert werden. The spine fragment to be obtained from the respective pig or sheep may not have the size required for the human spine 10 . That is why the spine segment taken from the respective animal is brought to the desired size in the laboratory with growth accelerators. Such growth accelerators can be, for example, coral lime (hydroxelapatite) and / or a growth factor. For example, the coral lime is applied to the vertebral body fragment and impregnated with a growth factor, for example a transforming growing factor or a bone morpho genetic protein. After the accelerated growth of the bone (vertebral body fragment) has resulted in an implant of sufficient size, it can then be implanted in the spine.
Die in den Fig. 4 und 5 dargestellte Ausführungsform unterscheidet sich von der in den Fig. 1 und 3 dargestellten Ausführungsform dadurch, dass das Wirbelsäulensegment ein ausschliesslich aus in der oben beschriebenen Weise genmanipulierten Knochen gebildeter Wirbelkörper einsatz 42 ist, der in der oben beschriebenen Weise oder durch die Klammern 40 an der Stelle der entfernten Bandscheibe eingesetzt wird. Dieser Wirbelkörpereinsatz 42 wächst in bekannter Weise mit den benachbarten Wirbelkörperfragmenten 18 zusammen. Dabei wird dieser Teil der Wirbelsäule steif. An diesen Wirbelkörpereinsatz 42 können bei Bedarf weitere Knochenteile angebracht, insbesondere angeschraubt werden. The embodiment shown in FIGS. 4 and 5 differs from the embodiment shown in FIGS. 1 and 3 in that the spinal column segment is a vertebral body insert 42 which is formed exclusively from genetically manipulated bones, as described above or is inserted through the clips 40 in place of the removed intervertebral disc. This vertebral body insert 42 grows together with the adjacent vertebral body fragments 18 in a known manner. This part of the spine becomes stiff. If necessary, further bone parts can be attached, in particular screwed, to this vertebral body insert 42 .
1010th
Wirbelsäule
Spine
1212th
Wirbel
whirl
1414
Zischenwirbelscheibe
Hissing disc
1616
Wirbelkörperfragment
Vertebral fragment
1818th
Wirbelkörper
Vertebral body
2020th
Wirbelsäulensegment
Spine segment
2222
Tierzwischenwirbelscheibe
Animal intervertebral disc
2424th
Wirbelkörperfragment
Vertebral fragment
2626
Wirbelsäulensegment
Spine segment
2828
Wirbelbogen mit Fortsätzen
Vertebral arch with extensions
3030th
Wirbelbogen mit Fortsetzen
Vertebral arch with continuation
3232
Bioschraube
Bio screw
3434
Wirbelkörperfragment
Vertebral fragment
3636
Gegenstück
Counterpart
3838
Schraube
screw
4040
Klammer
Bracket
4242
Wirbelkörpereinsatz
Vertebral insert
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