DE60037352T2

DE60037352T2 - Apparat zur Stabilisierung der Wirbelsäule

Info

Publication number: DE60037352T2
Application number: DE60037352T
Authority: DE
Inventors: Eric San Diego FINLEY; David Nichols
Original assignee: Howmedica Osteonics Corp
Current assignee: Howmedica Osteonics Corp
Priority date: 1999-03-30
Filing date: 2000-03-29
Publication date: 2008-11-13
Anticipated expiration: 2020-03-30
Also published as: US8025679B2; CA2367742A1; DE60037352D1; EP1164954B1; JP2002539885A; CA2367742C; AU767503B2; WO2000057801A1; EP1743585B1; EP1164954A1; JP4138255B2; US20020052603A1; US6875211B2; AU4042600A; DE60032225T2; EP1743585A1; US20050192569A1; DE60032225D1

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Beschreibung bezieht sich auf implantierbare Systeme zur Stabilisierung der Wirbelsäure für die chirurgische Behandlung von Störungen an der Wirbelsäule und insbesondere auf einen Apparat zum Verbinden zylinderförmiger Wirbelsäulenstangen eines Systems zur Stabilisierung der Wirbelsäule an einander quer über den Dornfortsatz der Wirbelsäule.
STAND DER TECHNIK
Bei der Wirbelsäule handelt es sich um ein komplexes System aus Knochen und Bindegewebe, welches kritische Elemente des Nervensystems schützt. Trotz dieser komplizierten Zusammenhänge stellt die Wirbelsäule eine hoch flexible Struktur dar, die zu einem hohen Grad an Krümmung und Drehung über einen weiten Bereich von Bewegungen in der Lage ist. Eine Verletzung oder Entwicklungsstörungen können zu pathologischen Zuständen an der Wirbelsäule führen, welche diesen Bewegungsumfang einschränken.
Über viele Jahre hinweg haben Chirurgen in der Orthopädie sich bemüht, Störungen an der Wirbelsäule zu korrigieren und die Stabilität an verletzten Bereichen der Wirbelsäule durch Immobilisierung wieder herzustellen. Beispiele für derartige Systeme werden in den US-Patentschriften Nr. 5,102,412 und 5,181,917 beschrieben. System dieser Art umfassen häufig eine Instrumentierung an der Wirbelsäule mit Verbindungsstrukturen wie zum Beispiel lang gestreckte Stangen, die auf gegenüber liegenden Seiten des Abschnitts der Wirbelsäule platziert werden, der immobilisiert werden soll. Schrauben und Haken werden ganz allgemein dazu verwendet, die segmentweise Anbringung solcher Verbindungskonstruktionen auf den posterioren Flächen der Spinalplatten durch Pedikelschrauben und in die Wirbelkörper hinein zu vereinfachen. Diese Bauelemente sorgen sowohl in der Dehnung als auch in der Kompression für die nötige Stabilität, um so die Immobilisierung zu erreichen.
Es wurde festgestellt, dass dann, wenn ein Paar Wirbelsäulenstangen parallel auf jeder Seite des Dornfortsatzes befestigt wird, die Festigkeit der gesamten Anordnung durch Verwendung von mindestens einer zusätzlichen Stange, welche das Paar Wirbelsäulenstangen in horizontaler Richtung überbrückt, deutlich erhöht werden kann. Ein Beispiel für eine Querverstrebungs-Anordnung dieser Art wird in der US-Patentschrift Nr. 5,084,049 offenbart. Vorrichtungen wie diese bestehen üblicherweise aus einer Gewindestange, um für die gewünschte seitliche Abstützung zu sorgen. Die Stange mit ihrem Gewinde wird an jeder der Wirbelsäulenstangen mittels Klemmköpfen befestigt, die an jedem Ende derselben angeordnet sind. Diese Ausbildung ist jedoch sperrig und kann zu einer Irritation der Rückenmuskulatur des Patienten und von anderem Gewebe führen, das sich an der Vorrichtung reiben könnte. Eine Querverstrebungs-Anordnung, welche die mit den sperrigen Baugruppen zur Stabilisierung verbundenen Probleme löst, indem sie enger an die Wirbelsäule angepasst wird, vorzugsweise in der gleichen allgemeinen Ebene wie die zylinderförmigen Wirbelsäulenstangen, wird in der allgemein übertragenen US-Patentschrift Nr. 5,989,251 beschrieben.
Es wurde des Weiteren festgestellt, dass der Abstand zwischen einem Paar Wirbelsäulenstangen, die sich auf jeder Seite der Wirbelsäule befinden, je nach den anatomischen Gegebenheiten des Patienten und je nach der Art und Weise unterschiedlich sein kann, in der die Stangen an dem Dornfortsatz befestigt werden. So wurden quer verlaufende Stangenverbinder mit verstellbaren Überbrückungskonstruktionen entwickelt, um mit dieser Veränderlichkeit zurechtzukommen, wie diese beispielsweise in den US-Patentschriften Nr. 5,752,955 und 5,947,966 beschrieben wird.
Die meisten schon vorhandenen Querverbinder bestehen aus Stangen, Platten und Stäben, die mittels mechanischer Kupplungen mit Gewindestiften, Muttern oder mit einer Kombination aus diesen Elementen gelenkig mit den Längsstangen verbunden sind. Diese Verbinder setzen mehrere Bauelemente und Instrumente voraus, um diese Konstrukte aufzubauen. Dabei trägt jeder weitere Bestandteil bzw. jedes zusätzliche Instrument, das zum Zusammenbauen der Verbinder erforderlich ist, zur Komplexität der chirurgischen Operation bei. Beispiele für Verbinder, die aus einer Vielzahl von Bauelementen aufgebaut sind, werden in den US-Patentschriften Nr. 5,312,405 , welche die Grundlage für den zweiteilig abgefassten Anspruch 1 bildet, sowie 5,334,203 und 5,498,263 offenbart.
Es wäre günstig, einen verbesserten Apparat zu entwickeln, um Wirbelsäulenstangen eines Systems zur Stabilisierung der Wirbelsäule in Querrichtung mit einander zu verbinden, bei welchem eine kleinstmögliche Anzahl von Einzelteilen und chirurgischen Instrumenten zum Einsatz kommt, und der ein so niedriges Profil aufweist, dass er sich eng an die Wirbelsäule anpassen lässt, und welcher sich während einer Operation zur Stabilisierung der Wirbelsäule leicht anpassen lässt.
KURZBESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Beschreibung bezieht sich auf einen Apparat zum Verbinden von zwei herkömmlichen Wirbelsäulenstangen eines Systems zur Stabilisierung der Wirbelsäule mit einander gemäß Anspruch 1 in der Weise, dass eine einstellbare starre gelenkige Verbindung dazwischen mit niedrigem Profil gebildet wird.
Diese und weitere einzigartige Merkmale der hier beschriebenen Vorrichtung und des Verfahrens zum Einsetzen derselben ergeben sich noch deutlicher aus der nachstehenden Beschreibung der Zeichnungen.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Zum besseren Verständnis des Aufbaus des hier beschriebenen Apparats und von dessen Verwendung auf Seiten des Durchschnittsfachmanns, zu dessen Arbeitsgebiet die hier beschriebene Vorrichtung gehört, kann auf die Zeichnungen verwiesen werden, in denen:
1 eine perspektivische Ansicht eines Systems zur Stabilisierung der Wirbelsäule zwecks Immobilisierung eines Bereichs der Wirbelsäule ist, welches einen gemäß bevorzugten Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung aufgebauten Apparat zur Verbindung von Stangen mit veränderlicher und festgelegter Länge umfasst, wobei ein Satz Knochenschrauben mit linearer Sicherungsmechanik vorhanden ist;
1A eine perspektivische Ansicht eines anderen Systems zur Stabilisierung der Wirbelsäule zwecks Immobilisierung eines Bereichs der Wirbelsäule darstellt, welches einen Satz von Knochenschrauben mit drehbarer Sicherungsmechanik zur Einführung von oben umfasst;
2 eine Draufsicht auf das System zur Stabilisierung der Wirbelsäule gemäß 1 darstellt, welches auf der posterioren Seite der Wirbelsäule implantiert ist;
3 eine perspektivische Ansicht eines Apparats gemäß der vorliegenden Erfindung zur Verbindung von Stangen mit veränderlicher Länge ist, wobei die Teile des Apparats zur einfacheren Darstellung von einander getrennt sind;
4 eine perspektivische Ansicht eines Apparats zur Verbindung von Stangen von festgelegter Länge ist, welcher nicht gemäß der vorliegenden Erfindung ausgelegt ist;
5 eine Querschnittsansicht entlang der Linie 5-5 in 1 mit der Darstellung des Klemmabschnitts des Apparats zur Verbindung der Stangen aus 3 in befestigtem Zustand ist;
6 eine perspektivische Ansicht des Nockenansatzes gemäß der vorliegenden Beschreibung zeigt, welcher die Bewegung des Klemmteilabschnitts des Apparats zur Verbindung der Stangen aus 3 und 4 zwischen einer ersten und einer zweiten Position ist;
7 eine Draufsicht auf den in 6 dargstellten Nockenansatz mit der Darstellung von dessen einander gegenüber liegenden seitlichen Nockenflächen zeigt;
8 eine perspektivische Ansicht des Apparats zur Verbindung von Stangen von veränderlicher Länge aus 3 vor der Montage zwischen einem Paar paralleler Wirbelsäulenstangen ist;
9 eine perspektivische Ansicht des Apparats zur Verbindung von Stangen von veränderlicher Länge aus 8 zeigt, wobei deren Klemmteilabschnitte in Reibungseingriff mit den Wirbelsäulenstangen stehen;
10 dem in 9 dargestellten Arbeitsschritt entspricht und die relative Bewegung der Arme des Klemmteilabschnitts zwischen einer Ausgangsstellung und einer Position in Reibungseingriff zeigt, bezogen auf eine Wirbelsäulenstange, die sich vor der Bewegung in eine fest gesicherte Position um den Umfang der Wirbelsäulenstange hindurch erstreckt;
11 eine perspektivische Ansicht des Apparats zur Verbindung von Stangen von veränderlicher Länge ist, die in 7 und 8 dargestellt wird, wobei das Sicherungsspannelement in eine gesicherte Position bewegt ist, um die Länge des Verbinders unter Verwendung eines chirurgischen Instruments aufrecht zu erhalten;
12 eine perspektivische Ansicht des in 7 und 8 dargestellten Apparats zur Verbindung von Wirbelsäulenstangen mit veränderlicher Länge ist, welcher die Positionierung der Nockenansätze in die Aufnahmebereiche der Klemmteilabschnitte zeigt;
13 eine perspektivische Ansicht des in 12 dargestellten Apparats zur Verbindung von Wirbelsäulenstangen mit veränderlicher Länge ist, welche die Drehbewegung der Nockenansätze zur Vereinfachung der Bewegung der Klemmteilabschnitte in eine sicher befestigte Position darstellt, in welcher der Apparat fest mit den Wirbelsäulenstangen verbunden ist;
14 eine perspektivische Ansicht eines anderen Apparats zur Verbindung von Wirbelsäulenstangen mit veränderlicher Länge ist, der gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Beschreibung aufgebaut ist, wobei Teile derselben zur einfacheren Darstellung getrennt wurden;
15 eine perspektivische Ansicht eines noch weiteren Apparats zur Verbindung von Wirbelsäulenstangen mit veränderlicher Länge ist, der gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Beschreibung aufgebaut ist und nicht Bestandteil dieser Erfindung ist, wobei Teile derselben zur einfacheren Darstellung getrennt wurden; und
16 eine perspektivische Ansicht eines Montagesatzes ist, welcher verschiedene Bauteile und Werkzeuge enthält, die gemäß der vorliegenden Beschreibung aufgebaut sind.
Diese und weitere Merkmale des hier beschriebenen Apparats ergeben sich für den Durchschnittsfachmann aus der nachstehenden ausführlichen Beschreibung der Erfindung in Verbindung mit den Zeichnungen.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
Es wird nun auf die Zeichnungen verwiesen, in denen gleiche Bezugszeichen gleiche oder ähnliche Bauelemente des erfindungsgemäßen Apparats angeben; dabei ist in 1 und 2 ein System zur Stabilisierung der Wirbelsäule dargestellt, das gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel des hier beschriebenen Apparats aufgebaut ist und ganz allgemein mit dem Bezugszeichen 10 angegeben wird.
Es wird nun auf 1 verwiesen, nach welcher das System 10 zur Stabilisierung der Wirbelsäule ein Paar lang gestreckter Wirbelsäulenstangen 12 und 14 aufweist. Die Wirbelsäulenstangen sind zur parallelen Anordnung zu beiden Seiten des Dornfortsatzes ausgebildet, wie dies in 2 dargestellt ist. Bei den Wirbelsäulenstangen 12 und 14 handelt es sich um Stangen herkömmlicher Art, die aus einem biologisch verträglichen Werkstoff hergestellt sind und einen runden Querschnitt aufweisen, wobei sie auf der Außenfläche glatt bearbeitet sind. Die Wirbelsäulenstangen 12 und 14 werden segmentweise an den Knochen des Dornfortsatzes mittels einer Reihe von Bauelementen befestigt, unter anderem Knochenschrauben 18 zum Beispiel.
Die Knochenschrauben 18 weisen jeweils eine Mechanik zur linearen Sicherung von der Art auf, wie sie in der allgemein übertragen US-Patentschrift Nr. 5,989,251 beschrieben wird. Ein alternatives System zur Stabilisierung der Wirbelsäule, das ganz allgemein mit dem Bezugszeichen 10a bezeichnet ist, wird in 1A dargestellt. Das System 10a zur Stabilisierung der Wirbelsäule umfasst Knochenschrauben 18a, die eine drehbare Mechanik zur Sicherung und zum Einführen von oben von der Art aufweisen, die in der allgemein übertragenen US-Patentanmeldung Serial Nr. 09/487,942, jetzt US-Patentschrift Nr. 6,565,565 , beschrieben wird.
Es wurde festgestellt, dass dann, wenn ein Paar Wirbelsäulenstangen parallel zu einander an einander zu beiden Seiten des Dornfortsatzes befestigt wer den, wie dies in 1 und 2 dargestellt ist, ein Stabilisierungssystem mit deutlich höherer Festigkeit ausgeführt werden kann. Damit werden die Wirbelsäulenstangen 12 und 14 des Stabilisierungssystems mittels einer Vielzahl von Apparaten zur Verbindung von Stangen mit einander verbunden, die entsprechend einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung aufgebaut sind. 1 und 2 stellen zwei Ausführungsbeispiele des Apparats zur Verbindung von Stangen dar, welche aus einer hochfesten korrosionsbeständigen, biologisch verträglichen Metalllegierung von geringem Gewicht wie beispielsweise Titanstahl oder Edelstahl hergestellt ist.
Der erfindungsgemäße Apparat umfasst eine Vorrichtung zur Verbindung von Stangen veränderlicher Länge, die ganz allgemein mit dem Bezugszeichen 20 angegeben ist (vgl. 3). Ein weiteres, nicht erfindungsgemäßes Beispiel für die vorliegende Erfindung weist eine festgelegte Länge auf und wird mit dem Bezugszeichen 60 angegeben (Vgl. 4). Der Apparat 20 zur Verbindung der Stangen ist so angepasst und ausgelegt, dass er während einer Operation zur Stabilisierung der Wirbelsäule selektiv eingestellt werden kann, um den Zwischenraum, der zwischen den Wirbelsäulenstangen 12 und 14 vorhanden ist, zu überbrücken. Im Unterschied hiervon weist der Apparat 60 zur Verbindung der Stangen eine vorgegebene Spannlänge auf und ist so ausgelegt, dass er einen festgelegten Zwischenraum zwischen den Wirbelsäulenstangen 12 und 14 überbrückt. Wie nachstehend noch ausführlicher erläutert wird, weisen beide Apparate 20 und 60 zur Verbindung der Stangen, die nachstehend auch als quer verlaufende Stangenverbinder 20 und 60 bezeichnet werden, ein einziges System für den Eingriff mit den Stangen auf, das in Form eines im Allgemeinen U-förmigen auslenkbaren Klemmteilabschnitts bzw. Hakens ausgebildet ist.
Es wird nun auf 3 verwiesen, in welcher der Apparat 20 gemäß der vorliegenden Offenbarung zur Verbindung von Stangen mit veränderlicher Länge dargestellt wird. Der Stangenverbinder 20 umfasst ein erstes und ein zweites Korpusteil 22 bzw. 24. Der distale Abschnitt 22b des ersten Korpusteils besitzt eine leicht nach außen konisch zulaufende Ausbildung, so dass der Außendurchmesser des distalen Abschnitts 22d etwas größer als der Außendurchmesser des Hauptabschnitts des ersten Korpusteils 22 ist. Außerdem ist in dem ersten Korpusteil 22 eine axiale Aufnahmebohrung zur Aufnahme des zweiten Korpusteils 24 definiert. Um das zweite Korpusteil 24 im Inneren der axialen Aufnahmebohrung 26 sicher zu halten, ist dem ersten Korpusteil 22 ein ringförmiges Sicherungsspannelement 28 wirksam zugeordnet. Insbesondere weist der distale Abschnitt 22d des ersten Korpusteils ein Paar diametral gegenüber liegender Kompressionsschlitze 30a und 30b auf, die darin definiert sind und sich vom freien distalen Ende des Korpusteils 21 bis zu einer Stelle in der Mitte seiner Länge erstreckt, um so das Zusammendrücken des distalen Endabschnitts 22d des Korpusteils 22 in radialer Richtung gegen das zweite Korpusteil 24 zu vereinfachen, wenn dieses im Inneren der axialen Bohrung 26 angeordnet ist.
Das ringförmige Sicherungsspannelement 28 ist koaxial auf dem Korpusteil 22 positioniert und für eine axiale Bewegung entlang von dessen Länge zwischen einem ringförmigen Blockflansch 34, der in der Mitte auf der Länge des Korpusteils 22 angeordnet ist, und einem Paar diametral einander gegenüber liegender Blockierrippen 36a und 36b ausgelegt, welche an dem freien distalen Ende des Korpusteils 22 angeordnet sind. Im Einsatz veranlasst eine Bewegung des Sicherungsspannelements 28 zwischen einer Ausgangsstellung nahe dem ringförmigen Blockierflansch 34 und einer Endstellung nahe den Blockierrippen 36a und 36b eine Kompression des distalen Endabschnitts 22d des Korpusteils 22 in radialer Richtung, wenn sich das Sicherungsspannelement 28 relativ zu dem nach außen konisch zulaufenden distalen Abschnitt 22d des Korpusteils 22 bewegt.
Wie in 3 am deutlichsten zu erkennen ist, sind die Blockierrippen 36a und 36b in der Form dimensioniert und ausgelegt, dass sie die Befestigung des Sicherungsspannelements 28 auf dem Korpusteil 22 während des Zusammenbaus des Verbinders 20 vereinfachen. Genauer gesagt, lässt man während der Montage das Sicherungsspannelement 28 über die Blockierrippen 36a und 36b gleiten, um die Positionierung innerhalb der Fläche vorzu nehmen, die zwischen den Blockierrippen und dem ringförmigen Blockierflansch 34 definiert ist. Die Handhabung des Sicherungsspannelements 28 wird durch die Anordnung der Lasche 28a unterstützt. Außerdem ist in 3 ein Führungsloch 38 für die korrekte Positionierung vorgesehen, das zwischen dem freien distalen Ende des Korpusabschnitts 22 und dem ringförmigen Blockierflansch 34 angeordnet ist. Das Loch 38 macht es für einen Chirurgen möglich, die Position des Spannelements 28 während der Sicherung festzusetzen, um so sicherzustellen, dass das Spannelement 28 in axialer Richtung weit genug in die endgültige Sicherungsposition bewegt wird.
Das zweite Korpusteil 24 des Stangenverbinders 20 wird durch einen axialen Schaft mit einem gleichmäßigen Außendurchmesser im Wesentlichen über seine gesamte Länge definiert. Der Außendurchmesser des axialen Schafts ist in etwas gleich dem Innendurchmesser der axialen Bohrung 26, die im Inneren des ersten Korpusteils 22 definiert ist, so dass dazwischen eine Presspassung gegeben ist, wenn während des Zusammenbaus die beiden Bauteile teleskopartig mit einander verbunden werden. Ein Haltering 24a ist dazu vorgesehen, das erste und das zweite Korpusteil 24 und 22 zusammen zu halten, wenn die Teile zusammengefügt sind, da eine (hier nicht dargstellte) Lippe an dem erste Korpusteil 22 mit dem Haltering 24a, der einen größeren Durchmesser besitzt, in Eingriff steht.
Es wird weiterhin auf 3 verwiesen, nun aber in Verbindung mit den 5 bis 7, wonach der Stangenverbinder 20 ein einziges System für den Eingriff mit den Stangen aufweist, um den Querverbinder während einer Operation zur Stabilisierung der Wirbelsäule sicher an den Wirbelsäulenstangen 12 und 14 zu befestigen, ohne dabei eine unangemessene Belastung auf die Wirbelsäule auszuüben. Dieses System besteht aus auslenkbaren Stangenklemmköpfen 42 und 44, die jeweils vom ersten und zweiten Korpusteil 22 bzw. 24 nach unten hängen, um so jeweils in sicheren Eingriff mit den Wirbelsäulenstangen 12 und 14 zu kommen. Der vom Korpusteil 22 aus nach unten hängende Stangenklemmkopf 42 weist einen ersten und einen zweiten Klemmarm 42a bzw. 42b auf, wobei zwischen den Klemmarmen ein Zwischenraum bzw. ein Kanal 43a zur Aufnahme der Wirbelsäulenstange 12 definiert ist. In ähnlicher Weise weist der vom Korpusteil 24 aus nach unten hängende Stangenklemmkopf 44 einen ersten und einen diesem gegenüber stehenden Klemmarm 44a bzw. 44b auf, wobei zwischen diesen Klemmarmen ein Zwischenraum bzw. ein Kanal 43b definiert wird. Jeder Stangenklemmkopf 42, 44 weist eine jeweilige Aufnahmeöffnung 46, 48 zur Aufnahme eines Nockenansatzes 50 auf. Der Nocken- bzw. Steueransatz 50 ist so ausgelegt, dass er eine Bewegung eines Stangenklemmkopfes 42, 44 aus einer Ausgangsposition, in welcher der Klemmkopf in Reibungseingriff mit einer Wirbelsäulenstange steht, in eine Endstellung herbeiführt, in welcher der Klemmkopf fest um den Umfang der Wirbelsäulenstange zusammengedrückt wird, wie dies in 5 dargestellt ist.
Gemäß 6 und 7 weist der Nockenansatz 50 einen Hauptkorpusabschnitt 52 auf, der aus Gründen der Darstellung hier einen allgemein elliptischen Querschnitt mit vergrößerten, radial nach außen vorstehenden gebogenen seitlichen Steuerflächen 52a und 52b zum Zusammenwirken mit den Innenwandungen der Aufnahmeöffnungen 46, 48 besitzt. Der Nockenansatz 50 weist des Weiteren eine zentrale Öffnung 54 zur Aufnahme eines geeigneten Werkzeugs oder Geräts auf, das so ausgelegt ist, dass es während einer Operation zur Stabilisierung der Wirbelsäule die Drehbewegung des Nockenansatzes 50 in axialer Richtung im Inneren der Aufnahmeöffnungen 46, 48 vereinfacht (vgl. 13).
Vorteilhafterweise bedeuten die Drehkräfte, mit denen der Nockenansatz 50 während des Zusammenbaus beaufschlagt wird, für die Wirbelsäule des Patienten während einer Operation zur Stabilisierung keine unangemessen hohe Belastung. Am unteren Ende des Hauptkorpusteils 52 des Nockenansatzes 50 ist ein Sicherungsflansch 56 zum Zusammenwirken mit Haltekanälen 46a, 48a vorgesehen, die in Aufnahmeabschnitten 46 bzw. 48 vorgesehen sind. Dieses Zusammenwirken ist dazu vorgesehen, die Verlagerung der Nockenansätze aus den Aufnahmeöffnungen während des Transports sowie während eines chirurgischen Eingriffs zu verhindern.
Im Einsatz veranlasst die Drehbewegung des Nockenansatzes 50 im Inneren der Aufnahmeöffnungen 46, 48 die seitlichen Steuerflächen 52a, 52b zur Anlage gegen die Wandungen der Aufnahmeöffnungen 46, 48, wobei dadurch die Wandungen zur Ausdehnung in radialer Richtung nach außen gespannt werden. Mit einer Wirkung, die sich am besten als scherenähnliche Wirkung beschreiben lässt, veranlasst die Ausdehnung der Öffnungswandungen nach außen die Klemmarme 42a, 42b und 44a, 44b zu einer Einwärtsbewegung auf einander zu, um so die Größe bzw. den Durchmesser der Zwischenräume bzw. Kanäle 43a, 43b zu verringern, die jeweils dazwischen definiert sind. Infolgedessen werden die Wirbelsäulenstangen 12 und 14 fest zwischen den Klemmarmen 42a, 42b und 44a, 44b zusammengedrückt, wie dies beispielsweise in 5 dargestellt ist. Dabei sollte man sich dessen bewusst sein, dass der Betrag der Auslenkung der Wandungen der Aufnahmebohrung nach außen, die durch die Drehbewegung der Nockenansätze veranlasst wird, und der Betrag der daraus resultierenden Komprimierung der Klemmarme nach innen vergleichsweise gering ist, da sich die Arme nur um einen ausreichend großen Abstand bewegen müssen, um die Wirbelsäulenstange zu umspannen, nachdem sie bereits nach der anfänglichen Montage in Reibungseingriff mit dieser gekommen sind.
Es wird nun auf 8 bis 13 verwiesen, in denen der Reihe nach ein Ausführungsbeispiel der Arbeitsschritte dargestellt ist, die im Zusammenhang mit der Montage des Apparats 20 zum Verbinden von Stangen gemäß der vorliegenden Beschreibung an einem Paar paralleler Wirbelsäulenstangen 12 und 14 während einer Operation zur Stabilisierung der Wirbelsäule auszuführen sind. Gemäß der Darstellung in 8 wird zu Beginn der Apparat 20 zur Verbindung von Stangen in die Nähe der Wirbelsäulenstangen 12 und 14 bewegt, wobei die Korpusteile 22 und 24 teleskopartig in einander gepasst sind, d. h. das Korpusteil 24 ist in die axiale Aufnahmebohrung 26 des Korpusteils 22 eingesetzt. Zu diesem Zeitpunkt wird das Sicherungsspannelement 28 in der Mitte des distalen Endabschnitts 22 des Korpusteils 22 proximal zu Kompressionsschlitzen 30a und 30b und zu dem nach außen konisch zulaufenden Abschnitt des distalen Abschnitts 22d positioniert.
Anschließend werden, wie in 9 dargestellt, die Stangenklemmköpfe 42, 44 jeweils in Eingriff mit den Wirbelsäulenstangen 12 und 14 gebracht. Zu diesem Zeitpunkt sind die Stangenklemmköpfe nicht fest an den Wirbelsäulenstangen befestigt und können vom Chirurgen zur Repositionierung über die Länge der Wirbelsäulenstangen bewegt oder von den Stangen entfernt werden, wenn dieser Schritt notwendig wird. 10 stellt den Eingriff eines Stangenklemmkopfes an einer Wirbelsäulenstange dar, wobei die "gestrichelten Linien" den Klemmkopf in einer Position außer Eingriff und die "durchgezogenen Linien" den Stangenklemmkopf in der Position mit Reibungseingriff darstellen.
Gemäß 11 wird nun die Länge des Apparates 20 zur Verbindung der Stangen eingestellt, nachdem die Stangenklemmköpfe 42 und 44 jeweils in Eingriff mit der Wirbelsäulenstange 12 bzw. 14 gebracht wurden. Dies wird dadurch erreicht, dass das Sicherungsspannelement 28 von seiner anfänglichen Stelle nahe dem Blockierflansch 34 zu den Blockierrippen 36a und 36b hin bewegt wird. Diese Bewegung wird mittels eines geeigneten Werkzeugs wie einer chirurgischen Zange 70 oder mit Hilfe eines ähnlichen chirurgischen Instruments erreicht. Während das Spannelement 28 in Richtung des Pfeils "A" verschoben wird, bewegt es sich gegen die konisch ausgeformten Flächen des distalen Endabschnitts 22d des Korpusteils 22 und veranlasst dabei den distalen Endabschnitt 22d des Korpusteils 22 dazu, radial gegen die zylinderförmige Außenfläche des Korpusteils 24 zu drücken, das im Inneren der axialen Bohrung 26 angeordnet ist. Wenn sich das Sicherungsspannelement 28 an dem Führungsloch 38 zur Positionierung vorbei bewegt, wird der Benutzer informiert, dass er sich in der verriegelten Position befindet.
Nun wird auf 12 Bezug genommen; sobald die geeignete Spannlänge des Apparats 20 zur Verbindung der Stangen eingestellt ist, werden in die Aufnahmeöffnungen 46 und 48 des auslenkbaren Stangenklemmkopfes 42 und 44 Nockenansätze 50 eingesetzt. Zu diesem Zeitpunkt liegen die Steuerflächen 50a und 50b der Nockenansätze nicht gegen die Wandungen der Auf nahmeöffnungen an, in deren Innerem sie angeordnet sind. Infolgedessen lässt sich die Position der Stangenklemmköpfe immer noch einstellen, wenn eine derartige Wirkung erforderlich ist. Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel wurde daran gedacht, dass das System versandt und verwendet werden muss, wobei sich die Nockenansätze 50 bereits in den Aufnahmeöffnungen 46 und 48 befinden. Damit wären bei diesem Ausführungsbeispiel die Nockenansätze in den in 8, 9 und 11 dargestellten Arbeitsschritte bereits an Ort und Stelle, was dem Chirurgen den zusätzlichen Schritt erspart, die einzelnen Nockenansätze 50 in die Aufnahmeöffnungen 46, 48 einzusetzen.
Alternativ ist vorgesehen, dass die Apparate zur Verbindung der Stangen gemäß der vorliegenden Beschreibung auch in einem Zustand versandt werden könnten, in dem die Nockenansätze 50 bereits innerhalb der Aufnahmeöffnungen 46, 48 positioniert sind, um so die Anzahl der Schritte zu verringern, die erforderlich sind, um die Wirbelsäulenstangen 12, 14 während einer Operation zur Stabilisierung der Wirbelsäule an einander zu befestigen. Damit würde der in 12 dargestellte Arbeitsschritt überflüssig.
In beiden Fällen werden zur sicheren Befestigung der Stangenklemmköpfe 42, 44 an den Wirbelsäulenstangen 12, 14 unter Zuhilfenahme eines geeigneten chirurgischen Werkzeugs oder Geräts wie zum Beispiel eines Ansatzschlüssels 75 Nockenansätze 50 im Uhrzeigersinn in den Aufnahmeöffnungen 46, 48 in axialer Richtung gedreht. Diese axiale Drehbewegung veranlasst die nach außen vorstehenden Steuerflächen 52a, 52b zur Anlage gegen die Innenwandungen der Aufnahmeöffnungen, die dabei so beaufschlagt werden, dass sie sich radial nach außen bewegen. Infolgedessen kommt es zu einer gleich großen und entgegen gesetzten scherenartigen Bewegung des gegenüber liegenden Klemmarms, wodurch die einander gegenüber liegenden Klemmarme jedes Stangenklemmkopfes 42, 44 zum festen Eingriff auf dem Außenumfang der Wirbelsäulenstangen 12, 14 veranlasst werden – wie dies beispielsweise am besten in 5 zu erkennen ist – ohne dabei die Wirbelsäule in unangemessener Weise zu belasten. Sobald die Stangenklemmköpfe 42, 44 in festen Eingriff um die Wirbelsäulenstangen gebracht sind, sind sie im Wesentlichen immobilisiert.
Auch wenn die Arbeitsschritte, die zur Montage und sicheren Befestigung des Apparats 20 zur Verbindung der Stangen an einem Paar Wirbelsäulenstangen ausgeführt werden, im Hinblick auf eine sequentielle Abfolge beschrieben wurden, ist es für den Durchschnittsfachmann auf dem Gebiet, zu dem die vorliegende Beschreibung gehört, offensichtlich, dass die Reihenfolge bzw. Abfolge der Arbeitsschritte auch geändert oder modifiziert werden kann. Zum Beispiel können bei einem alternativen und bevorzugten Ausführungsbeispiel die Stangenklemmköpfe schon vor der Einstellung der gewünschten Länge des Verbindungsapparats an den Wirbelsäulenstangen befestigt werden. Bei dieser bevorzugten Version werden die Nockenansätze 50 auf den Wirbelsäulenstangen zu den Klemmköpfen 42 und 44 hin gedreht und wird erst dann das Sicherungsspannelement 28 in axialer Richtung in seine endgültige Sicherungsposition bewegt.
Es wird nun auf 4 verwiesen, nach welcher der Apparat zur Verbindung der Stangen gemäß der vorliegenden Beschreibung, die hier nur für einige Aspekte der vorliegenden Erfindung relevant ist, eine vorgegebene Spannlänge aufweist, die so ausgelegt ist, dass sie sich zwischen einem Paar paralleler Wirbelsäulenstangen 12 und 14 über einen festen Abstand quer über den Dornfortsatz erstreckt, wie dies in 1 und 2 dargestellt ist. Der Apparat 60 zur Verbindung der Stangen weist dabei ein Hauptkorpusteil 62 auf, das eine Längsachse definiert. Das Korpusteil 62 ist mit einem niedrigen Profil aufgebaut, damit es eng an die Wirbelsäule angepasst werden kann, um so jegliche Sperrigkeit zu verringern, die mit einem System 10 zur Stabilisierung der Wirbelsäule zusammenhängt. Von den sich gegenüber liegenden Enden des Hauptkorpusteils 62 hängen auslenkbare Stangenklemmköpfe 72 und 74 nach unten, die jeweils für den sicheren Eingriff auf Wirbelsäulenstangen 12 und 14 dienen. Die Stangenklemmköpfe 72, 74 sind im Wesentlichen identisch mit den Stangenklemmköpfen 42, 44 des Stangenverbinders 20 und weisen jeweils Aufnahmeöffnungen 76, 78 zur Aufnahme von No ckenansätzen 50 auf. Wie beim zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiel sind die Nockenansätze 50 so ausgebildet, dass sie eine Bewegung der einander gegenüber stehenden Klemmarme der Stangenklemmköpfe 72, 74 aus einer Ausgangsposition in Reibungseingriff mit den Wirbelsäulenstangen in eine Endposition veranlassen, in der eine feste Sicherung um den Umfang der Wirbelsäulenstangen gegeben ist.
Vorzugsweise ist der Apparat 60 zur Stangenverbindung in mehreren unterschiedlichen Spannlängen im Bereich von etwa 16 mm Länge bis zu etwa 24 mm Länge in Schritten von etwa 2 mm vorgesehen. Weitere Längen mit veränderlichen Schritten werden dabei auch in Betracht kommen. Gemäß 16 ist gemäß der vorliegenden Offenbarung ein Montagesatz 100 vorgesehen, der von einer Verpackung 110 definiert wird, welche unter anderem eine Vielzahl von Apparaten 60a–60c zur Stangenverbindung enthält, von denen jeder eine andere voreingestellte Spannlänge zum Überbrücken des Zwischenraums zwischen einem Paar lang gestreckter Wirbelsäulenstangen aufweist. Beispielsweise könnte der Montagesatz 100 einen Stangenverbinder 60a mit einer Spannlänge von etwa 16 mm, einen Stangenverbinder 60b mit einer Spannlänge von etwa 18 mm und einen Stangenverbinder 60c mit einer Spannlänge von etwa 20 mm enthalten.
Vorzugsweise wären dabei die Stangenverbinder 60a–60c in der Form verpackt, dass die Nockenansätze 50 bereits in den Aufnahmeöffnungen der Klemmköpfe jedes Verbinders eingebaut sind. Alternativ könnte eine Vielzahl von Nockenansätzen 50 separat von den Verbindern in der Packung enthalten sein. Dieser Montagesatz würde dann auch einen Nockenschlüssel 75 zum Befestigen der Nockenansätze 50 im Inneren der Aufnahmeöffnungen der Verbindungsapparate enthalten. Es ist vorgesehen, dass der Montagesatz 100 auch eine Vielzahl von Apparaten 20a–20c zur Verbindung der Stangen mit variabler Länge und ein geeignetes chirurgisches Instrument 70 enthalten könnte, um das Sicherungsspannelement 28 über die Länge des Korpusabschnitts zu bewegen, wie dies vorstehend im Zusammenhang mit 11 beschrieben wurde.
Es wird nun auf 14 verwiesen, n welcher ein anderer Apparat zur Verbindung der Stangen dargestellt ist, welcher gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung aufgebaut ist und ganz allgemein mit dem Bezugszeichen 80 bezeichnet wird. Der Apparat 80 zur Stangenverbindung ist ein Verbinder von variabler Länge, welcher ein erstes und ein zweites Korpusteil 82 und 84 aufweist, die teleskopartig mit einander verbunden und im Wesentlichen dem ersten und zweiten Korpusteil 22 und 24 des Apparats 20 zur Verbindung der Stangen ähnlich sind, der vorstehend beschrieben und in 3 dargestellt ist. Das erste und zweite Korpusteil 82 bzw. 84 des Apparats 80 zur Verbindung der Stangen unterscheiden sich von den Teilen des Apparats 20 zur Verbindung der Stangen insofern, als bei ihren Stangenklemmköpfen 92, 94 keine Nockenansätze 50 zum Einsatz kommen, um die Bewegung der einander gegenüber stehenden Klemmarme 92a, 92b und 94a, 94b in eine Position vorzunehmen, in der sie in festem Eingriff um den Umfang der Wirbelsäulenstangen stehen. Stattdessen sind die zwischen den sich gegenüber stehenden Armen jedes Stangenklemmkopfes 92, 94 definierten Zwischenräume 93a, 93b so bemessen und ausgebildet, dass ohne Verwendung eines Nockenansatzes ein fester Eingriff mit dem Umfang der Wirbelsäulenstangen gegeben ist.
Zum Eingriff eines Stangenklemmkopfs 92, 94 auf einer Wirbelsäulenstange wird der Zwischenraum 93a, 93b zwischen dessen sich gegenüber stehenden Klemmarmen in radialer Richtung so erweitert, dass sie Stange in den Zwischenraum eintreten kann. Dies wird dadurch bewerkstelligt, dass eine Lasche 96, 98, die von der vorderen Kante jedes Stangenklemmkopfes 92, 94 aus nach außen vorsteht, mit einem (hier nicht dargestellten) geeigneten chirurgischen Instrument oder Werkzeug erfasst wird und der außen liegende Klemmarm 92a, 94a vom innen liegenden Klemmarm 92b, 94b weg gezogen wird. Die Auslenkung des Stangenklemmkopfes 92, 94 und die sich dabei ergebende Erweiterung des Zwischenraums 93a, 93b in radialer Richtung wird durch die Anordnung von Querschlitzen 95, 97 unterstützt, die in den Stangenklemmköpfen 92, 94 ausgebildet sind und Bereiche bilden, innerhalb derer der obere Abschnitt der außen liegenden Klemmarme 92a, 94a während der radialen Erweiterung der Zwischenräume 93a, 93b wirksam verlagert werden kann. Sobald eine Wirbelsäulenstange innerhalb des Zwischenraums 93a, 93b liegt, lässt der Chirurg die Lasche 96, 98 los, und damit kann der außen liegende Klemmarm 92a, 94a wieder in seine normale Position zurückkehren. Anschließend ist der Innendurchmesser des Zwischenraums 93a, 93b im Wesentlichen gleich dem Außendurchmesser der Wirbelsäulenstange und ist der Stangenverbinder 80 im Wesentlichen festgesetzt.
In 15 ist noch ein weiterer Apparat zur Verbindung der Stangen dargestellt, der allerdings nicht Teil der vorliegenden Erfindung ist und ganz allgemein mit dem Bezugszeichen 120 angegeben wird. Der Apparat 120 zur Verbindung der Stangen stellt ebenfalls einen Stangenverbinder von variabler Länge insofern dar, als seine Spannlänge selektiv und problemlos während einer Operation zur Stabilisierung der Wirbelsäule von einem Chirurgen so eingestellt werden kann, dass eine Anpassung an unterschiedliche anatomische Gegebenheiten möglich ist. Der Apparat 120 zur Verbindung der Stangen weist ein erstes Korpusteil 122 auf, das mit einer axialen Bohrung 126 mit Innengewinde versehen ist, die durch das Teil verläuft und zur Aufnahme eines entsprechenden Gewindeschafts dient, welcher das zweite Korpusteil 124 definiert. Während des Zusammenbaus ist das zweite Korpusteil 124 mittels eines Gewindes im Inneren der Innenbohrung 126 des ersten Korpusteils 122 so gesichert, dass die gewünschte Spannlänge des Apparats 120 zur Verbindung der Stangen eingestellt wird.
Die Korpusteile 122 und 124 des Apparats 120 zur Verbindung der Stangen weisen auslenkbare Stangenklemmköpfe 142 bzw. 144 auf, mit welchen während eines chirurgischen Eingriffs der Eingriff mit den Wirbelsäulenstangen gesichert wird. Im Unterschied zu den Stangenklemmköpfen der vorstehend schon beschriebenen Stangenverbinder 20, 60 und 80 weisen die Stangenklemmköpfe 142, 144 keine weiteren Konstruktionen auf, um die Bewegung der sich gegenüber stehenden Klemmarme 142a, 142b und 144a, 144b in eine Position mit gesichertem Eingriff zu vereinfachen. Stattdessen werden die sich gegenüber stehenden Klemmarme der Stangenklemmköpfe 142, 144 ein fach während eines chirurgischen Eingriffs auf die Wirbelsäulenstangen unter Verrasten aufgepasst, so dass die sich gegenüber stehenden Klemmarme der Stangenklemmköpfe in engem Eingriff um den Umfang der Wirbelsäulenstangen stehen.
Auch wenn der hier beschriebene Apparat im Zusammenhang mit bevorzugten Ausführungsbeispielen erläutert wurde, liegt es doch auf der Hand, dass daran Modifizierungen und Veränderungen vorgenommen werden können, ohne über den Umfang der Erfindung hinauszugehen, wie er durch die Ansprüche definiert ist. Zum Beispiel wurde jedes Ausführungsbeispiel des hier angesprochenen Apparats zur Verbindung von Stangen im Zusammenhang mit einer auslenkbaren Mechanik einer speziellen Art zum Festklemmen an den Stangen beschrieben, doch ist auch im Rahmen der vorliegenden Offenbarung vorgesehen, dass die verschiedenen, hier beschriebenen Klemmmechaniken für die Stangen leicht auch gegeneinander austauschbar sind.

Claims

Apparat zum Verbinden von Wirbelsäulenstangen, wobei der Apparat folgendes aufweist. a) ein erstes Korpusteil (22) mit einem ersten und einem zweiten Endabschnitt, wobei der erste Endabschnitt einen Stangenklemmkopf (42) zum Eingriff an einer ersten Wirbelsäulenstange (12) definiert und wobei der zweite Endabschnitt eine axiale Bohrung (26) definiert und die Bohrung dabei eine in radialer Richtung zusammendrückbare Öffnung besitzt; b) ein zweites Korpusteil (24) mit einem ersten und einem zweiten Endabschnitt, wobei der erste Endabschnitt einen Stangenklemmkopf (44) zum Eingriff an einer ersten Wirbelsäulenstange (14) definiert und wobei der zweite Endabschnitt einen axialen Schaft definiert, der zur Aufnahme im Inneren der axialen Bohrung (26) des ersten Korpusteils (22) bemessen und ausgelegt ist; dadurch gekennzeichnet, dass der Apparat des Weiteren folgendes aufweist: c) ein ringförmiges Sicherungsspannelement (28), das wirksam dem zweiten Endabschnitt des ersten Korpusteils (22) zugeordnet und zur Bewegung zwischen einer ersten Position, in welcher das ringförmige Spannelement (28) von der in radialer Richtung zusammendrückbaren Öffnung (26) der Bohrung beabstandet ist, und einer zweiten Position angebracht ist, in welcher das ringförmige Spannelement (28) die in radialer Richtung zusammendrückbare Öffnung so umgibt und zusammendrückt, dass sie den axialen Schaft des zweiten Korpusteils (24) im Inneren der axialen Bohrung (26) des ersten Korpusteils (22) in seiner Position sichert.
Apparat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das ringförmige Sicherungsspannelement (28) zur Bewegung zwischen einem ringförmigen Blockierflansch (34), der zwischen dem zweiten Endabschnitt des ersten Korpusteils (22) und einem Paar sich gegenüber stehender Blockierlaschen (36a, 36b) angeordnet ist, angebracht ist, welche einem distalen Ende des zweiten Endabschnitts des ersten Korpusteils (22) benachbart definiert sind.
Apparat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das jeweilige Klemmteil, das dem ersten und dem zweiten Korpusteil jeweils zugeordnet ist, von einem auslenkbaren Klemmteilkorpus (42; 44) definiert ist, der sich gegenüber stehende Klemmarme (42a, 42b; 44a, 44b) aufweist, die zur Bewegung zwischen einer ersten Position, in welcher die Wirbelsäulenstange (12) zwischen den sich gegenüber stehenden Klemmarmen (42a, 42b; 44a, 44b) des Klemmteilkorpus (42; 44) aufgenommen ist, und einer zweiten Position, in welcher die sich gegenüber stehenden Klemmarme (42a, 42b; 44a, 44b) des Klemmteilkorpus (42; 44) in festem Eingriff mit der Wirbelsäulenstange (12) stehen, ausgelegt ist.
Apparat nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass er des Weiteren eine Einrichtung zum Bewegen der sich gegenüber stehenden Klemmarme (42a, 42b; 44a, 44b) zwischen der ersten Position und der zweiten Position aufweist.
Apparat nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung zum Bewegen der sich gegenüber stehenden Klemmarme (42a, 42b; 44a, 44b) zwischen der ersten Position und der zweiten Position einen Nockenansatz (50) aufweist, der zur Aufnahme in einer Bohrung (46; 48), die in dem Klemmteilkorpus (42; 44) ausgebildet ist, und zur axialen Drehung im Inneren der Bohrung (46; 48) ausgelegt ist.
Apparat nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Nockenansatz (50) einen im Allgemeinen zylinderförmigen Korpus mit darauf angeformten Steuerflächen (52a, 52b) aufweist und die Aufnahmebohrung (46) zumindest teilweise durch innen liegende Wandungen definiert ist, wobei die Steuerflächen (52a, 52b) des Nockenansatzes (50) zur Anlage gegen die innen liegenden Wandungen der Aufnahmebohrung (46; 48) nach Drehung des Nockenansatzes (50) im Inneren der Aufnahmebohrung (46; 48) ausgelegt und geformt sind.
Apparat nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung zum Bewegen der sich gegenüber stehenden Klemmarme (42a, 42b; 44a, 44b) zwischen der ersten Position und der zweiten Position eine Eingriffslasche (96; 98) aufweist, die von einer Außenfläche des Klemmteilkorpus (92; 94) nach außen vorsteht, sowie eine Vertiefung (95; 97) aufweist, die innerhalb des Klemmteilkorpus (92; 94) im Abstand von der Eingriffslasche (96; 98) ausgebildet ist.