DE60320064T2

DE60320064T2 - Führungseinrichtung für eine Knochenfräse zur Anwendung im Bereich der Wirbelkörper

Info

Publication number: DE60320064T2
Application number: DE60320064T
Authority: DE
Inventors: Alexander Newton Grinberg; Mark Bristol Boomer
Original assignee: DePuy Spine LLC
Current assignee: DePuy Spine LLC
Priority date: 2002-06-26
Filing date: 2003-06-20
Publication date: 2009-05-14
Anticipated expiration: 2023-06-21
Also published as: US20040002712A1; JP2004130076A; DE60320064D1; CA2433892A1; EP1374781B1; US7147642B2; EP1374781A1; AU2003204781A1; ATE390891T1

Description

Diese Erfindung bezieht sich auf einen Fräsblock zur Verwendung in einer Wirbelkörper-Fräsvorrichtung zur Herstellung eines konturierten Zwischenwirbelraums zwischen benachbarten Wirbelkörpern einer Wirbelsäule.
Die führende Ursache von Schmerzen im unteren Rückenbereich (Lenden- oder Kreuzschmerzen) ist eine Ruptur oder Degeneration der Zwischenwirbelscheiben (Bandscheiben) der Lendenwirbelsäule. Schmerzen in den unteren Gliedmaßen entstehen durch die Kompression der Rückenmarksnervenwurzeln durch eine hervortretende Bandscheibe, während Lenden- oder Kreuzschmerzen durch einen Zusammenbruch der Bandscheibe und durch die ungünstigen Auswirkungen des Gewichttragens durch ein geschädigtes, instabiles Wirbelgelenk verursacht werden. Ein herkömmliches Verfahren zum Behandeln dieser Probleme besteht aus der Entfernung der problemverursachenden Bandscheibe und ihrem Ersatz durch eine im Zwischenwirbelraum platzierte Prothese (wie etwa Fusionswirbelkörper, Spacer oder Bewegungsscheibe).
US-6083228 („Michelson 228") legt Abschleifelemente offen, die besonders dafür ausgelegt sind, den Zwischenwirbelraum in der Wirbelsäule für die Aufnahme der Prothese zwischen benachbarten Wirbelkörpern vorzubereiten. In einer Ausführungsform legt Michelson 228 eine Vorrichtung offen, die einen Handgriff, einen Schaft und ein Befestigungsglied an einem Ende des Schafts umfasst. Ein Abschleifelement wird an dem Befestigungsglied befestigt und mit einem Antriebsmechanismus gekoppelt. Der Antriebsmechanismus ist betriebsfähig, so dass das Abschleifelement in mindestens einem Grad von Bewegungsfreiheit Oberflächen mit zuvor festgelegten Konturen in den Deckplatten der benachbarten Wirbelkörper herstellen kann. 21–23 von Michelson 228 legen Schwingungsabschleifgeräte offen. Allerdings legt Michelson 228 offen, dass das Abschleifgerät von 21 eine Schwingungsbewegung in einer Ebene erzeugt, die im Allgemeinen parallel zu der Abschleiffläche des Abschleifelements verläuft. In Michelson 228 wird kein Schwingungselement offengelegt, das sich im Wesentlichen lateral zum Instrumentenschaft bewegt.
US-5387215 („Fisher") legt eine chirurgische Vorrichtung offen, die in der Lage ist, mittelharte bis harte Körpergewebe wie etwa Knorpel und Knochen aus einer Gelenkregion oder einem ähnlich begrenzten Innenraum im Körper herauszuschneiden und zu entfernen. Das chirurgische Instrument umfasst einen stationären Träger, der zum Einführen in ein Gelenk oder einen ähnlich begrenzten Innenraum im Körper dimensioniert ist und ein erstes und ein zweites Ende aufweist. Der Träger ist an dem Ende, das in das Gelenk eingeführt werden soll, mit einer spitzen Öffnung versehen. Ein Schneidgerät ist axial im Innern des Trägers angeordnet und weist mindestens eine Schneidfläche an einem Ende auf, die aus der Öffnung des Trägers hervorragt. Das Schneidgerät wird von dem Motor angetrieben, der das Schneidgerät in einer linearen Hin- und Herbewegung bewegt, welche in Abhängigkeit von der Konfiguration der Schneidfläche Gewebe abschleift.
US-6159214 („Michelson 214") legt eine Wirbelkörper-Fräsvorrichtung zur Herstellung eines Raums von ausgewählter Gestalt und ausgewählten Abmessungen über den Zwischenwirbelraum zwischen benachbarten Wirbelkörpern der Wirbelsäule offen, wobei jeder der benachbarten Wirbelkörper eine an den Zwischenwirbelraum angrenzende Wirbeldeckplatte aufweist, wobei die Fräsvorrichtung Folgendes umfasst:

(i) einem Fräsblock, der zumindest teilweise zur Platzierung über den Zwischenwirbelraum und an der Außenfläche der benachbarten Wirbelkörper konfiguriert ist und zum Halten der benachbarten Wirbelkörper konfiguriert ist, wobei der Fräsblock Folgendes umfasst:
(a) eine Stirnfläche zur Platzierung an den Wirbelkörpern,
(b) eine gegenüberliegende Rückseite, wobei der Fräsblock eine Zugangsöffnung aufweist, die darauf ausgelegt ist, Zugang über die Breite des vorzubereitenden Raums bis zu mindestens einem der benachbarten Wirbelkörper von der Rückseite und durch die Stirnfläche des Fräsblocks bereitzustellen, und
(ii) eine Vorrichtung zur Knochenabtragung zum Entfernen von mindestens einem Anteil des Knochens aus mindestens einer der Wirbeldeckplatten, die an den Zwischenwirbelraum angrenzen, wobei die Vorrichtung zur Knochenabtragung dazu ausgelegt ist, durch die Zugangsöffnung auf die Wirbeldeckplatten zuzugreifen.

15c von Michelson 214 legt einen Fräsblock offen, in dem Sicherungslöcher durch die Vorder- und Rückseiten ausgebildet sind und Verankerungsstifte 128 aufnehmen, die den Fräsblock an der Außenfläche der Wirbelkörper sichern. Der Durchmesser des Sicherungslochs scheint im Wesentlichen dem Durchmesser des Stiftschafts gleich zu sein, so dass der Fräsblock sich nicht mehr gegen den Wirbelkörper bewegen kann, sobald er durch die Verankerungsstifte verankert ist. Die relativ fixierte Position des Fräsblocks gegenüber den Wirbeln verhindert, dass die gegenüberliegenden Wirbel sich vertikal bewegen, während Instrumente wie etwa Distraktoren oder Drehbohrer eingeführt werden. Entsprechend werden die vorderen Randleisten der Wirbel notwendigerweise während der Deckplattenvorbereitung entfernt. Diese Randleisten können wichtig sein, um die Prothese im Zwischenwirbelraum zu halten.
19 von Michelson 214 legt einen Fräsblock offen, in dem eine Vorrichtung zur Knochenabtragung über eine Eingangsöffnung 114 im Block, deren Breite ihre Höhe überschreitet, durch den Block hindurchgeht. Die vorwiegende Breite der Öffnung erlaubt es der Vorrichtung zur Knochenabtragung, sich quer zu ihrer Längsachse zu bewegen, so dass breite Teile der Wirbeldeckplatten, die an den Zwischenwirbelraum angrenzen, von einem Fräswerkzeug mit einem relativ geringen Durchmesser gefräst werden, um einen rechteckigen Raum zur Aufnahme der Prothese herzustellen. Da allerdings das Schneidelement sich über eine wesentliche Entfernung (d. h. mindestens das Zweifache des Durchmessers des Schneidelements) quer bewegt, weist der vorbereitete Zwischenwirbelraum eine im Wesentlichen gleichförmige Höhe über diese Querachse auf, und keine gekrümmte Höhe, die die natürlichen Konturen des Zwischenwirbelraums näher nachahmen würde.
WO-A-99/63891 legt eine Führung für ein Abschleifinstrument zur Verwendung in einem Wirbelkörper-Fräsverfahren offen. Diese umfasst ein Vorderteil zur Eingriffnahme mit den angrenzenden Wirbelkörpern und eine mit einem Langloch versehene Erweiterung. Das Langloch befindet sich in einer Platte, die sich von der Vorderseite nach oben erstreckt. Ein in dem Langloch befindlicher Stift dient zum Sichern des Vorderteils der Führung an einem der Wirbelkörper.
Die Erfinder der vorliegenden Erfindung haben erkannt, dass das Bereitstellen von vertikal angeordneten Langlöchern auf dem Fräsblock den Wirbeln auf jeder Seite des Fräsblocks vertikale Bewegungsfreiheit verleiht. Wird dann ein distal zu dem Fräsblock angeordnetes Schneidelement in den Zwischenwirbelraum eingeführt, kann sich der Zwischenwirbelraum aufgrund der den Wirbeln verliehenen vertikalen Bewegungsfreiheit öffnen und das Schneidelement leicht aufnehmen. Da die Wirbel nicht durch den Fräsblock fixiert sind, sondern Bewegungsfreiheit haben, muss das Schneidelement nicht horizontal durch die vorderen Randleisten der Deckplatte hobeln, um in den Zwischenwirbelraum einzutreten. Entsprechend bleiben die Randleisten der Deckplatte (die für das Festhalten der Prothese wichtig sind) erhalten.
Entsprechend stellt die Erfindung einen Fräsblock zur Verwendung in einer Wirbelkörper-Fräsvorrichtung zur Herstellung eines konturierten Zwischenwirbelraums zwischen benachbarten Wirbelkörpern einer Wirbelsäule bereit, wobei der Fräsblock Folgendes umfasst:

(a) eine Stirnfläche zur Platzierung an den benachbarten Wirbelkörpern,
(b) ein erstes Langloch, das im Wesentlichen senkrecht zur Stirnfläche verläuft und eine vertikale Länge hat, und
(c) einen ersten Verankerungsstift, der in dem ersten Langloch aufgenommen wird und einen proximalen Teil mit einem Durchmesser aufweist, wobei die vertikale Länge des ersten Langlochs größer als der Durchmesser des proximalen Teils des ersten Verankerungsstifts ist,

Außerdem haben die Erfinder der vorliegenden Erfindung erkannt, dass es nicht notwendig ist, dass das Schneidelement nur Zugang zum Zwischenwirbelraum erhält, indem es durch die rückwärtige Öffnung des Fräsblocks verläuft, wie in Michelson 214 dargestellt. Stattdessen kann das Schneidwerkzeug vormontiert sein, so dass das Schneidelement im Wesentlichen distal zu der Stirnfläche des Fräsblocks angeordnet ist. Da das Schneidelement nicht mehr in die rückwärtige Öffnung des Fräsblocks passen muss, kann die Breite des Schneidelements die Breite der rückwärtigen Öffnung überschreiten. Diese Entdeckung, dass das Schneidelement breiter sein kann als die Eintrittsöffnung, ermöglicht die Herstellung eines konturierten Zwischenwirbelraums, der eine wesentlich stärker konturierte Höhe in Querrichtung aufweist.
Entsprechend kann der Fräsblock der Erfindung mit einer Vorrichtung zur Knochenabtragung zum Konturieren von Wirbeldeckplatten verwendet werden, die Folgendes umfasst:

(a) ein distales Schneidelement, das eine Breite aufweist und distal zu der Stirnfläche des Fräsblocks angeordnet ist,
(b) ein dazwischen liegendes Element, das in dem Gehäuse untergebracht ist, und
(c) ein proximales Längselement, das einen distalen Teil aufweist, der in der rückwärtigen Öffnung angeordnet ist,

Da nun ein relativ breites Schneidelement möglich ist, besteht keine Notwendigkeit zum Bereitstellen einer rückwärtigen Öffnung, deren Breite ihre Höhe überschreitet, um die Breite des vorbereiteten Zwischenwirbelraums zu erhöhen. Daher kann in einigen Ausführungsformen die Vorrichtung zur Knochenabtragung in einem Fräsblock der vorliegenden Erfindung aufgenommen werden, der eine rückwärtige Öffnung aufweist, die im Wesentlichen dem Längselement der Vorrichtung zur Knochenabtragung entspricht. Die Übereinstimmung zwischen diesen Komponenten erhöht die Präzision des Fräsvorgangs.
Entsprechend kann der Fräsblock der Erfindung mit einer Vorrichtung zur Knochenabtragung zum Konturieren von Wirbeldeckplatten verwendet werden, die Folgendes umfasst:

(a) ein distales Schneidelement, das distal zu der Stirnfläche des Fräsblocks angeordnet ist,
(b) ein dazwischen liegendes Element, das in dem Gehäuse untergebracht ist, und
(c) ein proximales Längselement, das einen distalen Teil aufweist, der in der rückwärtigen Öffnung angeordnet ist,

Im Folgenden werden Ausführungsformen der Erfindung beispielhaft und unter Bezugnahme auf die folgenden beiliegenden Zeichnungen beschrieben:
1 ist eine perspektivische Ansicht einer montierten Version einer Wirbelkörper-Fräsvorrichtung der vorliegenden Erfindung.
2 ist eine Querschnittseitenansicht einer Wirbelkörper-Fräsvorrichtung der vorliegenden Erfindung.
3 ist eine Querschnittansicht von zusammengefügten Schalenhälften, die einen Fräsblock der vorliegenden Erfindung bilden.
4 ist eine Querschnittdraufsicht einer Wirbelkörper-Fräsvorrichtung der vorliegenden Erfindung.
5 ist eine Querschnittansicht eines Verankerungsstifts der vorliegenden Erfindung.
6 ist eine perspektivische Ansicht des oberen Schalenteils einer Fräsblockkomponente einer Wirbelkörper-Fräsvorrichtung der vorliegenden Erfindung.
7 ist eine distale Ansicht des oberen Schalenteils einer Fräsblockkomponente einer Wirbelkörper-Fräsvorrichtung der vorliegenden Erfindung.
8 ist eine perspektivische Ansicht des unteren Schalenteils einer Fräsblockkomponente einer Wirbelkörper-Fräsvorrichtung der vorliegenden Erfindung.
9 ist eine perspektivische Ansicht einer Schwingungselementkomponente einer Wirbelkörper-Fräsvorrichtung der vorliegenden Erfindung.
10 ist eine distale Ansicht der Schwingungselementkomponente einer Wirbelkörper-Fräsvorrichtung der vorliegenden Erfindung.
11 ist eine perspektivische Ansicht der Schneidelementkomponente einer Wirbelkörper-Fräsvorrichtung der vorliegenden Erfindung.
12 ist eine perspektivische Ansicht der Längselementkomponente einer Wirbelkörper-Fräsvorrichtung der vorliegenden Erfindung.
13 ist eine distale Ansicht der Längselementkomponente einer Wirbelkörper-Fräsvorrichtung der vorliegenden Erfindung.
14 ist eine Querschnittansicht des distalen Teils des Längselements mit einem auf dem Exzentervorsprung befestigten Lager.
15 ist eine perspektivische Ansicht der Hüllenkomponente einer Wirbelkörper-Fräsvorrichtung der vorliegenden Erfindung.
Unter Bezugnahme auf die Zeichnungen zeigen 1 und 2 eine Wirbelkörper-Fräsvorrichtung 101 zur Herstellung eines konturierten Zwischenwirbelraums, wobei jeder der benachbarten Wirbelkörper eine Wirbeldeckplatte aufweist, die an den Zwischenwirbelraum angrenzt, und die Folgendes umfasst:

(i) einen Fräsblock 111, der zumindest teilweise zur Platzierung über den Zwischenwirbelraum und an den Außenflächen der benachbarten Wirbelkörper ausgelegt ist, und der Folgendes umfasst:
(a) eine Stirnfläche 113 zur Platzierung an den Wirbelkörpern,
(b) eine gegenüberliegende Rückseite 115,
(c) eine obere Fläche 117 und untere Fläche 119, die die Vorder- und Rückseiten verbinden, und
(d) einen ersten Vorsprung 120 und einen zweiten Vorsprung 122, die sich aus den jeweiligen oberen und unteren Flächen erstrecken und ein erstes Langloch 121 und ein zweites Langloch 123 aufweisen, die darin ausgebildet sind, wobei jedes Langloch im Wesentlichen senkrecht zu der Stirnfläche verläuft und eine vertikale Länge und einen Durchmesser aufweist,
(e) einen ersten Verankerungsstift 125 und einen zweiten Verankerungsstift 127, die in dem ersten bzw. zweiten Langloch aufgenommen werden, wobei jeder Stift einen proximalen Teil mit einem Durchmesser aufweist, und
(ii) eine Vorrichtung zur Knochenabtragung 131 zum Entfernen von Knochen von Wirbeldeckplatten, die Folgendes umfasst:
(a) ein distales Schneidelement 133,
(b) ein dazwischen liegendes Schwingungselement 135, und
(c) ein proximales Längselement 137 mit einem distalen Teil, der zum Zugang zum Schwingungselement ausgelegt ist und eine Längsachse bestimmt,

135

Bei der Verwendung werden die Verankerungsstifte 125, 127 zuerst an einer vorbereitend bestimmten Mittellinie in die Außenflächen von einander gegenüberliegenden Wirbelkörpern (nicht gezeigt) eingeführt. Zweitens erfasst ein Distraktionsinstrument (nicht gezeigt) die Stifte und bewegt sie in entgegengesetzte Richtungen, so dass die einander gegenüberliegenden Wirbelkörper auseinandergezogen werden. Die Distraktion der Wirbel erlaubt es, später ein Schneidelement 133 in den Zwischenwirbelraum einzuführen, ohne dass die vorderen Randleisten der Wirbeldeckplatte entfernt werden müssen.
Drittens werden die Langlöcher 121, 123 des Fräsblocks mit den Verankerungsstiften zusammengefügt und der Fräsblock wird über den proximalen Teil 126, 128 der Verankerungsstifte geschoben, so dass der proximale Teil der Verankerungsstifte in die Langlöcher aufgenommen wird und das Schneidelement 133 in den Zwischenwirbelraum aufgenommen wird. Die Einführtiefe des Schneidelements wird durch die Stirnfläche 113 des Fräsblocks begrenzt.
Der Fräsblock der Erfindung kann in einem Verfahren zur Herstellung eines konturierten Zwischenwirbelraums zwischen benachbarten Wirbelkörpern einer Wirbelsäule verwendet werden, wobei jeder der benachbarten Wirbelkörper eine an den Zwischenwirbelraum angrenzende Wirbeldeckplatte und eine vordere Randleiste aufweist, wobei das Verfahren folgende Schritte umfasst:
Einführen eines ersten Verankerungsstifts mit einem proximalen Durchmesser in einen ersten der benachbarten Wirbelkörper,
Bereitstellen einer Wirbelkörper-Fräsvorrichtung mit einem auf dieser angeordneten ersten vertikalen Langloch und einem distal angeordneten Schneidelement, wobei die Länge des vertikalen Langlochs größer als der proximale Durchmesser des ersten Verankerungsstifts ist,
Aufnehmen des ersten Verankerungsstifts in dem ersten Langloch,
Einführen des Schneidelements in den Zwischenwirbelraum, so dass der erste Stift sich vertikal innerhalb des ersten Langlochs bewegt und der Zwischenwirbelraum sich öffnet, um das Schneidelement aufzunehmen und die Randleisten zu erhalten.
Eine andere Möglichkeit besteht darin, dass der Fräsblock zuerst in den Zwischenwirbelraum eingeführt wird und dann die Stifte in die einander gegenüberliegenden Wirbelkörper eingeführt werden, indem sie durch die auf dem Fräsblock bereitgestellten Langlöcher geführt werden.
Der Fräsblock der Erfindung kann in einem Verfahren zum Herstellen eines konturierten Zwischenwirbelraums zwischen benachbarten Wirbelkörpern der Wirbelsäule verwendet werden, wobei jeder der benachbarten Wirbelkörper eine an den Zwischenwirbelraum angrenzende Wirbeldeckplatte und eine vordere Randleiste aufweist, wobei das Verfahren folgende Schritte umfasst:
Platzieren einer Wirbelkörper-Fräsvorrichtung auf den benachbarten Wirbelkörpern, die ein auf ihr angeordnetes erstes vertikales Langloch und ein distal angeordnetes Schneidelement aufweist,
Einführen eines ersten Verankerungsstifts mit einem Durchmesser in einen ersten der benachbarten Wirbelkörper durch das erste vertikale Langloch, wobei die Länge des ersten vertikalen Langlochs größer ist als der Stiftdurchmesser,
Einführen des Schneidelements in den Zwischenwirbelraum, so dass der Stift sich vertikal im Langloch bewegt und der Zwischenwirbelraum sich öffnet, um das Schneidelement aufzunehmen und die Randleisten zu erhalten.
Viertens wird, während der Chirurg die Vorrichtung an der Hülle 151 festhält, ein Antriebsmechanismus, wie etwa ein elektrischer Bohrer (nicht gezeigt), an dem proximalen Ende 139 des Längselements 137 befestigt.
Fünftens wird der Antriebsmechanismus aktiviert, wodurch die Drehung des Längselements bewirkt wird. Die Drehbewegung des Längselements wird von dem Schwingungselement 135 in eine laterale Schwingungsbewegung im Schneidelement 133 umgewandelt, wodurch bewirkt wird, dass die Schneidflächen 134, 136 des Schneidelements die gegenüberliegenden Deckplatten beschneiden. Die von den Langlöchern 121, 123 bereitgestellte Bewegungsfreiheit erlaubt eine Wirbelkörperbewegung in einer im Wesentlichen normalen Richtung zu den Schneidflächen 134, 136 des Schneidelements, wobei die Körper miteinander ausgerichtet bleiben. Darüber hinaus stellt, während das Schneidelement die gegenüberliegenden Wirbeldeckplatten beschneidet, die vom Bandscheibenring und den benachbarten Muskelgebilden auf das Schneidelement ausgeübte Spannung stützende axiale Kräfte bereit, welche die gegenüberliegenden Deckplatten gegen das Schneidelement angespannt halten. Entsprechend können durch die Schwingungsbewegung des Schneidelements 133 beide Deck-platten der Wirbelkörper gleichzeitig beschnitten werden.
Sechstens wird, wenn die Schnitttiefe (d. h. die Eindringtiefe einer Schneidfläche in die Oberfläche der Deckplatte) an dem Punkt angelangt ist, an dem die nicht beschnittene Peripherie der Deckplattenoberfläche in Eingriff mit der die Peripherie des Schneidelements umgebenden, nicht schneidenden Leiste 138 kommt, ein weiteres Eindringen der Schneidfläche in die Deckplatte verhindert. Wenn dies eintritt, hält der Chirurg den Antriebsmechanismus an, und die Vorrichtung wird entfernt.
6–8 zeigen, wie der Fräsblock 111 gemäß der vorliegenden Erfindung eine erste Schale 21 und eine zweite Schale 31 umfasst. Jede Schale umfasst eine rückwärtige Halbfläche 22, 32, in der eine Halböffnung 23, 33 ausgebildet ist, eine vordere Halbfläche 24, 34, in der eine Halböffnung 25, 35 ausgebildet ist, und eine innere Vertiefung 26, 36, die mit der vorderen bzw. rückwärtigen Halböffnung zusammenwirkt. Jede Schale weist außerdem entsprechende innere Befestigungsflächen 27, 37 auf.
Die Schalen passen in einer Oben-Unten-Anordnung zusammen. Die Schalen sind dazu ausgelegt, in einer Oben-Unten-Anordnung zusammengefügt zu werden, da diese Anordnung das praktische Platzieren der Vorsprünge und Langlöcher auf jede Schale erlaubt, so dass diese mit den jeweiligen oberen und unteren Wirbeln ausgerichtet sind. In Fall der 6 und 8 ist die erste Schale 21 vorzugsweise die obere Schale und die zweite Schale 31 ist vorzugsweise die untere Schale.
3 zeigt, dass beim Montieren der Schalen die zwei inneren Befestigungsflächen 27, 37 zusammengefügt werden und zusammenpassen und den Fräsblock 111 bilden. Nach dem Montieren bilden die vorderen Halbflächen 24, 34 die Stirnfläche 113, während die rückwärtigen Halbflächen 22, 32 die Rückseite 115 bilden. Vorzugsweise ist die Stirnfläche des Fräsblocks so ausgebildet, dass sie der Gestalt der Außenflächen der benachbarten Wirbelkörper entspricht. Da die Außenflächen der Wirbelkörper in der Regel eine konvexe Gestalt aufweisen, hat die Stirnfläche des Fräsblocks vorzugsweise eine konkave Gestalt.
In den bevorzugten Ausführungsformen wird beim Zusammenfügen und Zusammenpassen der zwei inneren Befestigungsflächen ein ununterbrochener Raum durch die gegenüberliegenden Vertiefungen und Halböffnungen gebildet, der eine rückwärtige Öffnung 129, die in der Rückseite 115 des Fräsblocks ausgebildet ist, eine vordere Öffnung 130, die in der Stirnfläche des Fräsblocks ausgebildet ist, und ein Gehäuse 132 umfasst, das in dem Fräsblock ausgebildet ist, um das Schwingungselement aufzunehmen und die vorderen bzw. rückwärtigen Öffnungen miteinander zu verbinden.
Daher wird eine Wirbelkörper-Fräsvorrichtung zur Herstellung eines konturierten Zwischenwirbelraums zwischen benachbarten Wirbelkörpern der Wirbelsäule bereitgestellt, wobei jeder der benachbarten Wirbelkörper eine an den Zwischenwirbelraum angrenzende Wirbeldeckplatte aufweist, wobei die Vorrichtung einen Fräsblock gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst, welcher Folgendes umfasst:

(a) eine obere Schale mit einer vorderen Halbfläche, einer rückwärtigen Halbfläche und einer inneren Befestigungsfläche, welche die Halbflächen miteinander verbindet,
(b) eine untere Schale mit einer vorderen Halbfläche, einer rückwärtigen Halbfläche und einer inneren Befestigungsfläche, welche die Halbflächen miteinander verbindet,

In einigen Ausführungsformen werden durch Zusammenfügen der inneren Befestigungsflächen die Halbflächen zusammengefügt, so dass sie eine Stirnfläche im Fräsblock bilden. Vorzugsweise werden durch Zusammenfügen der inneren Befestigungsflächen die rückwärtigen Halbflächen so zusammengefügt, dass eine Rückseite im Fräsblock gebildet wird. Vorzugsweise umfasst die obere Schale weiter eine vordere Halböffnung, die in der Halbfläche ausgebildet ist, und die untere Schale umfasst weiter eine vordere Halböffnung, die in der Halbfläche ausgebildet ist, und durch das wesentliche Zusammenfügen der inneren Befestigungsflächen werden die vorderen Halböffnungen zusammengefügt, so dass sie eine vordere Öffnung im Fräsblock bilden. Vorzugsweise umfasst die obere Schale weiter eine rückwärtige Halböffnung, die in der rückwärtigen Halbfläche ausgebildet ist, und die untere Schale umfasst weiter eine rückwärtige Halböffnung, die in der rückwärtigen Halbfläche ausgebildet ist, und durch das wesentliche Zusammenfügen der inneren Befestigungsflächen werden die rückwärtigen Halböffnungen zusammengefügt, so dass eine rückwärtige Öffnung im Fräsblock gebildet wird. Vorzugsweise umfasst die obere Schale weiter eine Zwischenvertiefung, und die untere Schale umfasst weiter eine Zwischenvertiefung, und durch das wesentliche Zusammenfügen der inneren Befestigungsflächen werden die Zwischenvertiefungen zusammengefügt, so dass ein Gehäuse im Fräsblock gebildet wird.
Wie in 6–8 gezeigt, umfassen in dieser Ausführungsform die erste und zweite Schale weiter Befestigungsmittel (in diesem Fall eine Schraube 28 und ein entsprechendes Gewindeloch 38), um die zwei Schalen aneinander zu befestigen. In einem Fall erstreckt sich das Loch des Befestigungsmittels vollständig durch die erste Schale hindurch und endet blind in der zweiten Schale. Daher kann die Vorrichtung leicht auseinandergebaut werden, indem einfach zwei Schrauben (28 von 6) entfernt werden, die die obere und untere Schale aneinander befestigen. Dies ermöglicht das leichte Wiedersterilisieren und somit Wiederverwenden jedes Teils.
Die erste und zweite Schale in dieser Ausführungsform umfassen weiter Zusammenfügemittel (in diesem Fall einen Passstift 29 und ein entsprechendes Sackloch 39), um die zwei Schalen vor der Befestigung leicht zusammenfügen zu können. In einem Fall beginnt das Loch der Zusammen fügemittel an der inneren Befestigungsfläche der zweiten Schale und endet blind in ihrem Innern, wobei der Passstift sich von der inneren Befestigungsfläche der ersten Schale erstreckt.
3 zeigt, wie in einigen Ausführungsformen beim Montieren der Halbschalen eine Lücke zwischen den inneren Befestigungsflächen der Schalen zurückbleibt. Diese Lücke, die sich in der Regel in einer Größenordnung von 0,1 bis 0,2 mm bewegt, erlaubt es der Baugruppe möglichst, die Bewegung des Schwingungselements aufzunehmen.
Wie in 6–8 gezeigt, umfasst der Fräsblock auch die Vorsprünge 40, 41, die sich aus den oberen und unteren Flächen erstrecken, wobei die Vorsprünge Langlöcher 42, 43 aufweisen, die im Wesentlichen senkrecht zu den jeweiligen vorderen Halbflächen darin ausgebildet sind. Die Langlöcher sind dazu ausgelegt, zumindest den proximalen Teil der Verankerungsstifte aufzunehmen und somit die Ausrichtung der Wirbelkörper an der Mittellinie bereitzustellen und eine unerwünschte Seitenbewegung der Wirbelkörper während des Fräsvorgangs zu verhindern.
Wie in 5 und 7 gezeigt, haben die Langlöcher eine vertikale Länge L_S, die länger als der Durchmesser D_P des proximalen Teils der Verankerungsstifte ist. Wenn diese Bedingung erfüllt ist, kann sich der Verankerungsstift vertikal frei in dem Langloch bewegen und somit können sich die Wirbelkörper vertikal frei in jede Richtung bewegen und daher das Schneidelement beim Einführen leicht aufnehmen. Da das Schneidelement beim Einführen leicht aufgenommen wird, kommt es weder während des Einführens noch während des Schneidens zu einer Entfernung der Deckplattenrandleisten.
In der Vorrichtung von 1 erstrecken sich die Vorsprünge, welche die Langlöcher bilden, von den oberen und unteren Flächen des Fräsblocks. In anderen Ausführungsformen der Erfindung können sich die Vorsprünge aber aus der Seitenfläche (zum Beispiel Seitenfläche 90 in 6) des Fräsblocks erstrecken. In anderen Ausführungsformen der Erfindung können die Langlöcher durch die Vorder- und Rückseiten des Fräsblocks ausgebildet sein.
In der Vorrichtung von 1 sind die Langlöcher geschlossen. In anderen Ausführungsformen kann das Langloch allerdings auch ein offenes Langloch sein, das zwischen zwei parallelen Vorsprüngen ausgebildet ist, die sich aus einer Fläche erstrecken, wobei die Endteile der Vorsprünge sich nicht berühren. Ein solches offenes Langloch wird die Ausrichtungsfunktion trotzdem bereitstellen können. Allerdings wird ein geschlossenes Langloch bevorzugt, da es die Vorrichtung auf einen zuvor festgelegten Bereich an vertikaler Bewegungsfreiheit beschränkt.
Wie in 1, 5 und 7 gezeigt, werden die Verankerungsstifte 125, 127 in den Langlöchern 121, 123 aufgenommen und begrenzen die Seitenbewegung des Fräsblocks. Ein Verhindern der Seitenbewegung ist besonders wichtig bei Vorrichtungen mit lateralen Schwingungs-schneidklingen. In bevorzugten Ausführungsformen umfasst der Verankerungsstift 125 einen distalen Schaft 151, der so geformt ist, dass er in die Außenfläche des Wirbelkörpers eingeführt und von dieser aufgenommen werden kann, einen Kopfteil 153 mit einem Durchmesser D_H, der größer als die Breite W_SL des Langlochs ist, um als Anschlag gegen ein übermäßiges Eindringen des Stifts in den Wirbel-körper zu wirken, und einen proximalen Teil 126 mit einem Durchmesser D, der kleiner ist als der Durchmesser D_SL des Langlochs, damit er im vertikalen Langloch des Fräsblocks aufgenommen werden und sich frei darin bewegen kann. Falls dies gewünscht wird, kann eine Kappe auf dem proximalen Ende des Stifts bereitgestellt werden, nachdem dieser im Langloch aufgenommen ist, um ein Heraustreiben des Stifts zu verhindern.
Daher wird gemäß der vorliegenden Erfindung ein Fräsblock gemäß Anspruch 1 zur Verwendung in einer Wirbelkörper-Fräsvorrichtung zur Herstellung eines konturierten Zwischenwirbelraums zwischen benachbarten Wirbelkörper der Wirbelsäule bereitgestellt, wobei jeder der benachbarten Wirbelkörper eine an den Zwischenwirbelraum angrenzende Wirbeldeckplatte aufweist, und wobei der Fräsblock Folgendes umfasst:

(a) eine Stirnfläche zur Platzierung an den benachbarten Wirbelkörpern,
(b) ein erstes Langloch, das im Wesentlichen senkrecht zur Stirnfläche verläuft und einen Durchmesser hat, und
(c) einen ersten Verankerungsstift, der in dem ersten Langloch aufgenommen wird und einen proximalen Teil mit einem Durchmesser aufweist,

Die von dem Verankerungsstift und dem Langloch der vorliegenden Erfindung bereitgestellte Bewegungsfreiheit erlaubt es dem Chirurgen, den Verankerungsstift in den Wirbelkörper einzuführen, die Wirbelkörper auseinanderzuziehen (und somit den Zwischenwirbelraum zu öffnen) und dann den Fräsblock über die auseinandergezogenen Stifte einzusetzen, wodurch es dem geöffneten Zwischenwirbelraum vorteilhaft ermöglicht wird, das Schneidelement leicht aufzunehmen, ohne die Deckplattenrandleisten zu schädigen.
In anderen Ausführungsformen weist der Verankerungsstift keinen Kopfteil auf, so dass seine Breite entlang seiner gesamten Längenabmessung kleiner ist als die Breite des Langlochs. In solchen Ausführungsformen kann der Chirurg den Stift in das Langloch einführen, nachdem das Schneidelement in den Zwischenwirbelraum eingeführt wurde. In solchen Fällen kann der Chirurg die angemessene Zusammenfügung der Baugruppe bereitstellen, indem er den Fräsblock mittels Röntgentechnologie zusammenfügt.
Wie in 2 gezeigt, umfasst die Vorrichtung zur Knochenabtragung 131 in den bevorzugten Ausführungsformen ein distales Schneidelement 133, ein Schwingungselement 135 und ein proximales Längselement 137. Aufgrund des modularen Aufbaus der Vorrichtung zur Knochenabtragung 131 können beim Durchführen des Verfahrens je nach der Größe der zu implantierenden Prothesen verschieden große Schneidelemente ausgewählt werden.
Das Schneidelement, das mit dem Fräsblock der vorliegenden Erfindung verwendet werden soll, ist am distalen Ende der Vorrichtung zur Knochenabtragung angeordnet und kann ein beliebiges Element sein, das zum Schneiden von Knochen geeignet ist, einschließlich, aber ohne Beschränkung auf, Schwingungsschneidelemente, Fräsen, Hobeleinsätze, Abriebgeräte, Schleifmaschinen, Raspeln, Bohrer, Reibsägen, oszillierende Schneidgeräte, Umkehrschneidgeräte, Schwingschneidgeräte und Laser.
Vorzugsweise ist das Schneidelement ein Schwingungsschneidelement. Noch weiter bevorzugt ist ein Schneidelement mit lateraler Schwingung. In einigen Ausführungsformen weist das Schneidelement eine Gestalt auf, die im Wesentlichen der Gestalt der künstlichen Bandscheibe entspricht, die implantiert werden soll.
Wie in 11 gezeigt umfasst das Schneidelement 501 vorzugsweise einen distalen Endteil 503, einen proximalen Endteil 505, eine obere Schneidfläche 506 und eine untere Schneidfläche (134 von 2) sowie eine Umfangsseitenwand 509 dazwischen.
Eine Schneidfläche des Schneidelements kann sich entweder auf einer oder auf zwei der zur Deckplatte gerichteten Seiten des Schneidelements befinden. Vorzugsweise befindet sich die Schneidfläche sowohl auf den oberen als auch den unteren Seiten des Schneidelements. Vorzugsweise sind beide Schneidflächen des Schneidelements so gestaltet, dass sie im Wesentlichen der Kontur der Prothese entsprechen und Schneidezähne umfassen (nicht gezeigt). Diese Zähne können auch durch chemische Ätzung hergestellt werden.
In einigen Ausführungsformen bildet die Umfangsseitenwand des Schneidelements eine nicht schneidende Leiste 515, die zwischen den gegenüberliegenden Schneidflächen angeordnet ist. Wenn eine Vorrichtung mit einem solchen Merkmal vertikal in eine Deckplatte hineingepresst wird, wird zuerst der innere Teil der Deckplatte mit stetig zunehmender Tiefe durch die Schneidflächenkontur konturiert. Sobald allerdings eine bestimmte Tiefe erreicht ist, kommt die nicht schneidende Leiste in Berührung mit einem nicht geschnittenen Teil am Umfang der Deckplatte, und somit wird ein weiteres Einschneiden in die Deckplatte verhindert. Entsprechend stellt diese Leiste, da sie nicht schneidet, einen praktischen Anschlag für das vertikale Eindringen der Vorrichtung dar und beschränkt somit die Schnitttiefe einer Schneidfläche in die gegenüberliegende Deckplatte wie gewünscht. In einigen Ausführungsformen bildet die Umfangsseitenwand obere 515 und untere 517 nicht schneidende Leisten. In einigen Ausführungsformen umfasst die Seitenwand eine der oberen Schneidfläche gegenüberliegende, obere, nicht schneidende Umfangsleiste und eine der unteren Schneidfläche gegenüberliegende, untere, nicht schneidende Umfangsleiste.
Die Fräsvorrichtung der Erfindung kann mit einem Schneidelement zum Konturieren von an einen Zwischenwirbelraum angrenzenden Wirbeldeckplatten verwendet werden, welches umfasst:

(i) obere und untere Flächen, und
(ii) eine Umfangsseitenwand, die zwischen der oberen und unteren Fläche ausgebildet ist,

Die Höhe des Schneidelements ist dazu auslegt, mindestens so groß zu sein wie der zu konturierende Zwischenwirbelraum, und ist im Allgemeinen eine Höhe, die gleich der Prothesenhöhe oder geringfügig kleiner als diese ist (im Bereich von 1–2 mm).
Der proximale Teil des Schneidelements umfasst vorzugsweise ein Befestigungsmittel 511 (in diesem Fall ein Langloch, das in der Umfangsseitenwand angeordnet ist) zu dessen Befestigung an der restlichen Vorrichtung zur Knochenabtragung. Das Langloch 511 ermöglicht ein rasches Entkoppeln des Schafts 420 des Schwingungselements (wie in 9 gezeigt), indem es ein Durchbiegen der Schaftwand erlaubt. Der proximale Teil des Schneidelements umfasst weiter ein Loch 524, das sich in das Schneidelement hinein erstreckt, um eine Verbindung mit dem Langloch 511 herzustellen. Der in Verbindung stehende Teil dieses Lochs 524 ist dazu ausgelegt, Eingriff mit dem Zahn 422 des Schwingungselements zu nehmen und diesen zu halten (wie in 9 gezeigt). Um das Schneidelement 133 von dem Schwingungselement zu entkoppeln, kann ein einfacher eckiger oder runder Stift in das Loch 524 eingeführt und gegen den Zahn 422 gedrückt werden, um den Zahn von dem Loch zu entkoppeln.
In einigen Ausführungsformen kann die Zwischenwirbelkörperprothese selbst als ein Schneidelement zum Beschneiden der Deckplatten verwendet werden, vorzugsweise unter Verwendung von entweder lateraler oder kreisförmiger Schwingung.
9 zeigt, wie das Schwingungselement 401 in bevorzugten Ausführungsformen im Wesentlichen innerhalb des Gehäuses untergebracht ist, das durch Zusammenfügen der ersten und zweiten Schale hergestellt wird, um den Fräsblock zu bilden. Das Schwingungselement umfasst eine distale Fläche 403 und eine proximale Fläche 405. Die distale Fläche umfasst ein Befestigungsmittel 420 (in diesem Fall einen Vierkantschaft) zur Befestigung am Schneidelement. In der Regel erstreckt sich das Befestigungsmittel durch die vordere Öffnung des Fräsblocks. Die proximale Fläche 405 umfasst eine Vertiefung 407, die das distale Endteil des Längselements aufnimmt.
Die Funktion der Vertiefung 407 besteht darin, die Drehbewegung des Längselements in eine Schwingungsbewegung umzuwandeln. Wie auch in 10 gezeigt, hat die Vertiefung vorzugsweise eine im Wesentlichen rechteckige Gestalt (in diesem Fall eiförmig), die durch obere 409 und untere 411 Innenwände sowie laterale innere Seitenwände 413, 415 gebildet wird. Wie auch in 10 gezeigt, ist die Entfernung D_U-L zwischen den oberen und unteren Wänden mindestens so groß wie der Durchmesser des distalen Teils des Längselements. In diesem Zustand bewegt sich das Schwingungselement nicht vertikal als Reaktion auf die Drehung des Längselements. In ähnlicher Weise ist die Entfernung D_L zwischen den lateralen Seitenwänden größer als der Durchmesser DE des Exzentervorsprungs, aber kleiner als der Durchmesser D_SW des Kreises, der durch die bogenförmige Bewegung des Exzentervorsprungs des Längselements gebildet wird. In diesem Zustand bewegt sich das Schwingungselement lateral als Reaktion auf die Drehung des Längselements.
Der Schwingungsausschlag liegt vorzugsweise im Bereich von 1 mm bis 5 mm, und noch bevorzugter im Bereich von 1 mm bis 2 mm. Liegt der Ausschlag im bevorzugten Bereich, kann das Schneidelement eine wesentliche Kontur in der Deckplatte herstellen, die zum Halten einer Prothese geeignet ist, aber dennoch im Wesentlichen die Gestalt des Schneidelements behalten. Die Schwingungsfrequenz kann je nach Größe des Schneidelements und nach anderen Faktoren variieren und beträgt im Allgemeinen zwischen 100 und 10⁵ Schwingungen pro Minute, und liegt vorzugsweise zwischen 2000 und 10⁵ Schwingungen pro Minute.
Wie in 9 und 10 gezeigt umfasst das Schwingungselement 401 in bevorzugten Ausführungsformen weiter zwei gerundete Rillen 417, die in gegenüberliegenden Außenflächen des Schwingungselements ausgebildet sind. In einer Ausführungsform sind die Rillen auf der oberen Fläche 419 und unteren Fläche 421 des Schwingungselements angeordnet. Weiter sind eine Vielzahl von Lagerkugeln 423 in den Rillen angeordnet. Die Kugeln können von einer Haltevorrichtung (nicht gezeigt) gehalten werden, um Montage und Sterilisation zu erleichtern. Die Rillen in dem Schwingungselement sind dazu ausgelegt, mit ähnlichen Rillen 42, 43 zusammen-zupassen, die in der unteren und oberen Schale von 6–8 angeordnet sind.
In der Regel sind die in einem Fräsblock aufgenommenen Komponenten lediglich zu Gleitbewegungen fähig. Bei Gleitbewegungen entsteht aber in der Regel eine Menge von Verschleißpartikeln und Trümmern. Im Gegensatz dazu entsteht bei Rollenlagerbewegungen sehr viel weniger Verschleiß. Die Erfinder der vorliegenden Erfindung kennen keine Komponente, die in einem Wirbelkörper-Fräsblock untergebracht ist und für eine Rollenlagerbewegung mit dem Fräsblock ausgelegt ist. Entsprechend kann der Fräsblock der Erfindung mit einer Vorrichtung zur Knochenabtragung zum Konturieren von Wirbeldeckplatten verwendet werden, und umfasst:

(a) ein distales Schneidelement, das im Wesentlichen distal zu der Stirnfläche des Fräsblocks angeordnet ist, und
(b) ein proximales Schwingungselement, das im Wesentlichen innerhalb des Fräsblock-gehäuses untergebracht ist und mit dem distalen Schneidelement durch die vordere Öffnung des Fräsblocks in Verbindung steht.

Der Fräsblock besteht aus einer oberen Schale mit einer inneren Befestigungsfläche und einer oberen Halbfläche und aus einer unteren Schale mit einer inneren Befestigungsfläche und einer unteren Halbfläche, und die innere Befestigungsfläche der oberen Schale ist im Wesentlichen mit der inneren Befestigungsfläche der unteren Schale zusammengefügt, wobei durch Zusammenfügen der inneren Befestigungsflächen die Halbflächen zusammengefügt werden, so dass die Stirnfläche gebildet wird.
Vorzugsweise umfasst die obere Schale weiter eine vordere Halböffnung, und die untere Schale umfasst weiter eine vordere Halböffnung, wobei durch Zusammenfügen der inneren Befestigungsflächen die vorderen Halböffnungen zusammengefügt werden, so dass die vordere Öffnung gebildet wird.
Vorzugsweise umfasst die obere Schale weiter eine rückwärtige Halböffnung, und die untere Schale umfasst weiter eine rückwärtige Halböffnung, und durch das Zusammenfügen der inneren Befestigungsflächen werden die rückwärtigen Halböffnungen zusammengefügt, so dass eine rückwärtige Öffnung gebildet wird.
Vorzugsweise umfasst die obere Schale weiter eine Zwischenvertiefung, und die untere Schale umfasst weiter eine Zwischenvertiefung, und durch das Zusammenfügen der inneren Befestigungsflächen werden die Vertiefungen zusammengefügt, so dass ein Gehäuse gebildet wird.
Das Schwingungselement umfasst weiter äußere Seitenwände 425, 427. Wie in 4 und 6 gezeigt sind in bevorzugten Ausführungsformen eine erste und zweite Druckfeder 261, 263 zwischen einer äußeren Seitenwand des Schwingungselements und einer Innenwand 45 (in 6) einer Schale angeordnet. Diese Federn werden zusammengedrückt, wenn sich das Schwingungselement zum äußersten lateralen Punkt bewegt, und die Widerstandskraft einer solchen Kompression hilft die Bewegung des Schwingungselements stabiler und gleichmäßiger zu machen. Vorzugsweise weisen die äußeren Seitenwände des Schwingungselements mindestens ein Sackloch 429 (in 9) auf, das darin ausgebildet ist, um die Druckfedern aufzunehmen. Diese Löcher sind gegenüber von Sacklöchern 47 (in 6) ausgebildet, die in den Innenwänden der zwei Schalen ausgebildet sind.
In einigen Ausführungsformen, wie in 9 und 10 gezeigt, ist die kleinere Abmessung der Vertiefung 407 in einer im Wesentlichen quer zur Längsachse der Vorrichtung verlaufenden Richtung angeordnet. In diesem Zustand erzeugt das Schwingungselement im Wesentlichen Seitenbewegungen. Wenn das Schneidelement distal zum Schwingungselement angeordnet ist und wie in 1 ausgerichtet ist, schwingt es ebenfalls in einer im Wesentlichen lateralen Richtung. Die im Wesentlichen laterale Schwingung des Schneidelements macht die Vorrichtung sicherer, da sie sich nicht in der Richtung des Wirbelkanals bewegt. Die Erfinder der vorliegenden Erfindung kennen keine herkömmliche Schwingungsvorrichtung zur Verwendung bei der Deckplattenvorbereitung, die eine im Wesentlichen laterale Schwingungsbewegung bereitstellt. Vorzugsweise sind Rillen 417 ebenfalls in einer Richtung angeordnet, die quer zu der Längsachse der Vorrichtung verläuft.
Daher wird gemäß der vorliegenden Erfindung ein Fräsblock zur Verwendung in einer Wirbelkörper-Fräsvorrichtung zur Herstellung eines konturierten Zwischenwirbelraums zwischen benachbarten Wirbelkörpern der Wirbelsäule bereitgestellt, wobei jeder der benachbarten Wirbelkörper eine an den Zwischenwirbelraum angrenzende Wirbeldeckplatte aufweist und die Vorrichtung eine Vorrichtung zur Knochenabtragung zum Konturieren von Wirbeldeckplatten umfasst, welche umfasst:

(a) ein distales Schneidelement,
(b) ein dazwischen liegendes Schwingungselement, das eine proximale Fläche mit einer Vertiefung umfasst, die eine vertikale Abmessung und eine laterale Abmessung hat, und
(c) ein proximales Längselement, das eine Längsachse bestimmt,

Die Fräsvorrichtung kann mit einem Schwingungselement zur Verwendung in einer Vorrichtung zur Knochenabtragung verwendet werden, um Wirbeldeckplatten zu konturieren, wobei das Schwingungselement umfasst:

(a) eine proximale Fläche mit einer Vertiefung, die eine vertikale Abmessung und eine laterale Abmessung hat,
(b) eine distale Fläche mit einem Befestigungsmittel zum Verbinden des Schwingungselements mit dem Schneidelement,

Die Fräsvorrichtung kann mit einer Vorrichtung zur Knochenabtragung zum Konturieren von Wirbeldeckplatten verwendet werden, welche umfasst:

(i) ein Schwingungselement, welches umfasst:
(a) eine proximale Fläche mit einer Vertiefung, die laterale innere Seitenwände und obere und untere Wände bildet,
(b) eine distale Fläche mit einem Befestigungsmittel zum Verbinden mit einem Schneidelement,
(ii) ein Längselement mit einem distalen Ende mit einem Exzentervorsprung,

Wie in 10 und 13 gezeigt, ist die Seitenbewegung (oder der „Ausschlag") des Schwingungselements der Durchmesser D_SW des Kreisbogens, der durch die Drehung des Exzentervorsprungs des Längselements gebildet wird. In bevorzugten Ausführungsformen beträgt der Ausschlag zwischen 1 und 5 mm, noch weiter bevorzugt ist ein Ausschlag zwischen 1 mm und 2 mm.
Wie in den 4 und 10 gezeigt, ist in einigen Ausführungsformen das Verhältnis zwischen der Breite W_c der Schneidvorrichtung und der Seitenbewegung des Schwingungs-elements größer als 1:1, vorzugsweise mindestens 2:1, noch weiter vorzuziehen ist ein Verhältnis von mindestens 5:1, noch weiter vorzuziehen ist ein Verhältnis von mindestens 10:1. Mit zunehmendem Verhältnis wird die Kontur der vorbereiteten Deckplatte im Wesentlichen der des Schneidelements immer ähnlicher. Das am meisten bevorzugte Verhältnis liegt im Bereich von 10:1 bis 30:1.
Wie in 12 und 13 gezeigt, umfasst das Längselement 61 einen proximalen Endteil 63, einen dazwischen liegenden Schaft 65 und ein distales Ende 67. Das distale Ende ist vorzugsweise so dimensioniert, dass es durch die rückwärtige Öffnung des Fräsblocks passt. Aus dem distalen Ende des Längselements erstreckt sich der Exzentervorsprung 69, der so dimensioniert ist, dass er in die Vertiefung des Schwingungselements passt. Wenn das Längselement um seine Längsachse gedreht wird, bewegt sich der Exzentervorsprung in einem kreisförmigen Bogen, wobei der Kreis einen Durchmesser D_SW hat, und berührt abwechselnd die lateralen Seitenwände der Vertiefung des Schwingungselements, wobei die Seitenbewegung des Schwingungselements entsteht. Der Durchmesser des Schafts ist dazu ausgelegt, in das Innere der Hülle 5 zu passen. Das Längs-element umfasst vorzugsweise eine Stange oder ein Rohr, wobei eine Stange bevorzugter ist.
Das Längselement kann weiter eine Vielzahl von Kugellagern 71 enthalten, die auf den Schaft gepresst sind. Wie in 14 gezeigt, ist das distalste Lager 71 auf dem Exzentervorsprung 69 montiert und ebenfalls so dimensioniert, dass es in die Vertiefung 407 des Schwingungselements eingeführt werden kann. Diese Lager verringern die Reibung und Partikelbildung.
Wie in 15 gezeigt, ist die Hülle 75 so geformt, dass sie vom Chirurgen für den Handgriff (nicht gezeigt) ergriffen werden kann, oder sie ist an einem Einziehsystem fixiert, um eine bessere Ausrichtung und Starrkeit zu erreichen. Das Längselement ist leicht in die Hülle 75 einzuführen und durch die Lager 71 mit der Hülle auszurichten.
In einigen Ausführungsformen wird die Hülle 75 an der unteren und oberen Schale befestigt, indem zuerst der Flansch 77 in eine Rille (76 in 6) im Fräsblock eingeführt wird und anschließend das Längselement in die Hülle eingeführt wird.
Vorzugsweise sind das Längselement und das Schwingungselement so geformt, dass die Drehung des Längselements eine bevorzugte Richtungsbewegung in dem Schwingungselement auslöst. In einer noch weiter bevorzugten Ausführung ist am distalen Ende des Längselements ein Exzentervorsprung mit einem Lager angebracht, das so dimensioniert ist, dass es in eine rechteckige Vertiefung des Schwingungselements passt. Wird das Längselement um seine Längsachse gedreht, beschreibt der Exzentervorsprung ein kreisförmiges Muster. In den oberen und unteren Teilen des von der bogenförmigen Bewegung geschaffenen Kreises bewegt sich der Vorsprung frei in den oberen und unteren Teilen der Vertiefung im Schwingungselement (und löst somit keine Bewegung im Schwingungselement aus). In den lateralen Teilen des beschriebenen Kreises trifft der Vorsprung auf die lateralen inneren Seitenwände der Vertiefung und drückt seitlich auf sie. Diese auf die inneren Seitenwände ausgeübte Querkraft löst die Seitenbewegung im Schwingungselement aus. Die in den Rillen des Schwingungselements untergebrachten und mit den entsprechenden Rillen der ersten und zweiten Schale Eingriff nehmenden Lagerkugeln helfen die mit der Schwingungsbewegung verbundene Reibung zu verringern. Die Seitenbewegung des Schwingungselements überträgt die sich hin- und herbewegende Querkraft auf das proximale Ende des Schneidelements, an dem es befestigt ist. Diese sich hin- und herbewegende Querkraft verursacht die laterale Schwingung des Schneidelements.
In einigen Ausführungsformen kann die Vorrichtung durch einen Standard-Krankenhauselektrobohrer, der am proximalen Ende des Längselements befestigt wird, angetrieben werden, wodurch sie praktisch und bequem zu verwenden ist.
In der Regel können der Fräsblock der vorliegenden Erfindung und die Schneid-werkzeugkomponenten aus einem beliebigen Material gefertigt sein, das häufig für Instrumente eingesetzt wird, die in Zwischenwirbelkörperoperationen Verwendung finden, u. a. gehärtete Legierungen aus rostfreiem Stahl, wie etwa Custom 455 Stainless, das von Carpenter Specialty Alloys in Wyomissing, PA, USA, erhältlich ist. Die Schneidflächen können aus Metallen wie etwa aus rostfreiem Stahl oder aus herkömmlichen Schleifmaterialverbundstoffen gefertigt sein. Falls die Vorrichtung auf Wiederverwendbarkeit ausgelegt ist, sollten alle Komponenten vorzugsweise aus rostfreiem Stahl gefertigt sein. Falls die Vorrichtung als Einwegartikel ausgelegt ist, sollten einige der Komponenten vorzugsweise aus Kunststoff gefertigt sein.
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die Vorrichtung ein einfaches, sicheres und kompaktes Design bereitstellt, das unter Verwendung eines Standard-Krankenhauselektrobohrers angetrieben werden kann. Im Folgenden sind einige der Vorteile aufgeführt, die zumindest einige der ausgewählten Ausführungsformen der Vorrichtung der vorliegenden Erfindung bieten; zu diesen zählen, ohne aber auf diese beschränkt zu sein:

– Distraktion des Zwischenwirbelraum und leichtes Einführen des Schneidwerkzeugs,
– Aufnahme des Schneidelements in den Zwischenwirbelraum bei gleichzeitiger Erhaltung der Deckplattenrandleisten,
– Verhindern einer übermäßigen Schnitttiefe in den Deckplatten,
– Präzisionskonturierung der Deckplatten,
– laterale Schneidbewegung,
– aggressive Schneidzähne, die durch chemische Ätztechnologie oder herkömmliche Fräsverfahren hergestellt werden, und
– ein einfacher Übertragungsmechanismus, der die Schwingung des Schneidelements bereitstellt, das auf der Rollreibung basiert und somit die Bildung der Partikel eliminiert, die durch Gleitreibung zwischen den Teilen entstehen würde.

Claims

Ein Fräsblock (111) zur Verwendung in einer Wirbelkörper-Fräsvorrichtung zur Herstellung eines konturierten Wirbelzwischenraums zwischen benachbarten Wirbelkörpern einer Wirbelsäule, wobei der Fräsblock (111) Folgendes umfasst: (a) eine Stirnfläche (113) zur Platzierung an den benachbarten Wirbelkörpern, (b) ein erstes Langloch (121), das im Wesentlichen senkrecht zur Stirnfläche verläuft und eine vertikale Länge hat, und (c) einen ersten Verankerungsstift (125), der in das erste Langloch (121) aufgenommen ist und einen proximalen Teil (126) mit einem Durchmesser hat, wobei die vertikale Länge des ersten Langlochs größer als der Durchmesser des proximalen Teils des ersten Verankerungsstifts ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Fräsblock aus einer oberen Schale (21) mit einer oberen halben Stirnfläche (24) und einer unteren Schale (31) mit einer unteren halben Stirnfläche (34) besteht, so dass die zusammengefügten halben Stirnflächen zusammen die Stirnfläche (113) des Blocks bilden und so dass sich eine Vorrichtung zur Knochenabtragung (131) zwischen der oberen und der unteren Schale in den Raum zwischen den Wirbelkörpern erstrecken kann.
Der Fräsblock (111) nach Anspruch 1, weiter umfassend: (a) ein zweites Langloch (123) das im Wesentlichen senkrecht zur Stirnfläche (113) verläuft und eine vertikale Länge hat, und (b) einen zweiten Verankerungsstift (127), der in das zweite Langloch (123) aufgenommen ist und einen proximalen Teil (128) mit einem Durchmesser hat, wobei die vertikale Länge des zweiten Langlochs (123) größer als der Durchmesser des proximalen Teils (128) des zweiten Verankerungsstifts (127) ist.
Der Fräsblock (111) nach Anspruch 1, wobei die Stirnfläche (113) des Fräsblocks (111) eine Oberseite (117) hat und das erste Langloch (121) in einen Vorsprung (120) eingeformt ist, der sich vertikal von der Oberseite (117) weg erstreckt.
Der Fräsblock (111) nach Anspruch 1, wobei der Fräsblock (111) eine Seitenfläche (90) hat und das erste Langloch (121) in einen Vorsprung eingeformt ist, der sich seitlich von der Seitenfläche (90) weg erstreckt.
Der Fräsblock (111) nach Anspruch 1, wobei der Fräsblock (111) eine Rückseite (115) hat und sich das erste Langloch (121) von der Stirnfläche (113) zur Rückseite (115) erstreckt.
Der Fräsblock (111) nach Anspruch 1, wobei das erste Langloch (121) an einem Ende offen ist.
Der Fräsblock (111) nach Anspruch 1, wobei das erste Langloch (121) an beiden Enden geschlossen ist.
Der Fräsblock (111) nach Anspruch 1, wobei der erste Verankerungsstift (125) einen Kopfteil (153) mit einem Durchmesser hat, wobei der Durchmesser des Kopfteils (153) des ersten Verankerungsstifts (125) größer als die Breite des ersten Langlochs (121) ist.