DE2845647A1

DE2845647A1 - Korrekturgeraet fuer die operative skoliosebehandlung

Info

Publication number: DE2845647A1
Application number: DE19782845647
Authority: DE
Inventors: Gerd Prof Dr Med Biehl; Juergen Dipl Phys Hildebrandt; Heinz Prof Dr Med Mittelmeier; Klaus-Peter Ing Grad Schubert
Original assignee: Messerschmitt Bolkow Blohm AG
Current assignee: Airbus Defence and Space GmbH
Priority date: 1978-10-20
Filing date: 1978-10-20
Publication date: 1980-05-08
Also published as: DE2845647C2

Description

Korrekturgerät für die operative Skoliosebehandlung
Die Erfindung betrifft ein Gerät zur operativen Behandlung schwerer Wirbelsäulenmißbildungen (Skoliosen). Die operative Skoliosekorrektur stellt ein bedeutendes Therapieproblem in der chirurgischen Orthopädie dar. Es handelt sich um eine relativ aufwendige Therapie. Bei sorgfältiger Indikation und geeigneter Technik bildet die operative Skoliosekorrektur die Möglichkeit, eine schwere Körperbehinderung sowie eine von den Behinderten häufig als noch schwerwiegender empfundene kosmetische Entstellung wenigstens weitgehend zu beseitigen und dadurch zur Rehabilitation der Behinderten beizutragen.
Die ~Zeitschrift für Orthopädie und ihre Grenzgebiete", Band 114, Heft 4 (August 1976) gibt einen Überblick über Möglichkeiten und Mittel zur Skoliosekorrektur. Die dort angesprochenen Geräte haben das gemeinsame Merkmal, daß eine Streckung der Wirbelsäule nur bei offener bzw. teilweise offengehaltener Operationswunde und nur in einer einzigen operativen Behandlung in relativ großen und den Patienten stark belastenden Schritten vorgenommen werden kann. Die Infektionsgefahr ist hoch. Bei der Anwendung von Distraktionsstäben nach einer häufig praktizierten Methode sind nur Streckkräfte von max. 300 bis 400 N zulässig, die nahe an die Bruchlast eines Wirbels heranreichen, obwohl für bessere Korrekturergebnisse unter Berücksichtigung der postoperativ eintretenden Korrekturverluste erheblich höhere Kräfte erforderlich wären.
Bisher bekannte Befestigungselemente zum Einleiten der erforderlichen Streckkräfte schließen schwerste Gefährdungen des Patienten dabei nicht aus.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Korrekturgerät für die operative Skoliosebehandlung so auszabilden, daß es beim operativen Eingriff relativ einfach und gefahrlos zu handhaben ist und daß ferner eine allmähliche Streckung einer gekrümmten Wirbelsäule bei geschlossener Operationswunde ermöglicht wird. Der behandelnde Arzt soll die Möglichkeit haben, die Streckung in wählbaren Zeitintervallen und wählbarer Dosierung durchzuführen, die dem Befinden des Patienten angepaßt ist. Art und Einleitung der erforderlichen Korrekturkräfte in die Wirbelsäule und deren Verteilung auf diese soll so erfolgen, daß die bisher hohen mechanischen Beanspruchungen der betroffenen Wirbel bzw. deren Segmente erheblich gemindert sind.
An einem Korrekturgerät für die operative Skoliosebehandlung, das einen mit Befestigungsmitteln versehenen Korrekturstab und eine verstellbare Einrichtung zur Streckung der Wirbelsäule aufweist, ist diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Korrekturstab ein-auf'wickelbares Zugseil aufweist, das an mindestens einem im Scheitel der Krümmung liegenden Wirbel befestigbar ist und ferner mit einem motorischen Antrieb zum Aufwickeln des Zugseiles versehen ist. Durch die mit Hilfe dieses Geräts in medialer Richtung aufgebrachte Seilzugkraft wird die Wirbelsäule des Patienten im Gegensatz zu herkömmlichen Streckgeräten nicht mehr auf Zug beansprucht und die an den Befestigungsmitteln angreifenden Kraftkomponenten haben einen Verlauf, der Beschädigungen der zur Krafteinleitung benutzten Wirbel ausschließt. Durch den motorischen Antrieb der Verstelleinrichtung des Gerätes ist eine volle Implantierbarkeit des Gerätes gegeben, die eine über einen längeren Zeitraum sich erstreckende protrahierte und fein dosierbare Korrektur bei zugleich verschwindendem Infektionsrisiko ermöglicht.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist der Korrekturstab ein mittels einer Feder leicht vorgespannter, drehbar gelagerter Teleskopstab. Die Feder hat dabei im wesentlichen die Aufgabe, die Länge des Teleskopstabes der fortschreitenden Streckung der Wirbelsäule anzupassen, während die von ihr aufgebrachten relativ niedrigen Streckkräfte in Richtung der Stabachse vernachlässigbar klein sind gegenüber den bei bekannten Geräten aufgebrachten und in dieser Richtung wirkenden Kräften.
In Weiterbildung der Erfindung kann durch einen extern steuerbaren motorischen Antrieb mittels einer innerhalb des Teleskopstabes befindlichen Spindel, dieser kontrollierbar und fein dosiert auseinandergeschoben, bzw. der zunehmenden Aufrichtung der Wirbelsäule nachgeführt werden.
Nach einer anderen Weiterbildung der Erfindung weisen die Enden des Korrekturstabes Kugelköpfe auf, die in Gelenkpfannen gabelförmig ausgebildeter Befestigungselemente frei beweglich und lösbar gehalten sind, wobei die Befestigungselemente ferner mit ihren gabelförmigen Ausnehmungen an Dornfortsätzen je eines Wirbels anliegen und mittels Drahtklammern gehalten werden, die in Ausnehmungen der Befestigungselemente eingelegt sind und welche die Wirbelteile umschlingen. Zur weiteren Befestigung sind ösenartige Verformungen der Drahtklammern zur Aufnahme von Spannbändern, beispielsweise aus Kunststoff oder körperverträglichen Metalldrähten vorgesehen. Mit dieser Einrichtung ist ein schonendes Einsetzen des Gerätes ohne chirurgische Veränderungen an der Wirbelsäule möglich. Ferner erfolgt eine biegemomentfreie Beanspruchung der zur Befestigung herangezogenen Wirbel.
Zur Befestigung des Zugseiles sind nach einer Weiterbildung der Erfindung mit Ösen zum Einhängen des Seiles versehene Knochenschrauben vorgesehen. Diese Schrauben sind gefahrlos für den Patienten im äußeren Wandbereich eines Wirbels derart anzuordnen, daß die Gewindegänge der Schrauben geringzügig aus dem Wirbel herausragen. Die mechanische Beanspruchung des zur Befestigung des Zugseils dienenden Wirbels ist bei der nachfolgend kontinuierlich oder in kleinsten Schritten durchgeffihrten Korrektur der Wirbelsäule sehr niedrig. In der Regel wird zur Durchführung einer Korrektur die Anbringung eines Zugseiles genügen. Für spezielle Fälle ist es jedoch möglich, mehrere Zugseile anzuordnen, die gegebenenfalls nach einer Weiterbildung der Erfindung mit dem Korrekturstab über austauschbare Seilrollen verbunden sind, welche mit unterschiedlichen Wickeldurchmessern vorrätig zu halten sind.
Gemäß einer anderen Weiterbildung des Gerätes ist ein motorischer Antrieb und seine Energiequelle sowie eine ihm zugeordnete Fernsteuerungseinrichtung und eine Telemetrieeinrichtung in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet, das mit Ausnehmungen oder vorspringenden Teilen zum Anbringen von Befestigungsmitteln versehen ist und das einen austauschbaren Korrekturstab umgibt.
Der Korrekturstab weist hierzu zweckmäßigerweise Bohrungen auf in die nach der Implantation des Gerätes mit Hilfe eines einführbaren Werkzeuges unabhängig vom motorischen Antrieb eine Vorspannung des oder der Zugseile durch Drehen des Korrekturstabes vorgenommen werden kann. Bei geschlossener Operationswunde erfolgt dann mit Hilfe des motorischen Antriebs und der ihm zugeordneten elektronischen Mittel eine allmähliche und transkutan dosierbare Korrektur der Wirbelsäulenmißbildung, wobei die hohe Infektionsgefahr, die bei der Anwendung vergleichbarer nicht voll implantierbarer Geräte und die hohe Risikorate bei zwar voll implantierbarer, aber den Korrekturvorgang bei der Implantation bereits abschließender Geräte ausgeschlossen sind.
Zur Überwachung der Wirkungsweise des Gerätes ist ferner ein Drehmomentfuhler im angetriebenen Teil des Korrekturstabes vorgesehen, der beispielsweise als Ganzes austauschbar ist und der ein aufsteckbares Ende aufweist. Mit einem geringen Aufwand an diversen Befestigungsmitteln und Korrekturstäben bzw. aufsteckbaren Korrekturstabenden ist das Gerät im Verlaufe einer operativen Behandlung mit sehr geringem Zeitaufwand an alle Gegebenheiten anpaßbar.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist nachfolgend anhand der Zeichnung beschrieben. Es zeigt: Fig.1 ein an einer verkrümmten Wirbelsäule angebrachtes Korrekturgerät in schematisch vereinfachter Darstellung; Fig.2 einen Längsschnitt des vergrößert dargestellten Gerätes nach Fig.1; Fig.3 eine Befestigungsschraube für das Zugseil in einem Schnitt II-II; Fig.4 obere Befestigungsmittel für den Korrekturstab; Fig.5 untere Befestigungsmittel für den Korrekturstab; Fig.6 eine Drahtklammer; Fig.7 eine Drahtklammer; Fig.8 ein Spannband; Fig.9 austauschbare Seiltrommel.
Die Fig.1 bis 3 veranschaulichen die Wirkungsweise des an einer gekrummten Wirbelsäule angebrachten Korrekturgerätes 1, das vornehmlich aus einem biegesteifen Korrekturstab 2 besteht, der drehbar in oberen und unteren Befestigungsmitteln 3 und 4 gelagert ist und der mit einem ebenfalls an der Wirbelsäule befestigten motorischen Antrieb 5 versehen ist. Eine Streckung der Wirbelsäule in Richtung des Doppelpfeils I wird mit Hilfe eines Zugseiles 6 erreicht, das im Erummungsscheitel an einem Wirbel oder an mehreren Wirbeln befestigt ist und das auf den beschriebenen Korrekturstab aufwickelbar ist. Gegebenenfalls ist eine analoge Anordnung mehrerer Zugseile auf unterschiedlichen Wickeldurchmessern des Korrekturstabes 1 möglich. Im Gegensatz zu herkömmlichen Geräten, bei denen an den Befestigungssiellen der Befestigungsmittel 3 und 4 hohe Druckspannungen auftreten, werden durch das beschriebene Gerät hier vergleichsweise geringe Schubkräfte in den gesamten zu korrigierenden Abschnitt der Wirbelsäule eingeleitet, wobei diese vornehmlich auf Druck belastet wird und die vom Zugseil 6 übertragenen und vom motorischen Antrieb 5 aufzubringenden Kräfte erheblich niedriger sind.
Durch die beschriebenen Maßnahmen ist eine bei herkömmlichen Geräten bis zur Bruchlast der Wirbelteile reichende Beanspruchung des Patienten vermieden und die Möglichkeit einer schonenden und kontrolliert dosierbaren Korrektur gegeben, die sich über einen längeren Zeitraum erstrecken kann. Die Ausnutzung der physiologischen Relaxationstendenz des Gewebes bei langzeitiger Kraft einwirkung kommt dieser schonenden Aufrichtung entgegen und verspricht einen besseren Heilungsprozeß als übliche, in einer operativen Sitzung durchgeführte Korrekturen. Ein wesentlicher Vorteil der Einrichtung besteht in der Möglichkeit einer Anwendung bei im-Wachstum befindlichen Kindern, für die mit bisherigen Einrichtungen bis nach der Beendigung der Wachstumsphase eine entsprechende operative Behandlung nicht möglich war.
Durch die volle Implantierbarkeit des Gerätes ist eine Infektionsgefahr auf das erreichbare Minimum reduziert.
Der Korrekturstab 2 ist zweckmäßigerweise austauschbar mit seinem motorischen Antrieb 5 verbunden und als Teleskopstab ausgebildet, der mittels einer Feder 7 leicht vorgespannt ist. Zur biegemomentfreien Kraftübertragung weisen beide Enden des Korrekturstabes 2 Kugelgelenkköpfe 8 und 9 auf, die freibeweglich in Gelenkpfannen 10 und 11 von Befestigungsmitteln 3 und 4 gehalten sind. Die Befestigungsmittel 3 und 4 haben gabelförmige Ausnehmungen 1-4 und 15, die etwa der Form eines Wirbeldornfortsatzes entsprechen und werden mittels Drahtklammern 16 und 17 befestigt, welche geeignete Wirbelteile umschlingen. Die besagten Drahtklammern ruhen in weiteren Ausnehmungen 18 und 19 der Befestigungsmittel 3 und 4 und sind mit ösenartigen Verformungen 20 und 21 versehen, durch die Spannbänder 22 und 23 geführt sind.
Aufgrund der neuartigen Korrekturkrafteinleitung und der oben beschriebenen Ausbildung der Befestigungsmittel ist eine schonende Implantation des Gerätes möglich, bei der Veränderungen an den Wirbeln durch operativen Eingriff weitgehend vermieden sind.
Der motorische Antrieb 5, beispielsweise ein Elektro-Getriebemotor und seine Stromquelle 25 sind in einem Gehäuse 24 angeordnet, das den austauschbaren Korrekturstab 2 umgibt und das ferner eine elektronische Steuerung 26 und eine Telemetrieeinrichtung 27 enthält, die von einem im Bereich des Gehäuses, beispielsweise im Korrekturstab angeordneten Kraftsensor 28 Signale nach außen auf drahtlosem Wege übermittelt. Dabei ist der behandelnde Arzt in der Lage, eine Streckung der Wirbelsäule aufgrund seiner Beobachtungen und der gemessenen Kräfte in angemessenen Schritten allmählich durchzuführen oder jederzeit im Gefahrenfalle zu unterbrechen und damit die durch die Korrektur erzeugten Kräfte und Spannungen teilweise bzw. ganz rückgängig zu machen.
Durch die Anwendung einer elektronischen Steuerung ist hierbei kein Eingriff in offene oder offengehaltene Operationswunden erforderlich, wodurch das Infektionsrisiko sehr niedrig ist.
Die Fig.4 zeigt ein oberes (kraniales) Befestigungselement 3 mit einer gabelförmigen Ausnehmung 14 und einer weiteren Ausnehmung 18 zum Einsetzen einer in der Fig.6 gezeigten Drahtklammer 16 mit ösenartigen Verformungen 20, in die ein Spannband 22-nach Fig.8 einführbar ist.
In den Fig.5 und 7 ist analog ein unteres (kaudales) Befestigungselement 4 mit einer gabelförmigen Ausnehmung 15, einer weiteren Ausnehmung 19 und einer Drahtklammer 17 mit ösenartigen Verformungen 21 gezeigt. Diesen Befestigungsmitteln ist gemein, daß sie ohne chirurgische Veränderungen an der Wirbelsäule zu befestigen sind und vornehmlich geringe Druckkräfte übertragen.
Das Zugseil 6 kann am Korrekturstab 2 - wie in den Fig.1 und 2 dargestellt - direkt oder an einer auf den Korrekturstab 2 aufsteckbaren und festklemmbaren Seiltrommel 29, welche die Fig.9 zeigt, befestigt sein. Mit Hilfe von Seiltrommeln unterschiedlichen Wickeldurchmessers von denen mehrere am Korrekturstab befestigbar sind, lassen sich ohne Eingriff in den Antrieb des Gerätes den jeweiligen Gegebenheiten angepaßte Korrekturen erreichen. Für eine Befestigung des Zugseiles 6 an der Wirbelsäule sind beispielsweise mit Ösen 31 versehene Schrauben 30 vorgesehen, die relativ leicht und gefahrlos angebracht werden können.

Claims

Korrekturgerät für die operative Skoliosebehandlung Patentansprüche 1. Korrekturgerät für die operative Skoliosebehandlung, bestehend aus einem mit Befestigungsmitteln und einer verstellbaren Einrichtung zur Streckung der Wirbelsäule versehenem Korrekturstab, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , daß der Korrekturstab (2) ein aufwickelbares Zugseil (6) aufweist, das an mindestens einem im Scheitel der Erummung liegenden Wirbel befestigbar ist und daß der Korrekturstab ferner mit einem motorischen Antrieb (5) zum Aufwickeln des Zugseiles (6) versehen ist.
2. Korrekturgerät nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , daß der Korrekturstab (2) ein Teleskopstab ist.
3. Korrekturgerät nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , daß die Enden des Korrekturstabes (2) Kugelgelenkköpfe (8 und 9) aufweisen.
4. Korrekturgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß es zwei gabelförmige Befestigungselemente (3 und 4) aufweist, deren Ausnehmungen (14 bzw. 15) an je einem Dornfortsatz oder Teilen derselben anliegen und die mit weiteren Ausnehmungen#'(18 und 19) zur Aufnahme von Drahtklammern (16 und 17) versehen sind, welche Wirbelteile mindestens teilweise umschlingen.
5. Korrekturgerät nach Anspruch 4, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , daß die Befestigungselemente mit Gelenkpfannen (10 und 11) versehen sind, in denen die Kugelgeleflicköpfe (8 und 9) des Korrekturstabes (2) freibeweglich und lösbar gehalten sind.
6. Korrekturgerät nach Anspruch 4, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , daß die Drahtklammern (16 und 17) ösenartige Verformungen (20 und 21) aufweisen, durch die Spannbänder (22 und 23) geführt sind.
7. Korrekturgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß das Zugseil (6) mit Hilfe von Schrauben (30), die mit Ösen (31) zum Einhängen des Zugseiles versehen sind, an einem Wirbel befestigbar ist.
8. Korrekturgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß der Korrekturstab (2) mit mehreren Zugseilen (6) versehen ist, die an austauschbar am Korrekturstab (2) befestigten Seilrollen (29) angreifen.
9. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß der motorische Antrieb (5) eine Energiequelle (25) sowie eine Fernsteuerungseinrichtung (26) und eine Telemetrieeinrichtung (27) in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet sind, das der Korrekturstab (2) durchdringt und das Einrichtungen (32) zum Anbringen von Spannbändern (22) aufweist.'
10. Korrekturgerät nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , daß der Korrekturstab (2) quer zu seiner Längsachse verlaufende 3bohrungen (33) aufweist und mit Hilfe eines Werkzeugs unabhängig von seinem motorischen Antrieb (5) in Aufwickelrichtung drehbar ist.
11. Korrekturgerät nach Anspruch 1 und 2, dadurch g e -k e n n z e i c h n e t , daß der Korrekturstab (2) ein mittels einer Feder (7) in Spreizstellung vorgespannter Teleskopstab ist.
12. Korrekturgerät nach Anspruch 1 und 2, dadurch, g e -k e n n z e i c h n e t , daß der Korrekturstab (2) ein mit Hilfe des motorischen Antriebs (5) der fortschreitenden Aufrichtung nachgeführter Teleskopstab ist.
13. Korrekturgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß im angetriebenen Teil des Korrekturstabes ein an eine Telemetrieeinrichtung angeschlossener Drehmomentfühler eingebaut ist.