DE3434753A1

DE3434753A1 - Implantat zur operativen korrektur der seitlichen wirbelsaeulenverkruemmung

Info

Publication number: DE3434753A1
Application number: DE19843434753
Authority: DE
Inventors: Jürgen Prof. Dr.med. 7500 Karlsruhe Harms; Jürgen Dipl.-Ing. 6100 Darmstadt Neugebauer
Original assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Current assignee: NEUGEBAUER, JUERGEN, DR.-ING., 6100 DARMSTADT, DE
Priority date: 1984-03-14
Filing date: 1984-09-21
Publication date: 1985-09-19
Also published as: EP0173725A1; DE3434753C2; WO1985004096A1

Description

Implantat zur operativen Korrektur der seitlichen
Wirbelsäulenverkrümmung Die Erfindung betrifft ein Implantat zur operativen Korrektur der seitlichen Wirbelsäulenverkrümmung (Skoliose) in Gestalt eines im Bereich der konkaven SeiLe der soliolschcn Wirbelsäule zu positionierenden, auf Druck belastbaren Stabes mit zwei daran zu befestigenden und jeweils in einen Wirbelbogen eines Wirbelkörpers einzuhängenden Haken, durch die eine durch Vorspannung einstellbare Kraft (Distraktionskraft) in die beiden Wirbelkörper eingeleitet wird, die eine Streckung (Distraktion) des durch diese Wirbelkörper begrenzten Abschnitts der Wirbelsäule bewirkt.
Solche, in der Orthopädie als Distraktions- bzw. Harringtonstäbe bezeichneten##Implantate sind bspw. aus der DE-OS 30 32 237 bekannt. Bei ihrer Anwendung wird in der Regel die verkrümmte Wirbelsäule vor dem Einsetzen des Implantats mit Hilfe eines an den Wirbelbögen der beiden für die Anbringung des Distraktionsstabs in Betracht kommenden Wirbel auf der konkaven Krümmungsseite angesetzten Spannwerkzeuos gestreckt, welches die gewünschte Distraktionakraft auf die Wirbelsäule ausübt.
Anschließend werden die Haken des Distraktionsstabs, deren benötigter Abstand vorher eingestellt und fixiert worden ist, in die betreffenden Wirbelbögen eingehängt und sodann das Spannwerkzeug wieder entfernt. Distraktionskraft ist nunmehr die Gegenkraft, mit der der starre Distrnktonssab auf die KraFt reagiert, die von der Wirbelsäule über die beiden Wirbelbögen auf ihn ausgeübt wird, weil die Wirbelsäule mittels des Spannwerkzeugs gestreckt worden ist und damit eine Vorspannung gegenüber ihrem vorherigen Zustand erfahren hat.
Es hat sich gezeigt, daß die auf diese Weise erzeugte Distraktionskraft bereits während der ersten halben Stunde nach dem Einsetzen des Distraktionsstabs und fortschreitend im Lauf der nächsten Tage nach der Operation infolge der Relaxation der der Vorspannung nachgebenden Wirbelsäule und der damit verbundenen Abnahme der Vorspannung in einer für den Erfolg der Korrektur ungünstigen Weise abnimmt. Diesem Vorspannungsverlust durch Steigerung der mit dem Spannwerkzeug einzuleitenden Distraktionskraft vorzubeugen, verbietet sich wegen der damit verbundenen Gefahr der überdehnung von Nervensträngen, Bändern und Gefäßen, sowie wegen der Bruchgefahr für die belasteten Wirbelbögen. Ein späteres Nachapannen würde eine erneute Operation erfordern und sollte wegen der damit verbundenen weiteren Belastung für den Patienten und zusätzlichen Infektionsgefahr tunlichst vermieden werden.
Die Erfindung geht daher von der Aufgabe aus, das Implantat nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 so auszubilden, daß die einmal eingestellte Distraktionskraft sich trotz der Relaxation d#r vorgespannten Wirbelsäule allenfalls nur unwesentlich ändert und somit auf das Nachspannen verzichtet werden kann. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Distraktionskraft durch ein Federelement ausgeübt wird, dessen Federkraft über einen längeren Teil des Federwegs nahezu konstant ist.
Der Relaxationsweg bzw. die Srecke, um die sich die beiden betreffenden Wirbelbögen unter dem Einfluß der über sie eingeleiteten Distraktionskraft wegen der Relaxation der vorgespannten Wirbelsäule voneinander entfernen können, beträgt erfahrungsgemäß unter lamm. Bei einem Distraktionastab mit dem erfindungsgemäß bemessenen Federelement ist daher gewährleistet, daß die eingestellte Distraktionakraft über die Relaxationsperiode der Wirbelsäule hinaus weitgehend erhalten bleibt. Das ist aus medizinischen Gründen, insbesondere für den Heilungsprozeß, von sehr wesentlicher Bedeutung.
Als Federelemente im Sinne der Erfindung kommon grundsätzlich alle federnden Konfigurationen aus metallischen oder aus nichtmetallischen Werkstoffen und deren Kombinationen in Uetracht, die die stoffliche und/oder konstruktive Eigenschaft aufweisen, daß in einem Bereich ihrer Federkennlinie die Federkraft nahezu unabhängig von der Anderung des Federweges bzw. annähernd konstant ist.
Eino besonders vorteilhafte Ausbildung des Implantats gemäß der Erfindung ergibt sich durch die Anwendung eines Tellerfedernpakets als Federelement Die Kombination mehrerer Tellerfedern in Form eines Tellerfedernpakets genügt nicht nur vollauf der an die Federkennlinie zu stellenden Forderungen, sondern läßt sich auch besonders einfach dimensionieren.
Andere vorteilhafte Aus- und Weiterbildungen des Implantats gemäß der Erfindung ergeben sich aus den Unte:#ansprüchen.
Aus der DE-P#9 26 45 647 ist ein Korrekturgerät Für die operative Skoliosebehandlung bekannt, bei dem,.ein mittels einer Feder leicht vorgespannter Teleskopstab zwischen den beiden Wirbeln, die den zu korrigierenden Abschnitt der Wirbelsäule einschließen, drehbar gelagert ist. Di.eser Teleskopstab ist nicht auf Druck belastbar und wirkt nicht als Distraktionsstab. Seine Federung hat lediglich die Aufgabe, die Länge des Stabes der fortschreitenden ,nach einem anderen Prinzip und mit anderen Mitteln bewirkten Streckung der Wirbelsäule anzupassen Die durch die Federung aufgebrachte, relativ geringfügige Streckkraft in Richtung der Stab'achse ist vernachlässighar klein gegenüber der mit einem Implantat gemäß der Erfindung erzeugten Distraktionakraft. Die Federung des bekannten Teleskopstabs ist daher weder nach ihrer Zweckbestimmung noch nach ihren charakteristischen Eigenschaften zur Lösung der der Erfindung zugrundeliegenden Aufgabe geeignet.
Die Erfindung wird: nachfolgend in Form eines Ausführungsbeispiels anhand der schematischen, nicht maßstäblichen Figuren 1 und 2 erläutert; von diesen zeigt die Figur 1 die erfindungsgemäße Ausführung eines Distraktionsstabs mit einem Tellerfedernpaket als Federelement, die Figur 2 eine Spannzange zum Vorspannen des Federelements, insbesondere des Tellerfedernpakets.
Auf dem Stab 1 (Fig.--l) sitzen ein frei verschiebbarer Haken 2 und ein Klemmstück 5. Das Klemmstück 5 ist koaxial zu dem Stab 1 und auf diesem verschiebbar angeordnet, es ist mittels einer Klemmschraube 8 in seiner jeweiligen Large fixierbar. Im Bereich der Erfindung liegt es, anstelle der so bewirkten reibschlüssigen Verbindung zwischen dem Klemmstück 5 und dem Stab 1, wie sie in der Fig.l dargestellt ist, eine eher als formschlüssig zu bezeichnende Verbindung, bspw. eine Schneidring-Verbindung, wie sie bei Leitungsinstallationen eingesetzt wird, anzuwenden. .# Zwischen dem Klemmstück 5 und dem Haken. 2 ist ein koaxial zu dem Stab 1 angeordnetes Tellerfedernpaket 3 gelagert, welches sich einerseits auf eine Stirnfläche des. Klemmstücks 5 und andererseits auf das den Stab 1 umfassende Führungsstück des Klemmstücks 5 und andererseits auf das den Stab 1 umfassende Führungsstück des Hakens 2 abstützt. Die Zahl der Tellerfedern des Tellerfedernpakets bemißt sich nach den Federeigenschaften der einzelnen Tellerfedern und nach der geforderten Länge des Federwegs, auf der die Federkraft konstant bleiben soll, weil diese Weglänge als Summe der entsprechenden Federwege mit konstanter Federkraft der einzelnen Tellerfedern zu ermitteln ist. Das Tellerfedernpaket wird beim Einsetzen des Distraktionsstabs in noch zu beschreibender Weise auf die benötigte Distraktionakraft vorgespannt.
Das Klemmstück 5 hat die Form eines Rohres, in dessen mittlerem Bereich die Federkraft auf den Stab 1 übertragen wird. Durch die beiden äußeren Rohrenden wird der Stab 1 lose umfaßt:. Für den Fall, daß aus nicht vorhersehbaren Gründen ein Stabbruch an einer der KrafLeinleitungssLellen (Querschnitt A-A oder ß-B) auftritt, kann das Implantat dennoch seine Funktion erfüllen, weil der Stab 1 in den beiden Rohrenden des Klemmstücks 5 geführt wird und infolge der Vorspannung nicht aus einer Lage zwischen den Wirbelbögen herausspringen kann (sog. " weil safe1'-Konstruktion).
Die Federnkombination bzw. das Tellerfedernpaket 3 ist von einem Schutzrohr 6 umgeben. Durch dieses Schutzrohr wird einerseits die Vormontage der Federnkombination erleichtert und andererseits schützt das Rohr das umgebende Gewebe vor Irritationen durch die Federn und die Federnkombination gegen das Eindringen von Knochenspänen, welche zur Versteifung der Wirbelsäule und zur Unterstützung der knöchernen Durchwachsung im Bereich der im Zuge der Operation zu zerstörenden Wirbelgelenke beigelegt werden und die die Funktion der Federnkoqbination beeinträchtigen könnten.
Bei Federelementen,die Hohlräume enthalten, wie dies bspw. bei den Tellerfedern des Tellerfederpakets 3 der Fall ist, können die infolge der elastischen Verformung der Federelemente auftretenden Änderungen der Hohlrraumvolußina einen Pumpeffekt zur Folge haben. Der Pumpeffekt wirkt sich dann auf in den Hohlräumen enthaltene Zell flüssigkeit aus, indem diese herausgepreßt und wieder eingesogen wird. In der Flüssigkeit suspendierte Zellen können dabei in unerwünschter Weise mechanisch beschädigt werden. Um dies zu vermeiden, werden Durchlässe vorgesehen, die einen Druckausgleich zwischen den Hohlräumen und der Umgebung des Federelements ermöglichen. Bei der Verwendung von Tellerfedern können diese Durchlässe in besonders einfacher Weise dadurch geschaffen werden, daß die plan aufeinander liegenden Kontaktzonen der einzelnen Tellerfeder mit Unterbrechungen versehen werden.
Das dem Haken 2 entgegengesetzte Ende des Stabes 1 weist ein sich verjüngendes, verdrehaicheres Profil auf, welches ohne werden. Um dies zu vermeiden, werden Durchlässe vorgesehen, die einen Druckausqleich zwischen den Hohlräumen und der Umqehtinq des Federelements ermciglichen. Bei der Verwendung von Tellerfedern können diese Durchlässe in besonders einfacher Weise dadurch geschaffen werden, daß die plan aufeinander liegenden Kontaktzonen der einzelnen Tellerfeder mit Unterbrechungen versehen werden.
Das dem Haken 2 entgegengesetzte Ende des Stabes 1 weist ein sich verjüngendes, verdrehsicheres Profil auf, welches ohne Absatz aus dem Profil des Stabes 1 hervorgeht. Durch den absatz losen übergang zwischen dem Profil des Stabes 1 und dem verdrehsiche1#Len Profil am Ende dieses Stabes werden Schwachstellen vermieden, die durch einen Absatz gebildet würden und die eine Bruchgefahr für den Distgaktionsstab bedeuten würden.
Das Führungsstück des auf das sich verjüngende Ende des Stabes aufzusteckenden Hakens 7 erhält eine dem Profil dieses Endes entsprechende Innenkontur. Die verdrehsichere Verbindung zwischen dem Haken 7 und dem Stab 1 ist insbesondere dann unbedingt erforderlich, wenn der Distraktionsstab bei einer skoliotischen Wirbelsäule eingesetzt: werden mull., die zugleich auch eine Kyphose aufweist.
Die Sicherheit gegen Verdrehen des Hakens 7 wird in einlachster Weise erreicht, wenn dem Stab 1 ein elliptisches Profil gegeben wird, welches sich zu dem den Haken 7 aufnehmenden Stabende verjüngt; damit wird dann auch ein Verdrehen des Hakens 2 und des Klemmstücks 5 verhindert, die die dem (elliptischen) Stabprofil entsprechende Innenkontur erhalten müssen. Um von dieser Beschränkung frei zu sein, wird man in der Regel ein Rundprofil für den Stab 1 wählen. Als verdrehsichere Profile für das Aufstecken des Hakens 7 kommen dann im Sinne der Erfindung insbesondere Polygonprofile in Betracht, die absatzlos aus dem Rundprofil des Stabes 1 hervorgehen. Besonders zweckmäßig ist ein Konusprofil mit keilförmig abgeflachtem Mantel.
Wie bereits erwähnt, wird das Federelement, insbesondere das, Tellerfedernpaket 3 beim Einsetzen des Distraktionsstabs voF panb. Die Vorspannung wird mittels der in der Figur 2 dargestellten Spannzange bewirkt, die mit einer Gabel 9 und mit einem Ansatzstück 11 versehen ist. Das Ansetzstück 11 ist bei 10 gelenkig mit dem einen Schenkel der Spannzange verbunden und hat eine Aussparung für die Aufnahme des Stabes 1. Bei der Betätigung der Spannzange bewirkt die sich gegenüber dem Stab 1 verkantende Aussparung eine kraftschlüssige Verbindung zwischen der Spannzange und dem Stab 1.
Mit der Gabel 9 wird die Spannzange an dem Klemmstück 5 angesetzt, um, dieses durch Betätigung der Zange zu verschieben.
Der andere Schenkel der Spannzange ist mit Dehnungsmeßstreifen 12 versehen, die an das Anzeigegerät 3 angeschlossen sind, welches die durch Betätigung der Spannzange erzeugte Vorspannnung des Federelements, Stabes. des Te#l'erfedernpakets 3 anzeigt. Die Vorspannung ist hier gleich der Distraktionskraft, die jetzt nicht als durch Vorspannung der Wirbelsäule ausgelöste Gegenkraft des starren Distraktionsstabs, sondern als Federkraft des Federelements 3 in die Wirbelkörper eingeleitet wird.
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Claims

Patentansprüche 1. Implantat zur operativen Korrektur der seitlichen Wirbelsäulenverkrümmung (Skoliose) in Gestalt eines im Bereich der konkaven Seite der skoliotischen Wirbelsäule zu positionierenden, auf Druck belastbaren Stabes mit zwei daran zu befestigenden und jeweils in einen Wirbelbogen eines Wirbelkörpers einzuhängenden Haken, durch die eine durch Vorspannung einstellbare Kraft (Distraktionskraft) in die beiden Wirbelkörper eingeleitet wird, die eine Streckung (Distraktion) des durch diese Wirbelkörper begrenzten Abschnitts der Wirbelsäule bewirkt, dadurch gekennzeichnet, daß die Distraktionekraft durch ein Federelement (3) ausgeübt wird, dessen Federkraft über einen längeren Teil des Federwegs nahezu konstant ist.
2. Implantat nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Federelement (3) eine Federnkombination ist.
3. Implantat nach Patentanspruch 2, dadurch gekennzeicfinet, daß die Federnkombination ein Tellerfedernpaket (3.) ist.
4. Implantat nach einem der Patentansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch den Druckausgleich zwischen Hohlräumen des Federelements und seiner Umgebung gestattende Durchlässe.
5. Implantat nach Patentanspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Tellerfedernpaket (3) koaxial zu dem Stab (1) angeordnet ist und mit seinem einen Ende auf einem Führungsstück des einen (2) der beiden Haken aufsitzt, der an einem Ende des Stabes (1) frei verschiebbar auf diesem gleitet;
6. Implantat nach Patentanspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das andere Ende des Tellerfedernpakets (3) an einem Klemmstück (5) abgestüzt ist, welches koaxial zu dem Stab (1) und auf diesem verschiebbar sowie in seiner jeweiligen Lage fixierbar (durch Reibschluß) oder sich selbst fixierend (durch Formschluß) angeordnet ist.
7. Implantat nach Patentanspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Klemmstück (5) die Form eines Rohres hat, in dessen mittlerem Bereich die Federkraft (reibschlüssig oder formschlüssig) auf den Stab (1) übertragen wird, während seine beiden äußeren, jeweils mindestens gleich lang wie der mittlere Bereich bemessenen Enden den Stab (1) lose umfassen.
8. Implantat nach einem der Patentansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Federnkombination (3) von einem Schutzrohr (6) umgeben ist.
9. Implantat nach einem der Patentansprüche 5 bis 8, dadurch gekenozeichnet, daß der andere (7) der beiden Haken durch eine gegen Verdrehen gesicherte Steckverbindung mit dem anderen Ende des Stabes (1) verbindbar ist, welches zu diesem Zweck ein ohne Absatz aus dem Profil des Stabes (1) hervorgehendes, im Zusammenwirken mit einer entsprechend geformten Innenkontur des Führungsstücks dieses Hakens (7) eine Drehung um die Stabachse verhinderndes, zum Stabende hin sich verjüngendes Profil aufweist, insbesondere ein Polygonprofil und vorzugsweise das Profil eines Konus mit keilförmig abgeflachtem Mantel.