DE60313740T2 - Wirbelsäulenimplantat - Google Patents
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Description
- Die Erfindung betrifft ein Implantat zum Ersetzen eines Elements in einer Rückenwirbelsäule oder Halswirbelsäule, wobei das Implantat einen Grundkörper, hergestellt aus einem im Wesentlichen von Röntgenstrahlen durchdringbaren Material, aufweist.
- Die Stabilität und die Funktion der Wirbelsäulen basieren auf den Beziehungen zwischen Wirbelsäulenkörpern (corpora), Scheiben (disci intervertebrales), Sehnen und Muskulatur. Zwischen allen Wirbelsäulenkörpern befinden sich Scheiben, die eine weiche, knorpelige Scheibe aufweisen und von einem fibrösen Ring (annulus fibrosus) umschlossen sind, der verhindern soll, dass die knorpelige Scheibe ihren Platz zwischen den Wirbelsäulenkörpern verlässt.
- Die Scheibe kann sich verlagern (Bandscheibenvorfall) oder kaputtgehen, z.B. aufgrund von sitzender Arbeit, Überlastung, Verkehrsunfällen oder Krankheit, und Probleme mit Rücken oder Nacken sind für viele Menschen zu alltäglichen Erscheinungen geworden. Ein Bandscheibenvorfall, was bedeutet, dass der hintere Teil des fibrö sen Ringes ausgehöhlt oder geborsten ist, kann dazu führen, dass die Scheibe gegen das Rückenmark oder eine Nervenwurzel drückt, was schwere Schmerzen oder Parese verursachen kann. In anderen Fällen ist die Scheibe derartig überlastet oder gealtert, dass die Scheibe hart und entwässert wird. In beiden Fällen schrumpft die Scheibe und füllt den Platz zwischen den Wirbelsäulenkörpern nicht ganz aus. Dadurch besteht die Gefahr einer Instabilität der Wirbelsäule, reduzierter Mobilität und Schmerzen. In ernsthaften Fällen ist es notwendig, eine oder mehrere dieser Scheiben operativ zu entfernen und durch Implantate zu ersetzen.
- Ebenso kann ein Wirbelsäulenkörper kaputtgehen, z.B. durch seitliche Verlagerung, Verdrehung oder axiale Kompression, verursacht durch einen Fall, einen Kopfsprung bei zu niedrigem Wasserstand oder einen Verkehrsunfall. Schließlich können Wirbelsäulenkörper von einer Krankheit zerstört werden, z.B. Krebs. Gemeinsam für diese Fälle ist, dass es notwendig werden kann, einen zerstörten Wirbelsäulenkörper zu entfernen und durch ein Implantat zu ersetzen.
- Bei einer Operation, bei der ein oder mehrere Körper entfernt werden, wird muskuläres und verbindendes Gewebe durchgeschnitten, und es ist notwendig sicherzustellen, dass das Implantat auf benachbarten Wirbelsäulenkörpern befestigt wird, um die Stabilität der Wirbelsäule zu sichern. Die Befestigung erfolgt z.B. dadurch, dass Knochen der beiden benachbarten Wirbelsäulenkörper in das Implantat hineinwachsen. Es ist wichtig, feststellen zu können, ob ein passendes Hineinwachsen von Knochen in das Implantat stattgefunden hat, und damit auch, ob die Stabilität der Wirbelsäule gesichert ist. Mit einem herkömmlichen Implantat, das aus Metall gemacht ist, kann es schwierig sein, festzustellen, ob ein Einwachsen stattgefunden hat, da Metall röntgenstrahlenfest ist. Dies bedeutet, dass das Metall in dem Röntgenbild Schatten erzeugt. Deshalb sind herkömmliche Implantate aus Metall nicht optimal im Zusammenhang mit Implantaten für die Wirbelsäule, da es schwierig oder gar unmöglich ist, festzustellen, ob ein Einwachsen stattgefunden hat. Ein Versuch, dies zu lösen, geht aus
EP 1 088 533 A1 hervor, die ein Implantat wie oben erwähnt beschreibt, das aus einem korbähnlichen Behälter besteht, der aus durchflochtenen Drähten oder Metalldrähten besteht, wobei zwischen den Drähten Öffnungen gebildet sind, die ein Durchdringen von Röntgenstrahlen zulassen. Dieses Implantat ist jedoch sehr teuer in der Herstellung, und außerdem ist es schwierig, mit diesem korbähnlichen Implantat eine ausreichende Druckfestigkeit zu erzielen. - Wie aus
US 5,425,772 hervorgeht, kann stattdessen ein Implantat aus z.B. Polymer, gegebenenfalls faserverstärkt, verwendet werden, weil ein solches Implantat von Röntgenstrahlen durchdringbar ist und deshalb keine Schatten in einem Röntgenbild erzeugt. Dieses Implantat hat aber den Nachteil, dass es aus einem Röntgenbild nicht hervorgeht, ob das Implantat korrekt angebracht ist. - Aus
US 6,146,422 ist außerdem ein Scheibenimplantat bekannt, das aus einem röntgenstrahldurchdringbaren Mate rial besteht, z.B. Polymer, mit zwei punktförmigen Metallmarkierungen, die auf einem Röntgenbild sichtbar sind. Mit dieser Ausführung ist es in einem gewissen Umfang möglich, die Platzierung des Implantats festzustellen. Es ist aber schwierig, festzustellen, ob der Knochen dicht an das Implantat wächst. - Ein Dokument
WO 01/15637 - Die Aufgabe der Erfindung ist die Angabe eines Implantats, das die Feststellung von sowohl der Platzierung des Implantats als auch vom Knochenwachstum um und in das Implantat ermöglicht.
- Ausgehend von dieser Aufgabe wird das Implantat gemäß der Erfindung in Anspruch 1 definiert und umfasst eine Oberflächenmodifizierung, die ein röntgenstrahlbeständiges Material enthält, das sicherstellt, dass in einem Röntgenbild erkannt werden kann, ob das Implantat korrekt angebracht ist. Da der Knochen auf einem Röntgenbild deutlich zu sehen ist, zeigt ein Röntgenbild jetzt auch, ob der Knochen um das Implantat herum und auf der Oberfläche wächst.
- Selbstverständlich umfasst das einfachste Verfahren eine Oberflächenmodifizierung des ganzen Implantats, es wird aber bevorzugt, dass die Oberflächenmodifizierung lediglich ausgewählte Bereiche des Implantats umfasst, vorzugsweise nur Oberflächen, die sich gegenüberliegen, so dass es sowohl Bereiche mit Oberflächenmodifizierung als auch Bereiche ohne Oberflächenmodifizierung gibt. Die Bereiche ohne Oberflächenmodifizierung bilden eine Art von "Fenstern", die röntgenstrahldurchdringbar sind und keine Schatten auf einem Röntgenbild hinterlassen. Dies macht es einfacher, festzustellen, ob die modifizierten Oberflächenbereiche wie gewünscht angebracht sind und ob ein Knochenwachstum um und auf das Implantat stattgefunden hat.
- Die Oberflächenmodifizierung kann jedes röntgenstrahlfeste Material sein, nach einer Ausführung ist aber die Oberflächenmodifizierung ein feuerfestes Metall, das röntgenstrahlfest und generell sehr korrosionsbeständig ist.
- Bevorzugterweise besteht die Oberflächenmodifizierung aus Tantal, das röntgenstrahlfest ist und geeignete, biokompatible Eigenschaften hat, die sicherstellen, dass das Implantat vom Körper akzeptiert wird und dass Knochen auf dem Implantat selbst anwachsen kann.
- In einer Ausführung ist die Oberflächenmodifizierung auf zumindest einem Teil der Oberseite und/oder der Unterseite des Grundkörpers angebracht, so dass sich diese Oberflächen auf einem Röntgenbild deutlich zeigen und es festgestellt werden kann, ob das Implantat kor rekt und nahe der benachbarten Wirbelsäulenkörper angebracht ist.
- In einer Ausführung umschließt der Grundkörper ganz oder teilweise einen durchgehenden Hohlraum, der sich von der Oberseite zur Unterseite des Grundkörpers erstreckt. Dieser durchgehende Hohlraum ist für das Einwachsen von Knochen gut geeignet und sichert somit in hohem Maße eine Befestigung des Implantats in der Wirbelsäule, was die Stabilität der Wirbelsäule verbessert.
- Es kann von Vorteil sein, wenn die Oberflächenmodifizierung auf zumindest einem Teil der hohlen Seitenwand angebracht ist, da dadurch festgestellt werden kann, ob der Knochen durch den Hohlraum dicht um das Implantat herum wächst und vielleicht auf die Oberfläche wächst.
- Gemäß der Erfindung ist das Implantat dadurch gekennzeichnet, dass es zumindest ein Netz aufweist, das über den Hohlraum des Grundkörpers aufgehängt ist. Dadurch bildet sich eine Art von Ablage, auf der das Knochenwachstums-Förderungsmaterial angebracht werden kann. Ein weiterer Vorteil dieses Netzes ist, dass das Einwachsen in das Netz eine Verlagerung des Implantats im Verhältnis zu den benachbarten Wirbelsäulenkörpern verhindern wird.
- In vielen Fällen wird ein Netz ausreichen, in einigen Fällen kann es aber vorteilhaft sein, wenn das Implantat zwei Netze aufweist, die mit einem gewissen Abstand zueinander über den Hohlraum aufgehängt sind, haupt sächlich parallel zur Oberseite und/oder Unterseite des Grundkörpers. Mit diesem Implantat bildet sich eine Art von Tasche, in der Knochenwachstums-Förderungsmaterial angebracht werden kann. Dies bedeutet, dass das Knochenwachstums-Förderungsmaterial davor geschützt werden kann, herabzufallen, und gleichzeitig werden die Chancen eines schnellen Einwachsens von Knochen in ein Netz verbessert, so dass ein schneller Schutz gegen eine Verlagerung des Implantats erzielt wird.
- Ferner kann es vorteilhaft sein, wenn die Oberflächenmodifizierung auf dem Netz angebracht ist, so dass es mit einem röntgenstrahlfesten Material abgedeckt ist, oder dass das Netz aus Drähten aus einem röntgenstrahlfesten Material, wie z.B. Tantal oder Platin, gebildet ist, da ein solches Netz auf einem Röntgenbild deutlich zu sehen sein wird, und es lässt sich leicht feststellen, ob ein Einwachsen von Knochen in das Netz stattgefunden hat.
- Eine Ausführung ist dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper im Wesentlichen die Form eines Hufeisens mit zwei Abzweigungen hat. Diese Ausführung hat sich als Implantat zum Ersetzen eines Wirbelsäulenkörpers als besonders geeignet erwiesen.
- Ein Implantat, dessen Grundkörper die Form eines geschlossenen Rings mit einer kreisrunden, ovalen oder polygonalen Grundform hat, hat sich zum Einsetzen in der Halswirbelsäule als geeignet erwiesen, u.a. weil hier die Abmessungen des Elements verhältnismäßig klein sind.
- Die Befestigung in dem Zeitraum, in dem das Einwachsen stattfindet, kann u.a. mit einem sogenannten Harrington-System erfolgen, das aus langen Schienen besteht, die um die Wirbelsäule herum eingesetzt werden, aber solche Systeme sind für den Patienten unangenehm, und es besteht die Gefahr, dass sich die Schienen lösen können. Um eine bessere Befestigung zu erreichen, ist das Implantat in einer Ausführung mit diagonalen, durchgehenden Löchern von einer Außenseite des Grundkörpers zur Oberseite bzw. zur Unterseite des Grundkörpers versehen, und das Implantat kann somit mit Schrauben oder Stiften in einem oder beiden benachbarten Wirbelsäulenkörpern befestigt werden. Dies ist besonders wichtig in dem Zeitraum, wo ein Einwachsen von Knochen in das Implantat noch nicht stattgefunden hat.
- Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Herstellung eines Implantats zum Ersetzen einer Scheibe in einer Wirbelsäule.
- Im Folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels unter Hinweis auf die Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigen:
-
1 ein Implantat in der Form eines Hufeisens, -
2 einen Querschnitt II-II nach1 , -
3 ein Implantat in der Form eines Rings, -
4 einen Querschnitt nach3 , -
5 einen Schnitt durch ein Implantat, das mit Stiften versehen ist, -
6 ein Implantat gemäß der Erfindung, versehen mit einem Netz, -
7 einen Schnitt VII-VII nach6 , -
8 ein ringförmiges Implantat gemäß der Erfindung, versehen mit einem Netz, -
9 einen Querschnitt nach8 . -
1 ist eine schematische Darstellung eines Implantats1 und zeigt, dass das Implantat1 einen hufeisenförmigen Grundkörper2 mit zwei Abzweigungen2a ,2b aufweist, die einen durchgehenden Hohlraum3 teilweise umschließen, der sich von einer Oberseite4 des Grundkörpers2 zu einer Unterseite5 des Grundkörpers2 erstreckt. - Nach dem Einsetzen eines Implantats ist es notwendig, feststellen zu können, ob das Implantat korrekt angebracht ist und ob ein Einwachsen von Knochen in das Implantat hinein und auf das Implantat zu stattfindet, um zu sichern, dass das Implantat auf den benachbarten Knochen sicher befestigt wird. Es wird deshalb bevorzugt, dass das Implantat auf einem Röntgenbild sichtbar ist, gleichzeitig wird aber besonders bevorzugt, dass das Implantat keine Schatten auf dem Röntgenbild erzeugt, die es schwierig oder unmöglich machen, festzustellen, ob ein Einwachsen in den Hohlraum
3 des Imp lantats stattgefunden hat. Wie aus2 hervorgeht, kann das Implantat eine komplette oder partielle Oberflächenmodifizierung9 aufweisen, die ganz oder teilweise röntgenstrahlenfest ist. Insbesondere in Verbindung mit einem Grundkörper2 , der aus einem von Röntgenstrahlen durchdringbaren Material besteht, hat dies den Vorteil, dass die Oberfläche des Implantats in einem Röntgenbild deutlich zu sehen ist, und es sich deshalb leicht feststellen lässt, ob ein Knocheneinwachsen in das Implantat stattgefunden hat. Die Oberflächenmodifizierung kann jedes röntgenstrahlfeste Material sein, das zur Einführung in einen lebenden Organismus geeignet ist. Es wird also bevorzugt, dass das Material biokompatibel ist. Beispiele von geeigneten Materialien sind feuerfeste Metalle, wie z.B. Niob und Tantal, und auch das Metall Titan. Eine Oberflächenmodifizierung9 aus Tantal mit einer Dicke von 5 bis 10 μm wird die gewünschte Röntgenstrahlfestigkeit bieten, und gleichzeitig wird es keine störenden Schatten auf dem Röntgenbild Geben, weil eine Oberflächenmodifizierung mit dieser Dicke immer noch in gewissem Maße von Röntgenstrahlen durchdringbar sein wird. - Ein Implantat
1 dieses Typs mit einem hufeisenförmigen Grundkörper2 hat sich als besonders geeignet zum Ersetzen eines Elements in einer Halswirbelsäule erwiesen. Als Implantat zum Ersetzen eines Elements in der Rückenwirbelsäule wird dagegen üblicherweise ein Implantat1 , wie in3 gezeigt, bevorzugt mit einem Grundkörper2 in der Form eines geschlossenen Rings, der z.B. kreisrund oder rechteckig sein kann, wobei der Grundkörper2 einen durchgehenden Hohlraum3 umschließt. - Die Oberflächenmodifizierung kann das ganze Implantat bedecken oder, wie in
4 gezeigt, nur einen begrenzten Teil, wie z.B. sich gegenüberliegende Teile von Seitenflächen des Grundkörpers im Hohlraum. Dadurch kann erreicht werden, dass eine Art von röntgenstrahlendurchdringbaren "Fenstern" in den Bereichen gebildet werden, die keine Oberflächenmodifizierung tragen, so dass es möglich wird, mit einem Röntgenbild festzustellen, ob ein Einwachsen von Knochen durch den Hohlraum des Implantats und in Richtung der Oberfläche des Implantats stattgefunden hat, da die oberflächenmodifizierten Bereiche auf einem Röntgenbild sichtbar sein werden. - Der Grundkörper
2 kann durchgehende Löcher (nicht gezeigt) von einer Seitenfläche7 zur Oberseite4 bzw. zur Unterseite5 des Grundkörpers aufweisen. Diese Löcher ermöglichen die Einführung von Stiften, Schrauben oder dergleichen zur Befestigung des Implantats im Verhältnis zu benachbarten Wirbelsäulenkörpern. - Dadurch wird verhindert, dass sich das Implantat
1 in dem Zeitraum verlagern kann, wo ein Einwachsen von Knochenmaterial in das Implantat noch nicht stattgefunden hat. Es muss aber beachtet werden, dass es in Verbindung mit Implantaten zum Ersetzen von Elementen der Halswirbelsäule oft nicht möglich sein wird, das Implantat mit Schrauben oder Stiften in den benachbarten Wirbelsäulenkörpern zu befestigen, weil die Wirbelsäu lenkörper der Halswirbelsäule verhältnismäßig klein sind. Zusätzlich dazu, oder anstelle davon, kann die Oberseite und/oder die Unterseite4 ,5 des Grundkörpers2 angerauht werden oder, wie in5 gezeigt, mit verhältnismäßig spitzen Stiften oder Kämmen versehen werden, die sich zweckmäßigerweise in verschiedene Richtungen erstrecken. Dies reduziert die Gefahr einer Verlagerung des Implantats im Verhältnis zu den benachbarten Wirbelsäulenkörpern. - An der Oberseite
4 , der Unterseite5 , oder irgendwo zwischen der Oberseite4 und der Unterseite5 , kann ein Netz6 aufgehängt werden, wie dies in den6 ,7 ,8 und9 gezeigt ist, wobei das Netz6 im Wesentlichen parallel zur Oberseite4 und/oder zur Unterseite5 ist. Das Netz kann mit einer Schicht von knochenwachstumsförderndem Material versehen werden, z.B. mit dem Produkt Colloss® der deutschen Firma Ossacur AG. - Das Dokument
WO 01/15637 6 . - Wie in
8 und9 gezeigt, kann das Implantat1 ein einziges Netz6 aufweisen oder, wie in7 gezeigt, die einen Schnitt VII-VII nach6 darstellt, kann das Implantat1 vorteilhafterweise zwei Netze6a ,6b aufweisen, die zwischen zwei Abzweigungen2a ,2b des Grundkörpers aufgehängt sind. Dadurch wird vorteilhafterweise eine Tasche10 gebildet, in der knochenwachstumsförderndes Material angebracht werden kann. - Der Grundkörper
2 des Implantats1 kann aus einem faserverstärkten Polymer hergestellt sein, in dem die Fasern zusätzlich zur Bildung des Netzes6 angewandt werden. In dieser Weise kann das Netz6 vorteilhafterweise als integrierter Teil des Grundkörpers2 hergestellt werden. Alternativ kann das Netz6 am Grundkörper montiert werden. Beispiele von geeigneten Polymeren sind PEEK (Polyetheretherketone) und PEKEKK und die Fasern können z.B. Kohlenstofffasern sein. - Das Implantat kann auch aus Graphit, aus kohlenstofffaserverstärktem Graphit oder aus Metall sein. In diesem Fall kann der Grundkörper aus massivem Metall (metal in bulk), stranggepresst, gegebenenfalls mit einem Netz, oder gesintertem Pulver oder Schaummaterial, hergestellt sein.
- Geeignete Dimensionen eines Implantats zum Ersetzen einer Scheibe in der Rückenwirbelsäule eines Erwachsenen sind eine Höhe von etwa 10 bis 13 mm, eine Weite von etwa 8 mm und eine Öffnung, deren größte Dimension etwa 25 mm ist. Ein Implantat für ein Kind wird selbstverständlich etwas kleiner sein.
- Geeignete Dimensionen eines Implantats zum Ersetzen einer Scheibe in der Halswirbelsäule eines Erwachsenen sind eine Höhe von etwa 8 mm, eine Weite von etwa 20 mm und eine Tiefe von etwa 10 mm. Der Hohlraum kann z.B. einen Querschnitt von etwa 4 × 12 mm haben.
- Wenn das Implantat einen Wirbelsäulenkörper ersetzen soll, wird es für einen Fachmann klar sein, dass das Implantat wesentlich größer sein muss.
- Die Figuren zeigen Implantate mit parallelen Ober- und Unterseiten, in einigen Fällen eignet sich aber ein keilförmiges Implantat besser, so dass die Höhen von Vorder- und Rückseite des Implantats verschieden sind, welches die gewünschte Krümmung der Wirbelsäule bewirken wird.
Claims (12)
- Implantat (
1 ) zum Ersetzen eines Elements in einer Rückenwirbelsäule oder Halswirbelsäule, wobei das Implantat (1 ) einen Grundkörper (2 ), hergestellt aus einem im Wesentlichen von Röntgenstrahlen durchdringbaren Material, aufweist, und der Grundkörper (2 ) einen durchgehenden Hohlraum (3 ) aufweist, wobei das Implantat eine Oberflächenmodifizierung (9 ) aufweist, die ein röntgenstrahlbeständiges Material enthält, dadurch gekennzeichnet, dass das Implantat (1 ) mindestens ein Netz (6 ) aufweist, das über den Hohlraum (3 ) des Grundkörpers (2 ) aufgehängt und zum Tragen eines Knochenwachstums-Förderungsmaterials geeignet ist. - Implantat (
1 ) nach Anspruch 1, bei dem die Oberflächenmodifizierung (9 ) lediglich ausgewählte Bereiche des Implantats (1 ) umfasst, vorzugsweise nur gegenüberliegende Oberflächen. - Implantat (
1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Oberflächenmodifizierung (9 ) ein feuerfestes Metall ist. - Implantat (
1 ) nach Anspruch 3, bei dem die Oberflächenmodifizierung (9 ) aus Tantal hergestellt ist. - Implantat (
1 ) nach Anspruch 3, bei dem die Oberflächenmodifizierung (9 ) zumindest auf einem Teil der Oberseite (4 ) und/oder der Bodenseite (5 ) des Grundkörpers (2 ) angebracht ist. - Implantat (
1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der Grundkörper (2 ) einen durchgehenden Hohlraum (3 ) ganz oder teilweise umgibt, der sich von der Oberseite (4 ) zur Unterseite (5 ) des Grundkörpers (2 ) erstreckt. - Implantat (
1 ) nach Anspruch 6, bei dem die Oberflächenmodifizierung (9 ) zumindest auf einem Teil der Seitenwand des Hohlraumes (3 ) angebracht ist. - Implantat (
1 ) nach Anspruch 6 oder 7, bei dem das Implantat (1 ) zwei Netze (6a ,6b ) aufweist, die zwischen zwei Abzweigungen (2a ,2b ) des Grundkörpers (2 ) aufgehängt sind und zum Tragen eines Knochenwachstums-Förderungsmaterials geeignet sind. - Implantat (
1 ) nach Anspruch 8, bei dem die Oberflächenmodifizierung (9 ) auf dem Netz (6 ) angebracht ist, oder das Netz (6 ) aus Fasern eines röntgenstrahlbeständigen Materials, wie beispielsweise Tantal oder Platin, besteht. - Implantat (
1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der Grundkörper (2 ) die Form eines Hufeisens mit zwei Abzweigungen (2a ,2b ) hat. - Implantat (
1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der Grundkörper (2 ) die Form eines geschlossenen Rings mit einer kreisrunden, ovalen oder polygonalen Grundform hat. - Implantat (
1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das Implantat (1 ) mit diagonalen, durchgehenden Löchern von einer Außenseite (7 ) des Grundkörpers (2 ) zur Oberseite und/oder zur Unterseite (4 ,5 ) des Grundkörpers (2 ) versehen ist.
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