DE2821678B2 - Implantat zum Einsetzen zwischen benachbarte Wirbel der Wirbelsäule - Google Patents
Implantat zum Einsetzen zwischen benachbarte Wirbel der WirbelsäuleInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Implantat zum Einsetzen zwischen benachbarte Wirbel der Wirbelsäule, bestehend
aus einem zwischen Verankerungselementen für die Befestigung an Wirbelkörpern, Quer- und/oder
Dornfortsätzen angeordneten Kraftelement, durch das die Verankerungselemente gegenseitig angezogen oder
abgestoßen werden. Dieses dient zur Behandlung von Wirbelsäulenverkrümmungen, insbesondere von Skoliosen
und/oder Kyphostn.
Zur Behandlung von Skoliosen werden unabhängig von oder in Verbindung mit anderen Maßnahmen
mechanische Implantate verwendet, durch die auf die verkrümmte Wirbelsäule entweder ein Zug oder ein
Druck ausgeübt wird, um den Skoliosewinkel zu vermindern oder wenigstens ein Fortschreiten der
Verkrümmung zu verhindern bzw. zu verlangsamen (»Operative Treatment of Scoliosis« Herausgeber
George Chapchal, 4. Internationales Symposium 1971 in Nijmegen/Niederlande, Georg Thieme Stuttgart). Diese
Implantate überspannen dabei jeweils in der Art eines starren Gerüstes eine Anzahl von Wirbeln, wobei die
Beweglichkeit der Wirbelsäule zwischen den Verankerungspunkten nicht nur »mechanisch«, sondern auch
gewollt operativ durch Versteifung der kleinen Wirbelgelenke aufgehoben wird. Des weiteren ist es mit den
bisherigen Implantaten jeweils nur möglich, entweder einen Zug oder einen Druck auf einen Abschnitt der
Wirbelsäule auszuüben, wobei relativ große Kräfte und Belastungen auf die einzelnen Wirbelkörper wirken.
So wird beispielsweise durch einen Metall-Distraktionsstab, der wie eine Bogensehne die Konkavseite der
Skoliose überspannt, während der Operation in einem Streckakt die Skoliose vermindert und der Wirbelsäulenabschnitt
zwischen den Verankerungsstellen operativ versteift. Bei dieser, in kurzer Zeit erfolgenden,
relativ gewaltsamen Aufrichtungen kann es jedoch zu Querschnittsläsionen kommen; diese Methode kann
erweitert werden durch das Einsetzen eines zusätzlichen Kompressionsstabes an der Konvexseite der
Krümmung, der ebenfalls einige Segmente überspannt und evt! mittels einer queren Metallbrücke mit dem
Distraktionsstab verbunden wird.
Bei einem anderen Vorgehen wird ein Drahtseil an der Konvexseite der Skoliose zwischen einer Anzahl
Wirbelkörper ausgespannt und in einem Schritt so stark angezogen, daß sich die Skoliose maximal aufrichtet;
dabei wird jeder überspannte Wirbelkörper an dem ausgespannten Seil fixiert, in dem der Kopf eines in ihn
eingeschraubten Schraubenbolzens fest mit dem Seil verbunden wird (DE-OS 26 18 344, DE-OS 26 18 374
und DE-OS 26 18 376). Hierauf werden die dazwischen liegenden Wirbelsegmente operativ versteift. Das
wesentliche Merkmal der geschilderten Methode besteht darin, daß die Verkrümmung während der
Operation durch mechanische Implantate, die mehrere Segmente überspannen, aufgerichtet wird und diese
Wirbelsäulenform fixiert werden soll, indem iin gleichen Schritt ein ganzer Wirbelsäulenabschnitt »versteift«
wird. Die Implantate werden dabei an sich im allgemeinen nicht entfernt.
Nach noch einer anderen Methode werden Spiralfedern, die zwei bis vier Wirbelsegmente überbrücken,
teils in die Querfortsätze, teils ineinander auf der Konvexseite der Skoliose eingehängt. Die Federn
werden dabei sehr stark gespannt und es kommt in den meisten Fällen nach wenigen Monaten zu einer
Materialermüdung und/oder zu einem Bruch der Federn. Eine Versteifung der Wirbelsäule wird nur in
seltenen Fällen durchgeführt. Die Federn bleiben ebenfalls an sich im Organismus und werden nur bei
medizinischer Notwendigkeit wieder entfernt (Orthop. Chir. Operationsatlas, Hackenbroch und Witt, Bd. Ill,
bearb. von Rathke und Schlegel, G. Thieme VIg. Stuttgart,
1974,S.65;69; 123-129).
Aufgabe der Erfindung ist es, die bei bisherigen Implantaten der genannten Art auftretenden großen
Kräfte zu vermeiden, die zwangsläufig notwendig sind,
bo wenn das Implantat über mehrere Wirbelkörper einschließende Abschnitte der Wirbelsäule wirksam ist;
darüberhinaus sollen die bei vielen bisherigen Implantatkonstruktionen notwendigen Versteifungen innerhalb
der genannten Abschnitte ebenfalls vermieden und die Gefahren von Materialermüdungen und -brüchen
beseitigt werden. Es sind also Implantate zu schaffen, die jeweils nur zwischen unmittelbar benachbarten Wirbelkörpern
und nur vorübergehend wirksam sind, so daß
die Beweglichkeit der Wirbelsäule möglichst wenig beeinträchtigt wird. Weiterhin sollen es die neuen
Implantate ermöglichen, auf denselben Wirbelkörper sowohl Zug- als auch Druckkräfte wirken zu lassen.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß das Kraftelement aus einem Kolben und einem
Zylinder besteht, zwischen denen ein Zug- oder Druckelement angeordnet ist Weitere Vorteile der
neuen Konstruktion bestehen darin, daß dur^h die geführte Relativbewegung von Kolben und Zylinder die
Wirkung der Kräfte ihre Richtung beibehält, und daß weiterhin die eigentlichen Krafterzeuger, beispielsweise
Federn oder Permanentmagnete, von dem lebenden Gewebe getrennt sind.
Von den neuartigen Implantaten können zwischen zwei benachbarte Wirbelkörper beidseits einer Mittellinie
jeweils sowohl eine Zug- als auch eine Druckkraft ausgeübt werden; weiterhin lassen sich die Elemente
einer Seite zu beweglichen, miteinander kettenartig verbundenen Strängen zusammenfassen, wobei beispielsweise
bei S-förmigen Verkrümmungen sich die Kraftwirkung von Zug auf Druck und umgekehrt
ändern kann. Die an der Wirbelsäule mit den neuartigen Elementen hervorgerufenen Wirkungen setzen sich aus
der Summenwirkung einer Vielzahl von relativ geringen Zug- bzw. Druckkräften zusammen, die den biologischen
Erfordernissen eher entsprechen als übei relativ
lange Strecken wirksame und daher entsprechend große Kräfte.
In den Unteransprüchen sind verschiedene vorteilhafte konstruktive Möglichkeiten für die Ausgestaltung der
Kraftelemente beansprucht.
Im folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen im Zusammenhang mit den
Zeichnungen näher erläutert ü
Fig. 1 zeigt schematisch ein Stück einer durch Skoliose S-förmig verkrümmten Wirbelsäule, an der zu
beiden Seiten die erfindungsgemäßen Implantate angeordnet sind;
F i g. 2 gibt in einer Ansicht von rückwärts auf einen Wirbelkörper eine erste Ausführungsform von Verankerungselementen
wieder, während
Fig.3 eine erste, zwischen den Elementen nach F i g. 2 verankerbare Ausfuhrung von Kraftelementen
darstellt;
Fig.4 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel von
zwischen zwei Wirbelkörpern angeordneten, an deren Querfortsätzen verankerten Kraftelementen, in einer
Seitenansicht;
F i g. 5 ist ein Längsschnitt durch ein Kraftelement der in F i g. 4 wiedergegebenen Ausführungsform;
F i g. 6 ist ein weiteres, an einen Wirbelfortsatz befestigtes Verankerungselement und in
F i g. 7 ein dazu passendes Kraftelement darstellt.
In Fig. 1 sind schematisch als Ausschnitt aus einer Wirbelsäule eine Anzahl von Wirbeln 1 gezeigt,
zwischen denen Knorpelscheiben 2 vorhanden sind. An jedem Wirbel 1 sind in der, eine Ansicht von vorn
wiedergebenden Darstellung der Fig. 1 auf beiden Seiten Wirbel-Querfortsätze 3 gezeigt. Jeder dieser wi
Wirbel-Querfortsätze 3 trägt — wie in F i g. 1 rein schematisch angedeutet — auf beiden Seiten je ein
Verankerungselement 4. Zwischen je zwei Wirbelfortsätzen 3 bzw. Verankerungselemente!) 4 sind, ebenfalls
nur schematisch angedeutet, Kraftelemente 5 angeord- to
net.
Der gezeigte Ausschnitt einer Wirbelsäule ist infolge
krankhafter Veränderungen S-förmig verkrümmt. Die Kraftelemente 5 haben nun die Aufgabe, den Verkrümmungen
entgegen zu wirken; sie Find daher auf der
konkaven Seite einer Krümmung als Druckelement und auf der konvexen Seite als Zugelement ausgebildet, was
durch auseinander strebende bzw. gegeneinander verlaufende Doppelpfeile symbolisiert ist
Die Befestigung der Verankerungselemente 4 an den Wirbelfortsätzen 3 sowie die Verbindung zwischen
Verankerungs- und Kraftelement sind dabei nicht Etarr, sondern weisen ein gewisses Spiel auf. Dadurch bleibt in
Verbindung mit der Tatsache, daß die Kraftelemente 5 jeweils zwischen zwei direkt benachbarten Wirbelfortsätzen
wirksam sind — gemäß einer Hauptforderung der vorliegenden Erfindung — die Beweglichkeit der
Wirbelsäule auch nach Einsetzen der Implantate weitgehend erhalten. Ein weiterer Vorteil der neuen
Implantate besteht darin, daß zwischen zwei verkrümmten Wirbeln 1 gleichzeitig eine Druck- und eine
Zugwirkung ausgeübt wird.
Die in F i g. 2 gezeigte Ausfübrungsform der Verankerungselemente
4 besteht aus je einer Manschette 6, die längs ihrer Mar.tellinie geschlitzt ist und einen
Wirbel-Querfortsatz 3 umgreift. Die aus einem Blech eines der in der Implantattechnik üblichen Metalle
bestehende Manschette 6 wird beim Einsetzen der Implantate durch bleibende Kaltverformung auf einfache
Weise an dem Wirbel-Querfortsatz 3 befestigt. Die einem Wirbel 1 zugehörigen Manschetten 6 sind in dem
gezeigten Beispiel zusätzlich durch ein mit ihnen aus einem Stück bestehendes Band 7 miteinander verbunden,
das, wie die Darstellung zeigt, teilweise um den Dornfortsatz 8 des Wirbels 1 herumgelegt ist.
Auf dem Außenmantel einer Manschette 6 sind diametral einander gegenüberliegende Gewindebüchsen
9 aufgeschweißt, die ein Innengewinde 10 haben, in das mit einem entsprechenden Gewinde versehene
Zapfen 11 von Kraftelementen 5 (Fig.3) zu deren Befestigung eingeschraubt werden.
Ein an die Konstruktion eines Verankerungselements 4 nach F i g. 2 angepaßtes Kraftelement 5 ist in F i g. 3
gezeigt. Es besteht aus einem Zylinder 12, in dem axial • verschiebbar ein Kolben 13 gelagert ist, wobei beide
vorzugsweise aus Kunststoff, z. B. aus Polyäthylen (HDPE oder UHMW) bestehen. Die Elemente 12 und 13
besitzen an ihren äußeren Stirnseiten die Gewindezapfen 11, mit denen sie in die Gewinde 10 der Büchsen 9
eingeschraubt werden.
Als antreibende Kraft wirkt in dem Kraftelement 5 nach Fig. 3 eine Feder 14, die in dem hier gezeigten
Beispiel als Druckfeder ausgebildet ist. Sie stütze sich an entsprechenden Vertiefungen der Innenhohlräume 20
des Zylinders 12 und des Kolbens 13 ab und ist derart ausgelegt, daß eine Druckwirkung zwischen dem
Kolben 13 und dem Zylinder 12 nach einer Relativverschiebung, bei der die Bewegung des Kolbens 13 in dem
Zylinder 12 noch sicher geführt ist, praktisch verschwindet.
Die Verankerungselemente einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Implantats (F i g. 4)
bestehen in einfachen Verankerungsbändern 15, die durch ösen 16 (Fig.5) gefädelt werden; diese
Verankerungsbänder ersetzen an den Zylinder 22 und den Kolben 23 einer weiteren Art von Kraftelementen 5
dij Gewindezapfen 11. Nach dem Einfädeln in die ösen
16 umschlingen sie dabei, wie aus F i g. 5 zu ersehen ist, bei einem am Ende einer Elementkette angeordneten
Kraftelement 5 einen Wirbel-Querfortsatz 3 einseitig direkt bzw. — bei in einer Kette liegendem Kraftele-
ment 5 — den zwischen diesen liegenden Wirbel-Querfortsatz beidseitig über die ösen 16. Die freien Enden
der Verankerungsbänder sind beispielsweise durch eine nicht gezeigte Klebe- oder Schweißnaht miteinander
verbunden.
Statt der Verankerungsbänder 15 lassen sich als in die ösen 16 einfädelbare Verankerungselemente — besonders
bei endständigen Kraftelementen, die eine Zugwirkung ausüben — auch nicht gezeigte Haken
einsetzen, die auf einfache Weise in einen Wirbel-Querfortsatz 3 eingehakt werden.
Bei den an die Verankerung nach F i g. 4 angepaßten Kraftelementen 5 nach F i g. 5 werden im Zylinder 22
bzw. dem axial dazu verschiebbaren Kolben 23 die anziehenden oder abstoßenden Kräfte durch Permanentmagneten
17 handelsüblicher Form und Größe erzeugt, die entweder mit unterschiedlichen oder mit
gleichnamigen Polen einander benachbart angeordnet sind. Sie liegen in je einer zunächst von außen
zugänglichen topfartigen Vertiefung des Zylinders 22 bzw. des Kolbens 23 und sind gegen den Zylinderraum
20 des Elements, in dem der Kolben 23 gleitet, durch eine dünne flüssigkeitsdichte Zwischenwand 21 getrennt.
Auf drei Seiten umschließt ein Weicheisenkörper 18 jeden Permanentmagnet 17, um eine Bündelung des
zwischen den Permanentmagneten herrschenden Kraftlinienfeldes zu bewirken und deren Kraftwirkung zu
verstärken. Die die Permanentmagnete 17 und die Weicheisenkörper 18 aufnehmenden »Töpfe« sind nach
außen durch Deckel 19 verschlossen, an denen die ösen 16 angeordnet sind.
Um einen chemischen Angriff von Körperflüssigkeit auf die Permanentmagnete 17 und die Weicheisenkör
per 18 mit hoher Sicherheit auszuschließen, könnei diese Metallteile mit dünnen Schichten aus körperver
träglichem Material, z. B. aus Titan oder Gold, versehet sein. Zusätzlich sind zu dem gleichen Zweck die Decke
19, die, wie der Zylinder 22 und der Kolben 23, aui Kunststoff bestehen, mit diesen nach der Montage dei
Permanentmagnete flüssigkeitsdicht verschlossen, bei spielsweise verschweißt oder verklebt.
ίο Ein Verankerungselement wie es in F i g. 6 gezeigt ist
besteht aus einer einfachen Platte 24 aus Metall, die mi Schrauben 25 an einem Wirbel-Querfortsatz 3 odei
einem Wirbelkörper 1 angeschraubt wird.
Die Platte 24 hat an ihrem oberen und/oder unteren Rand lappenartige Verlängerungen 26. die bleibenc
kaltverformbar sind. Mit diesen Verlängerungen 26, die in entsprechende Ringnuten 30 (Fig. 7) von Zylinderr
32 und Kolben 33 eingreifen, können eine weitere An von Kraftelementen 5 mit den Verankerungselemer.ter
nach F i g. 6 verbunden werden.
Bei dem mit einer Ringnut 30 ausgestatteter Kraftelement 5 nach Fig. 7 ist die antreibende Krafi
eine Zugfeder 34. Diese wird im Zylinder 32 und in" Kolben 33 in eine zentrale, je mit einem Gewinde 35
2r> versehene Bohrung so weit eingeschraubt, daß an det
äußeren Seite noch einige Gewindegänge freibleiben. Ir diese wird je ein mit einem gewindelosen, auf der
Innendurchmesser der Feder 34 abgestimmten Ansat2 versehener Sicherungsbolzen 36 eingeschraubt, durch
den eine Durchmesserverringerung der Feder 34 unter der Zugbelastung und damit ihr Herausspringen aus
dem sie haltenden Gewinde 35 verhindert wird.
Hierzu 4 Blatt Zeichnungen
Claims (7)
1. Implantat zum Einsetzen zwischen benachbarte Wirbel der Wirbelsäule, bestehend aus einem
zwischen Verankerungselementen für die Befestigung an Wirbelkörpern, Quer- und/oder Dornfortsätzen
angeordneten Kraftelement, durch das die Verankerungselemente gegenseitig angezogen oder
abgestoßen werden, dadurch gekennzeichnet,
daß das Kraftelement (5) aus einem Kolben (13, 23, 33) und einem Zylinder (12, 22, 32) besteht,
zwischen denen ein Zug- oder Druckelement (34,14; 17) angeordnet ist
2. Implantat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Zug- oder Druckelement zwischen
Zylinder (12,32) und Kolben (13,33) eine Feder (34, 14) vorgesehen ist
3. Implantat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Zug- oder Druckelement im Kolben
(23) und Zylinder (22) je ein Permanentmagnet (17) eingebettet ist, der gleichpolig und gegenpolig
benachbart angeordnet ist.
4. Implantat nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Permanentmagnet (17) und
gegebenenfalls ein ihn teilweise umgebender Weicheisenkörper (18) mit einer Beschichtung aus einem
gegen Körperflüssigkeiten resistenten Material versehen sind.
5. Implantat nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Permanentmagnet (17) und
gegebenenfalls der Weicheisenkörper (18) je in einem Hohlraum des Kolbens (23) bzw. des
Zylinders (22) flüssigkeitsdicht verschlossen eingebettet sind.
6. Implantat nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Zugfeder (34) in ein Innengewinde
(35) je des Kolbens (33) und des Zylinders (32) eingeschraubt und durch einen ebenfalls in dieses
Innengewinde (35) eingeschraubten Sicherheitsbolzen (36) gesichert ist.
7. Implantat nach einem der Ansprüche 1 bis 6, Jadurch gekennzeichnet, daß Kolben (23) und
Zylinder (22) eines Kraftelements (5) zur Aufnahme von Verankerungsbändern (15) mit ösen (16)
versehen sind, die den Wirbelfortsatz (3) umschlingen.
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