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Die
vorliegende Erfindung betrifft allgemein Vorrichtungen zur Korrektur
der Wirbelsäule
und anderer Knochen und Gelenke und insbesondere Verbindungsglieder
für solche
Vorrichtungen.
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Hintergrund der Erfindung
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Die
Knochen und das Bindegewebe der Wirbelsäule eines erwachsenen Menschen
bestehen aus einem oberen Abschnitt (den Halswirbel-, Brustwirbel-
und Lendenwirbelregionen) mit mehr als 20 diskreten Knochen und
einem unteren Abschnitt, der aus dem Sakralknochen und den Steißbeinkörpern besteht.
Die Knochen des oberen Abschnitts sind allgemein ähnlich geformt,
wobei die Größe der Knochen
entlang der Wirbelsäule
nach unten progressiv von klein nach groß variiert.
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Die
Wirbel sind über
einen aus drei Gelenken bestehenden Komplex, der eine vordere Scheibe
und die beiden hinteren Facettengelenke umfasst, miteinander verbunden,
wobei die vorderen Scheiben benachbarter Knochen durch Knorpelabstandsglieder, sogenannte
Bandscheiben, gepolstert sind. In
1,
2 und
3 (die
Reproduktionen der
1–
3 aus
US Patent Nr. 5,885,284 sind),
sind obere, seitliche und hintere Ansichten von typischen Wirbelknochen
der Wirbelsäule
gezeigt. Die Wirbelsäule
befindet sich im zentralen Kanal
10, der von der hinteren
Seite durch eine Knochenschale, die sogenannte Lamina
12,
geschützt
ist. Die Lamina
12 hat drei große Vorsprünge. Zwei dieser Vorsprünge verlaufen
seitlich von den Seitenenden und werden als Querfortsätze
14 bezeichnet.
Der dritte erstreckt sich nach hinten und unten von der Mitte der
Lamina und wird Wirbelfortsatz
16 genannt. Die Lamina
12 definiert
eine Bogenform um den hinteren Teil der Wirbelsäule, wobei die Bogenform Seitenteile
13a,
13b aufweist,
die allgemein gerade sind und die unter dem Wirbelfortsatz
16 an
der gekrümmten
Fläche
15 aufeinanderstoßen.
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Der
vordere Abschnitt der Wirbelsäule
umfasst einen Satz allgemein zylinderförmiger Knochen, die aufeinander
gestapelt sind. Diese Abschnitte der Wirbel werden als Wirbelkörper 20 bezeichnet
und werden durch die Bandscheiben 22 im Abstand voneinander
gehalten. Pedikel 24 sind Knochenbrücken, die den vorderen Wirbelkörper 20 mit
der entsprechenden Lamina 12 und den Quer- und Wirbelfortsätzen 14, 16 verbinden.
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Insbesondere
in 3 ist die Stapelung der Wirbel von hinten zu sehen.
In 3 ist zu sehen, dass jeder Wirbel mit dem darüber liegenden
Wirbel und dem darunter liegenden Wirbel über Facettengelenke 19 auf
jeder Seite einer Öffnung
in den Wirbelkanal 10 verbunden ist.
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Insgesamt
ist die Wirbelsäule äußerst komplex,
denn sie beherbergt und schützt
wichtige Elemente des Nervensystems, in deren Nähe unzählbare periphere Nerven und
arterielle und venöse
Körperchen
liegen. Trotz dieser komplexen Natur ist die Wirbelsäule äußerst flexibel
und in der Lage, sich zu einem hohen Maße zu krümmen und über einen breiten Bewegungsbereich
zu drehen. Genetische oder entwicklungsbedingte Anomalien, Trauma,
chronischer Stress, Tumore und Krankheiten können aber zu pathologischen
Wirbelsäulenzuständen führen, die
diesen Bewegungsbereich entweder einschränken oder die kritischen Elemente
des Nervensystems, die in der Wirbelsäule untergebracht sind, bedrohen.
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Solche
pathologischen Zustände
können
mit einer Vielzahl von therapeutischen Interventionen behandelt
werden, u. a. durch Immobilisierung von einem oder mehr Wirbeln.
Es wurden bereits zahlreiche verschiedene Systeme vorgeschlagen,
die diese Immobilisierung durch Implantation von künstlichen Anordnungen
in oder auf der Wirbelsäule
erreichen. Diese Anordnungen können
je nach ihrer Lage relativ zur Wirbelsäule als anteriore, posteriore
oder laterale Implantate klassifiziert werden. Anteriore und laterale Anordnungen
weisen in der Regel kurze Strukturen auf, die nur wenige benachbarte
Wirbelkörper
unterstützen.
Umgekehrt bestehen posteriore Implantate oft aus Paaren länglicher
vertikal angeordneter Stäbe zur
Stabilisierung der kurzen und langen Wirbelsäulensegmente. In der Regel
sind diese posterioren Stäbe
mit der Rückseite
der Wirbelsäule über Haken, die
unter der Lamina gleiten, Mittel zur Befestigung an dem Querfortsatz
und/oder Schrauben, die durch den Pedikel eingeführt werden (und häufig „Pedikelschrauben" genannt werden)
verbunden.
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In
einigen Fällen
kann es wünschenswert sein,
den Stäben
erhöhte
Torsionsfestigkeit zu verleihen. In diesen Fällen werden üblicherweise
Verbindungsvorrichtungen oder Verbindungsglieder verwendet, die
die Stäbe
quer zu den Stabachsen miteinander verbinden. Beispielhafte Vorrichtungen
und Verbindungsglieder sind in
US
Patent Nr. 5,885,284 an Errico et al.,
5,084,049 an Asher et al.,
5,752,955 an Errico et al.,
6,136,003 an Hoeck et al.,
6,113,600 an Drummond et
al., PCT Publikation Nr.
WO 00/59387 und
5,368,594 an Martin et al.
beschrieben. In anderen Fällen,
beispielsweise in Revisions- oder Erweiterungs- eingriffen, kann es wünschenswert sein,
ein Verbindungsglied zu verwenden, um neue Hardware mit den existierenden
Stäben
oder Platten zu verbinden. Beispielhafte Vorrichtungen und Verbindungsglieder
sind im Handel von DePuy Acromed (z. B. Moss Miami Axialverbinder
und Isola Aval Stabverbinder) und Sofamore Danek (z. B. CROSSLINK
® Multispann-Platten
und Versatzplatten, TSRH Versatzplatten und CD Horizon axiale/Domino-Verbinder)
erhältlich.
Bei Betrachtung des Designs eines Verbindungsglieds werden u. a.
folgende Aspekte in Erwägung
gezogen: Größe (da das
Verbindungsglied in der Nähe
der Wirbelsäule
im Körper
implantiert wird, sollte es relativ wenig Raum einnehmen, damit es
für den
Patienten angenehm und nicht störend
ist) und einfache Implantation (was sowohl die leichte Befestigung
eines einzelnen Stabes am Verbindungsglied als auch seine Orientierung
relativ zum Patienten und zum Arzt bei der Operation beinhalten kann).
Da es (a) eine Reihe unterschiedlicher chirurgischer Verfahren gibt,
bei denen diese Verbindungsglieder verwendet werden und (b) verschiedene
Chirurgen unterschiedliche Präferenzen
hinsichtlich der Konfigurationen von Verbindungsgliedern haben,
ist es wünschenswert
neue Verbindungsgliedkonfigurationen bereitzustellen, die die Bedürfnisse
einzelner Chirurgen erfüllen
können.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Erfindungsgemäße Ausführungsformen
von Verbindungsvorrichtungen sind so konfiguriert, dass sie die
unterschiedlichen chirurgischen Anforderungen und Techniken zur
Verbindung von mehreren Knochenfixationsvorrichtungen (wie z. B.
Stäbe oder Platten
zwischen Wirbeln) erfüllen.
In einem ersten Aspekt betrifft die vorliegende Erfindung eine Verbindungsvorrichtung
wie in Anspruch 9 definiert, die Folgendes umfasst: erste und zweite
Anschlusselemente, wobei jedes der Elemente einen Trägerkörperanteil,
einen Anschlussüberhang
und eine Aussparung umfasst, dahingehend angepasst, dass sie jeweils
einen der mindestens zwei Knochenfixierstäbe erfassen, erste und zweite
Halteelemente und ein Befestigungselement. Die Trägerkörperanteile
der Anschlusselemente enthalten eine Öffnung mit einer Längsachse,
die im Allgemeinen senkrecht zu den Längsachsen der Stäbe angeordnet
ist und die Anschlußüberhänge der
ersten und zweiten Anschlusselemente enthalten eine Öffnung,
wobei der Anschlussüberhang
des ersten Anschlusselements den Anschlussüberhang des zweiten Anschlusselementes
in der Weise überlagert,
dass deren jeweilige Öffnungen
im Allgemeinen axial in eine Linie gebracht werden. Die ersten und
zweiten Halteelemente sind jeweils zur Erfassung eines entsprechenden
Stabs in die Trägerkörperanteil-Öffnungen
der ersten und zweiten Anschlusselemente eingefügt. Das Befestigungselement
ist in die Anschlussüberhangsöffnungen
der ersten und zweiten Anschlusselemente eingelassen. Wenn sich
das Befestigungselement in einem angezogenen Zustand befindet, wird
eine relative Drehung der ersten und zweiten Anschlusselemente vermieden,
und wenn das Befestigungselement sich in einem gelockerten Zustand
befindet, können
sich die ersten und zweiten Anschlusselemente frei um eine Drehachse
drehen, die im Allgemeinen parallel zur Längsachse der Trägerkörperanteilöffnungen
der ersten und zweiten Anschlusselemente angeordnet ist. In dieser
Konfiguration kann die Verbindungsvorrichtung in der koronalen Ebene des
Patienten manipuliert werden, um nicht-parallele Stäbe zu verbinden,
und die Stäbe
können
fixiert und die Verbindungsvorrichtung vom Chirurgen problemlos
von oberhalb der Wirbelsäule
angezogen werden. Jede der Aussparungen der Trägerkörperanteile weist ein Zentrum
auf, wobei die Aussparungszentren zwischen in etwa 8,9 mm (0,35
Inch) und in etwa 30,5 mm (1,2 Inch) voneinander entfernt liegen.
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Ferner
stellt die Erfindung eine Vorrichtung für die Verbindung von Wirbeln
eines Patienten bereit, die Folgendes umfasst:
mindestens zwei
Stäbe,
wobei jeder der Stäbe
eine Längsachse
bestimmt; und
ein Halteelement, das die Stäbe miteinander verbindet, wobei
das Halteelement Folgendes umfasst:
erste und zweite Anschlusselemente,
wobei jedes der Elemente einen Trägerkörperanteil, einen Anschlußüberhang
und eine Aussparung umfasst, dahingehend angepasst, dass sie einen
entsprechenden Stab erfassen, wobei der Trägerkörperanteil eine Öffnung mit
einer Langsachse enthält,
die im Allgemeinen senkrecht zu den Längsachsen der Stäbe angeordnet
ist, wobei jedes der Anschlussüberhänge der
ersten und zweiten Anschlußelemente
eine Öffnung
enthält,
wobei der Anschlußüberhang
des ersten Anschlusselementes den Anschlußüberhang des zweiten Anschlusselementes
in der Weise überlagert,
dass dessen jeweilige Öffnung
im Allgemeinen axial in eine Linie gebracht werden; erste und zweite Halteelemente,
die jeweils zur Erfassung eines entsprechenden Stabs in die Trägerkörperanteil-Öffnungen
der ersten und zweiten Anschlusselemente eingefügt sind; und
ein Befestigungselement,
das in die Anschlußüberhangsöffnungen
der ersten und zweiten Anschlußelemente
eingelassen ist;
wobei, wenn das Befestigungselement sich in
einem angezogenen Zustand befindet, eine relative Drehung der ersten
und zweiten Anschlusselemente vermieden wird, und wenn das Befestigungselement sich
in einem gelockerten Zustand befindet, die ersten und zweiten Anschlusselemente
sich frei um eine Drehachse drehen können, die im Allgemeinen parallel
zur Längsachse
der Trägerkörperanteilöffnungen der
ersten und zweiten Anschlusselemente angeordnet ist. Jede der Aussparungen
der Trägerkörperanteile
weist ein Zentrum auf, wobei die Aussparungszentren zwischen in
etwa 8,9 mm (0,35 Inch) und in etwa 30,5 mm (1,2 Inch) voneinander
entfernt liegen.
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Kontaktflächen auf
den Anschlussüberhängen der
ersten und zweiten Anschlusselemente können eine Verschachtelungstopographie
aufweisen, die eine relative Drehung der ersten und zweiten Anschlusselemente
verhindert, wenn sich das Befestigungselement in einem angezogenen
Zustand befindet.
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Die
Anschlussüberhangsöffnungen
können in
der Weise konfiguriert sein, dass, wenn sich das Befestigungselement
in einem gelockerten Zustand befindet, die ersten und zweiten Anschlusselemente frei
sind, sich relativ zueinander entlang einer Verschiebungsachse zu
verschieben, die senkrecht zur Drehachse und den Längsachsen
der Finger der ersten und zweiten Anschlusselemente angeordnet ist.
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Die
ersten und zweiten Halteelemente können Befestigungselemente mit
Gewinde sein, die von einer ersten Seite des Verbindungsglieds erreichbar sind,
wobei das Befestigungselement von der ersten Seite des Verbindungsglieds
erreichbar ist.
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Jedes
der ersten und zweiten Anschlusselemente kann weiterhin einen Finger
umfassen, wobei die Finger und die Trägerkörperanteile der ersten und zweiten
Anschlusselemente jeweils die Aussparungen der ersten und zweiten
Anschlusselemente bilden.
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Jeder
der Trägerkörperanteile
kann eine Oberseite aufweisen und die Anschlussüberhänge der ersten und zweiten
Anschlusselemente können in
verschiedenen ersten und zweiten Abständen von ihren entsprechenden
Trägerkörperanteil-Oberseiten angeordnet
sein.
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Jede
der Trägerkörperanteil-Aussparungen kann
ein Zentrum aufweisen, wobei die Aussparungszentren im Wesentlichen
in den gleichen Abständen
von der Trägerkörperanteil-Oberseite
positioniert sein können.
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Jeder
der Trägerkörperanteile
der ersten und zweiten Anschlusselemente kann einen ausgeschnittenen
Anteil aufweisen, der komplementär
zu und verschachtelt mit einem Ende des Anschlussüberhangs
des anderen der ersten und zweiten Anschlusselemente ist.
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Kurze Beschreibung der Figuren
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In
den Zeichnungen zeigen:
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1 eine
Draufsicht auf einen Wirbel der menschlichen Wirbelsäule.
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2 eine
Seitenansicht einer Reihe von Wirbeln der menschlichen Wirbelsäule.
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3 eine
Hinteransicht einer Reihe von Wirbeln der menschlichen Wirbelsäule.
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4 eine
perspektivische Ansicht einer erfindungsgemäßen Verbindungsgliedausführungsform,
die zwei Knochenfixierstäbe
miteinander verbindet.
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5 eine
explodierte perspektivische Ansicht der Verbindungsgliedausführungsform
aus 4.
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6 eine
perspektivische Ansicht eines anderen Verbindungsglieds, das nicht
Teil der vorliegenden Erfindung ist und zwei Knochenfixierstäbe miteinander
verbindet.
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7 eine
explodierte perspektivische Ansicht des beispielhaften Verbindungsglieds
aus 6.
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8 eine
perspektivische Ansicht eines anderen Verbindungsglieds, das nicht
Teil der vorliegenden Erfindung ist und zwei Knochenfixierstäbe miteinander
verbindet.
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9 eine
explodierte perspektivische Ansicht des beispielhaften Verbindungsglieds
aus 8.
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10 eine
perspektivische Ansicht eines anderen erfindungsgemäßen Verbindungsglieds,
das zwei Knochenfixierstäbe
miteinander verbindet.
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11 eine
explodierte perspektivische Ansicht der Verbindungsgliedausführungsform
aus 10.
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12 eine
perspektivische Ansicht eines anderen erfindungsgemäßen Verbindungsglieds,
das zwei Knochenfixierstäbe
miteinander verbindet.
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13 eine
explodierte perspektivische Ansicht des beispielhaften Verbindungsglieds
aus 12.
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14 eine
perspektivische Ansicht eines anderen erfindungsgemäßen Verbindungsglieds,
das zwei Knochenfixierstäbe
miteinander verbindet.
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15 eine
explodierte perspektivische Ansicht des beispielhaften Verbindungsglieds
aus 14.
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16 eine
perspektivische Ansicht eines anderen erfindungsgemäßen Verbindungsglieds,
das zwei Knochenfixierstäbe
miteinander verbindet.
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17 eine
explodierte perspektivische Ansicht des beispielhaften Verbindungsglieds
aus 16.
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Detaillierte Beschreibung der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung wird nun ausführlicher beschrieben, wobei
bevorzugte Ausführungsformen
der Erfindung gezeigt werden. Diese Erfindung kann jedoch verschiedene
Ausführungsformen annehmen
und ist nicht auf die hier aufgeführten Ausführungsformen beschränkt. Diese
Ausführungsformen
werden vielmehr angegeben, damit diese Offenbarung vollständig ist,
und sie übermitteln
dem Fachmann vollkommen den Umfang der Erfindung. In den Zeichnungen
beziehen sich gleiche Ziffern auf ähnliche Elemente. Die Dickenangaben
und Abmessungen einiger Komponenten können der Klarheit halber übertrieben
dargestellt sein.
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In 4 und 5 ist
ein als 100 bezeichnetes Verbindungsglied gezeigt. Das
Verbindungsglied 100 umfasst ein erstes Anschlusselement 102,
ein zweites Anschlusselement 120 und einen Bolzen 138.
Diese Komponenten werden unten ausführlich beschrieben.
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Das
erste Anschlusselement 102 umfasst einen Trägerkörperabschnitt 104,
einen Finger 108 und einen Anschlussüberhang 114. Der Trägerkörperabschnitt 104 ist
allgemein keilförmig
und enthält
ein Paar Öffnungen 106,
die jeweils eine Längsachse A1,
A2 aufweisen. Der Finger 108 erstreckt sich von einem Ende
des Trägerkörperabschnitts 104.
Das freie Ende des Fingers 108 und der untere Rand des Trägerkörperabschnitts 104 bilden
eine Öffnung 110, die
zu einer Vertiefung 111 führt, die von einer bogenförmigen Oberseite 108a des
Fingers 108 und einer im Wesentlichen flachen Unterseite 104a des
Trägerkörperabschnitts 104 definiert
wird. Zwei Senkschrauben 112 verlaufen durch die Öffnungen 106; die
Köpfe 112a der
Senkschrauben 112 erstrecken sich im gelockerten Zustand über dem
Trägerkörperabschnitt 104 und
die Schäfte 112b der
Senkschrauben 112 erstrecken sich bis in die Vertiefung 111.
Der Anschlussüberhang 113 verläuft von
einem unteren Abschnitt 114a des Trägerkörperabschnitts 104 in
einer Richtung, die der des Fingers 108 allgemein entgegengesetzt
ist, weg. Der Anschlussüberhang 114 hat
Zähne 115 auf
seiner Oberseite. Eine Gewindeöffnung 116 erstreckt
sich durch den Anschlussüberhang 114;
die Öffnung 116 enthält eine
Längsachse A3,
die allgemein parallel zu den Achsen A1, A2 verläuft. Der Anschlussüberhang 114 enthält einen
Ausschnitt 118.
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Das
zweite Anschlusselement 120 ist das Spiegelbild des ersten
Anschlusselements 102 mit Ausnahme der Lokalisation und
Konfiguration seines Anschlußüberhangs.
Insbesondere weist das zweite Anschlusselement 120 einen
Trägerkörperabschnitt 122 mit
Gewindeöffnungen 124,
einen Finger 126, der mit dem Trägerkörperabschnitt 122 eine Öffnung 128 in
eine Vertiefung 129 bildet, und Senkschrauben 130 auf,
die sich durch die Öffnungen 124 erstrecken. Der
Anschlussüberhang 132 des
zweiten Anschlusselements 120 erstreckt sich von einer
oberen Region 122a des Trägerkörperabschnitts 122 in
einer Richtung, die der Richtung des Fingers 126 allgemein
entgegengesetzt ist. Der Anschlussüberhang 132 enthält Zähne 133 auf
seiner Unterseite, die so konfiguriert sind, dass sie mit den Zähnen 115 des
Anschlussüberhangs 114 des
ersten Anschlusselements 102 zusammenpassen. Eine Öffnung 134 ohne
Gewinde erstreckt sich durch den Anschlussüberhang 132 und hat
eine Längsachse
A4, die im Wesentlichen mit der Achse A3 zusammenfällt. Wenn
das zweite Anschlusselement 120 am ersten Anschlusselement 102 befestigt
wird, überlagert
der Anschlussüberhang 132 den
Anschlussüberhang 114;
darüber
hinaus ist der Anschlussüberhang 132 mit
der Vertiefung 109 des ersten Anschlusselements 102 komplementär und ruht
in dieser, und der Anschlussüberhang 114 ist
zur Vertiefung 135 des zweiten Anschlusselements 120 komplementär und ruht in
dieser.
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Der
Bolzen 138 hat einen Kopf 140 und einen Gewindeschaft 142.
Der Schaft 142 verläuft durch
die Öffnung 134 und
ist gewindemäßig in der Öffnung 116 aufgenommen,
so dass der Kopf 140 über
dem Anschlussüberhang 132 liegt.
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Wie
in 4 zu sehen ist, kann das Verbindungsglied 100 an
zwei Stäben 150, 152 befestigt sein,
die an den Wirbeln eines Probanden montiert sind. In den meisten
Fällen
ist das Verbindungsglied 100 so orientiert, dass der Kopf 140 des
Bolzens 138 von der Wirbelsäule weg weist. Nach Befestigung
der Stäbe 150, 152 an
den jeweiligen Wirbeln wird das Verbindungsglied 100 so
positioniert, dass einer der Stäbe 150 in
die Vertiefung 111 eingreift und der andere Stab 152 in
die Vertiefung 129 eingreift. In jedem Fall können die
Stäbe 150, 152 durch
die Öffnungen 110, 128 auf
den Seiten der ersten und zweiten Anschlusselemente 102, 120 in
die jeweiligen Vertiefungen 111, 129 eingreifen.
Der Bolzen 138 sollte sich in einem gelockerten Zustand
befinden, so dass die ersten und zweiten Anschlusselemente 102, 120 sich
relativ zueinander um die Achsen A3, A4 drehen können (d. h. die ersten und
zweiten Anschlusselemente 102, 120 können sich
relativ zueinander innerhalb der koronalen Ebene des Probanden drehen),
um nicht parallele Stäbe 150, 152 aufzunehmen.
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Nach
der Positionierung der Stäbe 150, 152 in
den jeweiligen Vertiefungen 111, 129 können sie darin
durch Anziehen der Senkschrauben 112, 130 fixiert
werden. Die Senkschrauben 112, 130 sind insbesondere
so orientiert, dass ihre Anziehköpfe
in dieselbe Richtung (d. h. von der Wirbelsäule weg) zeigen wie der Kopf 140 des
Bolzens 138. Diese Orientierung führt in der Regel dazu, dass
die Köpfe
der Senkschrauben 112, 130 zum Chirurgen weisen,
so dass das Anziehen der Senkschrauben 112, 130 erleichtert
wird.
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Nach
dem Anziehen der Senkschrauben 112, 130 kann der
Bolzen 138 in die Öffnung 116 angezogen
werden, um die Anschlussüberhänge 114, 132 zueinander
zu drücken.
Das Zusammendrücken der
Anschlussüberhänge 112, 130 führt dazu,
dass die Verzahnungen 115, 133 ineinander greifen,
so dass eine Relativdrehung der ersten und zweiten Elemente 102, 120 vermieden
wird. Wie bei den Senkschrauben 112, 130 zeigt
der Kopf 140 des Bolzens 138 zum Chirurgen, um
das Anziehen zu erleichtern.
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Natürlich kann
das Verbindungsglied 100 auch mit anderen Schritten als
oben beschrieben an den Stäben 150, 152 befestigt
werden. Beispielsweise können
ein oder beide Stäbe
vor Befestigung des Stabs an einem Wirbel der Person am Verbindungsglied 100 befestigt
werden. Außerdem
kann der Bolzen 138 vor Anziehen der Senkschrauben 112, 130 angezogen
werden, oder der Bolzen 138 und/oder die Senkschrauben 112, 130 können beim
Einführen bis
auf weniger als das volle Drehmoment und dann nach Einführen aller
Komponenten auf ein höheres Drehmoment
angezogen werden. Der Fachmann versteht, dass auch andere Schrittfolgen
zum Einführen
geeignet sind.
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Insbesondere
ist das Verbindungsglied 100 so konfiguriert, dass die
Mitte der Vertiefungen (d. h. die Stellen, an denen die Mitte der
Stäbe 150, 152 jeweils
in den Vertiefungen 111, 129 liegt) im Wesentlichen
in derselben Tiefe relativ zu den Oberflächen der Trägerkörperabschnitte 104, 122 liegen.
Dies ergibt sich aus der versetzten Beziehung der Anschlußüberhänge 115, 130,
wobei sich der Anschlussüberhang 114 von
der unteren Region des Trägerkörperabschnitts 104 aus
erstreckt, während
sich der Anschlussüberhang 132 von
der oberen Region des Trägerkörperabschnitts 122 aus
erstreckt. Da die Mitte der Stäbe 150, 152 jeweils
ungefähr
in derselben Tiefe in der Person liegt, kann das Verbindungsglied 100 weiter
von der Rückenoberfläche der
Person vertieft werden als dies bei einigen Verbindungsgliedern des
Standes der Technik ohne dieses versetzte Design der Fall war.
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Jedes
der Anschlusselemente 102, 120 ist in der Regel
als einheitliche Komponente geformt und besteht vorzugsweise aus
Titan, Titanlegierungen (wie z. B. Ti-6Al-7Nb), Nickel-Titan-Legierungen,
Kobalt-Chrom-Legierungen oder anderen geeigneten metallischen Stoffen.
In den meisten Fällen
befinden sich die Stäbe 150, 152 auf
derselben Seite der Person, d. h. auf derselben Seite einer Ebene,
die von den Wirbelfortsätzen
der Wirbel der Person definiert wird. Somit sollten die Abmessungen
des Verbindungsglieds 100 relativ klein bleiben; erfindungsgemäß beträgt der Abstand
zwischen der Mitte der Vertiefungen 111, 129 jeweils
in etwa 8,9 mm (0,35 Inch) bis in etwa 32,5 mm (1,2 Inch). Dieser
Abstand kann etwas verringert werden, indem die Anschlussüberhänge 114, 132 in
den komplementären
Vertiefungen in den Trägerkörperabschnitten 104, 122 angeordnet werden.
Die Tiefe der Vertiefungen 111, 129 (von der Vorderseite
der Vertiefung zur Rückseite)
liegt vorzugsweise zwischen in etwa 7,6 mm (0,3 Inch) und in etwa
25,4 mm (1 Inch).
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Der
Fachmann erkennt, dass auch andere Ausführungsformen des Verbindungsglieds
als hierin erläutert
geeignet sind. Beispielsweise können
die Verzahnungen 115, 133 durch angeraute Flächen, Rändel oder
andere Verschachtelungstopographie, die eine relative Drehbewegung
verhindert, ersetzt werden. Das Senkschraubenpaar 112 kann
durch eine einzelne Senkschraube, Bolzen oder andere Halteelemente
ersetzt werden. Der Bolzen 138 kann durch eine Schraube,
eine Kombination aus Bolzen und Mutter oder ein anderes Befestigungselement ersetzt
werden.
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In 6 und 7 ist
ein beispielhaftes Verbindungsglied gezeigt, das nicht Teil der
vorliegenden Erfindung ist und grob mit 200 bezeichnet
wird. Das Verbindungsglied 200 enthält einen Trägerkörperabschnitt 204,
einen Finger 208 und einen Anschlußüberhang 214. Der Trägerkörperabschnitt 204 ist
allgemein keilförmig
und enthält
ein Paar Öffnungen 206,
die jeweils eine Längsachse
B1, B2 aufweisen. Der Finger 208 erstreckt sich von einem
Ende des Trägerkörperabschnitts 204.
Das freie Ende des Fingers 208 und der untere Rand des
Trägerkörperabschnitts 204 bilden
eine Öffnung 210,
die zu einer Vertiefung 211 führt, die von einer bogenförmigen Oberseite 208a des
Fingers 208 und einer im Wesentlichen flachen Unterseite 204a des
Trägerkörperabschnitts 204 definiert
wird. Zwei Senkschrauben 212 verlaufen durch die Öffnungen 206;
die Köpfe 212a der
Senkschrauben erstrecken sich im gelockerten Zustand über dem
Trägerkörperabschnitt 204 und
die Schäfte 212b der
Senkschrauben 212 erstrecken sich bis in die Vertiefung 211.
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Der
Anschlussüberhang 214 verläuft von
einem unteren Abschnitt des Trägerkörperabschnitts 204 in
einer Richtung, die der des Fingers 208 allgemein entgegengesetzt
ist, weg. Der Anschlussüberhang 214 hat
eine Gewindeöffnung 216 mit
einer Längsachse
B3, die allgemein zu den Achsen B1, B2 parallel verläuft.
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Ein
Verlängerungsschaft 220 enthält einen Schaft 222 mit
einem Schlitz 224 und Außengewinden 226. Der
Verlängerungsschaft 220 ist
so konfiguriert, dass das Gewindeende des Schafts 220 in
die Öffnung 216 des
Verbindungsglieds 200 gedreht ist Der gezeigte Verlängerungsschaft 220 ist
vom „Abbrech"-Typ mit Laschen 228,
die nach Einführen
einer Mutter 230 abgebrochen werden können, um in der Person Platz
zu sparen.
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Wie
in 6 und 7 gezeigt können das Verbindungsglied 200 und
der Verlängerungsschaft 220 zur
Verbindung von zwei Stäben 232, 234 verwendet
werden. Nach Befestigung der Stäbe 232, 234 in
der Person wird der Verlängerungsschaft 220 in
die Öffnung 216 (in
der er frei drehbar ist) gedreht, bis der Schlitz 224 eine
Orientierung annimmt, die es dem Stab 234 ermöglicht,
darin sitzen zu bleiben. Der Stab 232 wird durch die Seitenöffnung 210 in
die Vertiefung 211 eingeführt und darin auf die oben
für das Verbindungsglied 100 beschriebene
Weise fixiert. Die Mutter 230 wird dann auf die Außengewinde 226 des
Verlängerungsschafts 220 aufgeschraubt
und festgezogen, um den Stab 234 im Schlitz 224 des Schafts 222 zu
fixieren. Somit kann das Verbindungsglied 200 zur Stabilisierung
der Wirbelsäule
zwei Stäbe
miteinander verbinden und in der koronalen Ebene angepasst werden.
Wie bei dem Verbindungsglied 100 können auch andere Schrittfolgen
für die
Einführung
des Verbindungsglieds 200 und der Stäbe 232, 234 geeignet
sein.
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Wie
das Verbindungsglied 100 kann auch das Verbindungsglied 200 vom
Chirurgen relativ einfach eingeführt
und fixiert werden, da die Senkschrauben 212 und die Mutter 230 alle
von der Wirbelsäule
weg weisen und vom Chirurgen bequem festgezogen werden können. Es
ist auch bemerkenswert, dass die Mitte der Stäbe 232, 234 durch
das Verbindungsglied 200 jeweils im Wesentlichen in derselben
Tiefe in der Person angeordnet werden können, was wie oben beschrieben
wünschenswert
sein kann.
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Das
Verbindungsglied 200 ist in der Regel als einheitliche
Komponente geformt und besteht vorzugsweise aus Titan, Titanlegierungen
(wie z. B. Ti-6Al-7Nb), Nickel-Titan-Legierungen, Kobalt-Chrom-Legierungen
oder anderen geeigneten metallischen Stoffen. Die Abmessungen sind
in der Regel so, dass die Mitte der Stäbe jeweils um in etwa 8,9 mm
(0,35 Inch) bis in etwa 30,5 mm (1,2 Inch) voneinander beabstandet
ist und dass die Tiefe der Vertiefungen zwischen in etwa 7,6 mm
(0,3 Inch) und in etwa 25,4 mm (1 Inch) liegt.
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Bei
alternativen Ausführungsformen
des Verbindungsglieds 200 werden Schrauben oder Bolzen anstelle
von Senkschrauben und Kontermuttern oder Senkschrauben anstelle
der Mutter 230 verwendet. In diesen alternativen Ausführungsformen
kann der Verlängerungsschaft
natürlich
Innengewinde oder andere Vorsprünge/Vertiefungen
aufweisen, die mit dem Befestigungselement der Wahl zusammenpassen.
Darüber
hinaus enthält
ein beispielhaftes Verbindungsglied, das nicht Teil der vorliegenden
Erfindung ist und in 8 und 9 grob mit 250 bezeichnet
wird, eine zweiteilige „Klaue" 252, die
von einer Vertiefung 253 im Trägerkörperabschnitt 254 und einer
Vertiefung 255 in einem Abdeckabschnitt 256 geformt
wird. Die Klaue 252 wird von einer Senkschraube 257 zusammengehalten.
Die restliche Konstruktion des Verbindungsglieds 250 entspricht
der des Verbindungsglieds 200 und die obige Diskussion mit
Bezug auf das Verbindungsglied 200 und seine alternativen
Ausführungsformen
trifft auch gleichermaßen
auf das Verbindungsglied 250 zu.
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Eine
andere Ausführungsform
eines Verbindungsglieds, das mit 300 bezeichnet wird, ist
in 10 und 11 gezeigt.
Das Verbindungsglied 300 enthält erste und zweite Anschlusselemente 302, 320 und
einen Bolzen 334. Diese Komponenten sind unten weiter beschrieben.
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Das
erste Anschlusselement 302 weist einen Trägerkörperabschnitt 304 auf,
an dem eine Tasche 306 befestigt ist. Die Tasche 306 wird
von den Seitenwänden 307 und
einem Boden 307a definiert und hat eine Öffnung 308 gegenüber dem
Boden 307a. Eine Achse C1 erstreckt sich vom Boden 307a durch
die Öffnung 308.
Eine Senkschraube 310 passt in die Öffnung 308, um die
Tasche 306 zu schließen.
Ein Anschlussüberhang 312 erstreckt
sich von einer unteren Region 304a des Trägerkörperabschnitts 304 in einer
von der Tasche 306 weg führenden Richtung. Der Anschlussüberhang 312 besitzt
eine Gewindeöffnung 314 mit
einer Längsachse
C2. Der Anschlussüberhang 312 weist
ferner Rändel 316 auf
der Oberseite auf.
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Das
zweite Anschlusselement 320 weist einen Trägerkörperabschnitt 322 und
eine Tasche 324 auf, die von den Seitenwänden 325 und
einem Boden 325a definiert wird. Eine Öffnung 326 wird von
den Seitenwänden 325 gegenüber dem
Boden 325a definiert; eine Achse C3 erstreckt sich vom
Boden 325a durch die Öffnung 326.
Eine Senkschraube ist in der Öffnung 326 positioniert,
um die Tasche 324 zu schließen. Ein Anschlussüberhang 330 beginnt
an einer oberen Region 330a des Trägerkörperabschnitts 322 und
erstreckt sich von der Tasche 324 weg. Der Anschlussüberhang 330 hat
eine längliche Öffnung 332,
die die Öffnung 314 überlagert;
die Öffnung 332 hat
eine Längsachse
C4, die allgemein parallel zur Längsachse
C2 verläuft.
Der Anschlußüberhang 330 hat
ferner Rändel
auf seiner Unterseite, die in die Rändel 316 des Anschlussüberhangs 312 passen, wenn
der Anschlussüberhang 330 den
Anschlußüberhang 312 überlagert.
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Der
Bolzen 334 wird durch die Öffnung 332 eingeführt und
gewindemäßig in der Öffnung 314 aufgenommen.
Der Bolzen 334 weist eine solche Größe auf, dass sein Schaft 336 einen
Durchmesser aufweist, der kleiner ist als die Breite der Öffnung 332.
In einem gelockerten Zustand können
sich die ersten und zweiten Anschlusselemente 302, 320 frei
um die Achsen C1, C2 drehen und seitlich relativ zueinander übersetzen
(d. h. so dass der Abstand zwischen den Taschen 306, 324 vergrößert oder
verkleinert werden kann). In der Regel liegt der Abstand zwischen
der Mitte der Taschen 306, 324 jeweils im Bereich
von in etwa 8,9 mm (0,35 Inch) und in etwa 30,5 mm (1,2 Inch).
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Im
Gebrauch wird das Verbindungsglied 300 so in die Person
eingeführt,
dass die Stäbe 340, 342 in
den Taschen 306, 324 fixiert werden. Dies erfolgt durch
Positionierung des Verbindungsglieds 300 unter den Stäben 340, 342 (d.
h. so dass die Taschen 306, 324 von der Wirbelsäule weg
und zum Chirurgen zeigen) ohne die Senkschrauben 310, 328.
Der Bolzen 334 sollte sich im gelockerten Zustand befinden.
Das Verbindungsglied 300 wird dann angehoben und die ersten
und zweiten Anschlusselemente 302, 320 werden
gedreht und relativ zueinander übersetzt,
so dass die Stäbe 340, 342 in
die Taschen 306, 324 eingeführt werden. Der Bolzen 334 wird dann
angezogen, um eine Bewegung der ersten und zweiten Anschlusselemente 302, 320 relativ
zueinander zu vermeiden; diese Bewegung wird durch die Wechselwirkung
der Rändel 315, 333 auf
den Anschlussüberhängen 312, 330 der
ersten und zweiten Anschlusselemente 302, 320 weiter
vermieden. Die Senkschrauben 310, 328 werden in
die Öffnungen 308, 326 gesetzt
und zur Fixierung der Stäbe 340, 342 angezogen.
Der Fachmann kann erkennen, dass auch andere Schrittfolgen zum Einführen des
Verbindungsglieds 300 und der Stäbe 340, 342 geeignet sind.
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Der
Fachmann erkennt, dass auch alternative Konfigurationen des Verbindungsglieds 300 verwendet
werden können.
Beispielsweise können
die Senkschrauben durch Kontermuttern oder Muttern, die auf die
Außenflächen der
Seitenwände 307, 325 der
Taschen 306, 324 aufgeschraubt sind, ersetzt werden.
Der Bolzen 334 kann durch eine Schraube oder ein anderes
mit Gewinde versehenes Befestigungselement ersetzt werden. Die längliche Öffnung 332 des
Anschlussüberhangs 330 des
zweiten Anschlusselements 320 kann nicht länglich sein,
wenn eine relative Übersetzung
der ersten und zweiten Anschlusselemente 302, 320 nicht
erforderlich oder nicht erwünscht
ist. Darüber
hinaus kann auch eine alternative Oberflächentopographie (wie z. B.
aufgeraute Anschlussflächen)
auf den Anschlussüberhängen 312, 330 anstelle
der Rändel 315, 333 verwendet werden.
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Jedes
der Anschlusselemente 302, 320 ist in der Regel
als einheitliche Komponente geformt und besteht vorzugsweise aus
Titan, Titanlegierungen (wie z. B. Ti-6Al-7Nb), Nickel-Titan-Legierungen,
Kobalt-Chrom-Legierungen oder anderen geeigneten metallischen Stoffen.
In den meisten Fällen
befinden sich die Stäbe 340, 342 auf
derselben Seite der Person, d. h. auf derselben Seite einer Ebene,
die von den Wirbelfortsätzen
der Wirbel der Person definiert wird. Somit sollten die Abmessungen
des Verbindungsglieds 300 relativ klein bleiben; erfindungsgemäß beträgt der Abstand
zwischen der Mitte der Taschen 306, 324 jeweils
in etwa 8,9 mm (0,35 Inch) bis in etwa 32,5 mm (1,2 Inch).
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Ein
weiteres beispielhaftes Verbindungsglied, das nicht Teil der vorliegenden
Erfindung ist, ist in 12 und 13 gezeigt
und dort grob mit 400 bezeichnet. Das Verbindungsglied 400 weist
einen Trägerkörperabschnitt 402,
eine stationäre
Tasche 404 und eine drehbare Tasche 408 auf. Die
stationäre
Tasche 404, die sich an einem Ende des Trägerkörperabschnitts 402 befindet,
wird durch die Seitenwände 404a und
einen Boden 404b definiert; die Seitenwände 404a definieren
eine Öffnung 404c,
die dem Boden 404b gegenüberliegt. Eine Senkschraube 405 ist
in der Öffnung 404 aufgenommen
und deckt diese ab.
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Der
Trägerkörperabschnitt 402 enthält eine Kugel 406 an
seinem Ende gegenüber
der stationären
Tasche 404. Die drehbare Tasche 408 ist durch eine
Aufnahmebuchse 410, die eine Drehung der Tasche 408 relativ
zum Trägerkörperabschnitt 402 um mehrere
Drehachsen ermöglicht,
drehbar an der Kugel 406 befestigt. Die drehbare Tasche 408 enthält ferner
Seitenwände 408a und
einen Boden 408b; die Seitenwände 408a definieren
eine Öffnung 409,
die dem Boden 408b gegenüberliegt. Eine Senkschraube 412 ist
in der Öffnung 409 aufgenommen
und deckt diese ab.
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Im
Gebrauch ist das Verbindungsglied 400 genau wie das Verbindungsglied 300 in
der Person angeordnet, d. h. es ist so positioniert, dass der Trägerkörperabschnitt 402 näher an der
Wirbelsäule
der Person liegt als die Öffnungen 404c, 409 der
Taschen 404, 408. Wenn die Senkschrauben 405, 412 aus
den Öffnungen 404c, 409 entfernt
sind, können die
Stäbe 420, 422 in
die Taschen 404, 408 eingesetzt werden, wobei
die drehbare Tasche 408 sich relativ zur stationären Tasche 404 in
unterschiedliche Orientierungen drehen kann, um sich an die Lokalisation
und/oder den Winkel des Stabes 422 relativ zum Stab 420 anzupassen.
Wenn die Stäbe 420, 422 in die
jeweiligen Taschen 404, 408 eingeführt sind,
können
sie durch Einsetzen und Anziehen der Senkschrauben 405, 412 in
den Öffnungen 404c, 409 fixiert
werden; das Anziehen der Senkschraube 412 sollte ferner
eine Drehung der drehbaren Tasche 408 relativ zum Trägerkörperabschnitt 402 verhindern. Die
Orientierung des Verbindungsglieds 400 sorgt dafür, dass
die Senkschrauben 405, 412 zum Chirurgen zeigen,
so dass sie leichter angezogen werden können und somit auch das Verbindungsglied 400 leichter
an den Stäben 420, 422 befestigt
werden kann. Wie bei den anderen oben besprochenen Ausführungsformen
des Verbindungsglieds kann die Schrittfolge zur Einführung des
Verbindungsglieds 400 und der Stäbe 420, 422 verändert werden.
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Der
Fachmann erkennt, dass auch alternative Konfigurationen des Verbindungsglieds 400 verwendet
werden können.
Beispielsweise können
die Senkschrauben durch Kontermuttern oder Muttern, die auf die
Außenflächen der
Seitenwände 404a, 408a der
Taschen 404, 408 aufgeschraubt sind, ersetzt werden.
Die Kugel 406 kann ferner eine andere Konfiguration aufweisen,
beispielsweise eine Konfiguration, in der die drehbare Tasche in
bevorzugten Orientierungen „arretiert" werden kann.
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In
der Regel sind der Trägerkörperabschnitt 402 (mit
der Kugel 406) und die stationäre Tasche 404 als
einheitliche Komponente geformt, während die drehbare Tasche 408 als
separate Komponente geformt ist. Beide Komponenten bestehen vorzugsweise
aus Titan, Titanlegierungen (wie z. B. Ti-6Al-7Nb), Nickel-Titan-Legierungen, Kobalt-Chrom-Legierungen
oder anderen geeigneten metallischen Stoffen. Die Abmessungen des
Verbindungsglieds 400 sind in der Regel so, dass der Abstand
zwischen der jeweiligen Mitte der Taschen 404, 408 in
etwa 8,9 mm (0,35 Inch) bis in etwa 30,5 mm (1,2 Inch) beträgt, wobei
die drehbare Tasche 408 über einen Bereich von in etwa
0 bis in etwa 270 Grad in der koronalen Ebene, in etwa 0 bis in
etwa 360 Grad in der sagittalen Ebene und in etwa 0 bis in etwa 360
Grad in der transversalen Ebene schwenken kann.
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Ein
weiteres beispielhaftes Verbindungsglied, das nicht Teil der vorliegenden
Erfindung ist, ist in 14 und 15 gezeigt
und dort grob mit 500 bezeichnet. Das Verbindungsglied 500,
das ein nicht-verstellbares Verbindungsglied ist (d. h. im Hinblick
auf Drehung und seitliche Übersetzung),
enthält einen
Trägerkörper abschnitt 502,
einen Abdeckabschnitt 510 und eine Mutter 516.
Der Trägerkörperabschnitt 502 weist
ein Paar nach oben weisende Vertiefungen 504a, 504b auf,
die auf gegenüberliegenden
Seiten angeordnet sind. Ein Pfosten 506 mit Außengewinde
erhebt sich von der Mitte des Körperabschnitts 502.
Der Abdeckabschnitt 510 weist ein Paar nach unten weisende
Vertiefungen 512a, 512b und eine in der Mitte
angeordnete Öffnung 514 auf.
Die Mutter 516 ist mit einem Innengewinde versehen und so
bemessen, dass sie den Pfosten 506 aufnehmen kann.
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Im
Gebrauch in einem Probanden ist der Trägerkörperabschnitt 502 so
positioniert, dass er unter zwei Stäben 518, 520 liegt,
die an der Wirbelsäule
eines Patienten befestigt sind, wobei die Stäbe 518, 520 in
jeweiligen Vertiefungen 504a, 504b liegen. Der Abdeckabschnitt 510 ist
so positioniert, dass er den Trägerkörperabschnitt 502 so überlagert,
dass der Pfosten 506 sich durch die Öffnung 514 erstreckt
und die Vertiefungen 512a, 512b die Stäbe 518, 520 überlagern.
Die Mutter 516 wird dann auf den Pfosten 506 geschraubt,
um die Stäbe 518, 520 im
Verbindungsglied 500 zu fixieren.
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Als
alternative Konfiguration des Pfostens 506 und der Öffnung 514,
wie in 16 und 17 in
einem Verbindungsglied 500' gezeigt,
kann der Pfosten 506' einen
Schlitz 520 aufweisen und der Abdeckabschnitt 510' kann eine Brücke 522 aufweisen, die
in dem Schlitz 520 aufgenommen ist.
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Der
Trägerkörperabschnitt 502 und
der Abdeckabschnitt 510 sind in der Regel als einheitliche Komponenten
geformt und bestehen vorzugsweise aus Titan, Titanlegierungen (wie
z. B. Ti-6Al-7Nb), Nickel-Titan-Legierungen, Kobalt-Chrom-Legierungen oder
anderen geeigneten metallischen Stoffen. Der Abstand zwischen der
jeweiligen Mitte der Stäbe 518, 520 beträgt vorzugsweise
in etwa 8,9 mm (0,35 Inch) bis in etwa 30,5 cm (1,2 Inch).
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Der
Fachmann versteht, dass die erfindungsgemäßen Verbindungsglieder zwar
hierin für eine
Wirbelsäulenkorrektur
verwendet werden, aber dass sie auch zur Korrektur oder Ergänzung bei
anderen orthopädischen
Verfahren Verwendung finden. Und obwohl diese Verfahren in der Regel
am Menschen durchgeführt
werden, können
auch Veterinärmediziner
vom Gebrauch dieser Verbindungsglieder profitieren.
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Die
obige Beschreibung veranschaulicht die vorliegende Erfindung und
soll sie nicht einschränken.
Obwohl beispielhafte Ausführungsformen
dieser Erfindung beschreiben wurden, ist es für den Fachmann offensichtlich,
dass zahlreiche Abwandlungen der beispielhaften Ausführungsformen
möglich
sind, ohne wesentlich von den neuen Lehren und Vorteilen dieser
Erfindung abzuweichen. Demnach fallen alle Abwandlungen in den Umfang
dieser Erfindung wie sie in den anhängenden Ansprüchen definiert
ist.