DE69127596T2 - Apparat zur Feststellung der Wirbelsäule - Google Patents

Apparat zur Feststellung der Wirbelsäule

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DE69127596T2
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Charles F Heinig
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Description

    Hintergrund der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung, welche gebraucht wird, um Wirbelsäulen- und/oder Beckenelemente, wie beispielsweise Rückenwirbel, in einer gewünschten räumlichen Beziehung zu halten.
  • Eine bekannte Vorrichtung, um Rückenwirbel in einer gewünschten räumlichen Beziehung zu halten, ist in der USA-Patentschrift No. 4,648,388 offenbart. Die Vorrichtung umfasst eine Mehrzahl von mit einem Gewinde versehenen Befestigungselementen, welche mit Rückenwirbeln einer menschlichen Wirbelsäule verbunden sind. Haltestäbe sind zu einer Konfiguration gebogen, welche eine Funktion der gewünschten räumlichen Beziehung zwischen Rückenwirbeln der Wirbelsäule ist. Nachdem ein Stab in die gewünschte Konfiguration gebogen wurde, wird er in mit den Befestigungselementen verbundene Klammern eingesetzt. Die Klammern werden dann eingespannt, um die Rückenwirbel zwecks Verhinderung einer relativen Bewegung gegenüber dem Stab festzuhalten. Andere bekannte Vorrichtungen, um die Rückenwirbel in einer gewünschten räumlichen Beziehung zu halten, sind in den US-Patenten mit den Nummern 4,611581,; 4,655,199; und 4,887,595 offenbart.
  • Mit dieser bekannten Vorrichtung ist es schwierig, die Position eines Haltestabs relativ zu den Befestigungselementen einzustellen, wenn die mit einem Gewinde versehenen Befestigungselemente oder Knochenschrauben einmal mit den Rückenwirbeln verbunden sind. Dies darum, weil jedes der Befestigungselemente relativ zu den Rückenwirbeln, mit welchen es verbunden ist, ortsfest verbleibt, wenn die Befestigungselemente oder Knochenschrauben einmal mit den Rückenwirbeln verbunden sind. Die Klammern, welche den Haltestab mit den Befestigungselementen verbinden, können nicht verstellt werden, um die räumliche Beziehung zwischen den Befestigungselementen und dem Haltestab zu verändern.
  • Die Deutsche Patentschrift Nr. 28 34 891 offenbart eine Vorrichtung mit einer an einem T-förmigen Träger mittels einer Klammer befestigten Schraube. Die Klammer hat einen schraubenförmigen Stift, der mit einem Loch versehen ist, durch welches sich die Schraube erstreckt. Eine Gewindewelle der Klammer erstreckt sich durch einen Schlitz im Träger. Der Träger weist zwei Kugelgelenke mit Gelenkteilen auf, durch welche Gewindestifte geschraubt sind. Die Schrauben erstrecken sich durch die Haut des Patienten. Durch die Deutsche Patentschrift wird kein zweites Fixiermittel zum Befestigen eines länglichen Organs an einem Verbindungsteil offenbart oder nahegelegt, welches einen zweiten mit Gewinde versehenen Endbereich eines länglichen Organs aufweist, der fest mit einem ersten mit Gewinde versehenen Endbereich des länglichen Organs verbunden ist und sich entlang der Längsachse des länglichen Organs erstreckt und eine Mutter aufweist, welche auf den zweiten mit Gewinde versehenen Endbereich aufgeschraubt ist. Ausserdem wird durch die Deutsche Patentschrift kein zweiter mit Gewinde versehener Endbereich eines länglichen Organs offenbart oder nahegelegt, welcher sich durch eine Öffnung in einem Verbindungsteil erstreckt, mit einer Länge, die grösser ist als die Breite und einen Durchmesser aufweist, der kleiner ist als die Länge der Öffnung, um ein Verstellen eines langgestrecktes Organs in Richtung des länglichen Organs oder davon weg zu ermöglichen.
    • Zusammenfassung der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung sieht eine neue und verbesserte Vorrichtung sowie ein Verfahren vor, um Wirbelsäulen- und/oder Beckenelemente, wie Rückenwirbel, in einer gewünschten räumlichen Beziehung zu halten. Die Vorrichtung umfasst ein Befestigungselement, das einen mit Gewinde versehenen Endbereich aufweist, welcher in ein Element, wie ein Rückenwirbel in der Wirbelsäule eingreift. Eine Verbindungsvorrichtung verbindet das Befestigungselement und ein langgestrecktes Organ, wie einen Stab, welcher sich im wesentlichen parallel zur Achse der Wirbelsäule erstreckt. Die Verbindungsvorrichtung ist verstellbar, um die Distanz zwischen dem langgestreckten Organ und dem Befestigungselement variieren zu können, während das Befestigungselement in Bezug auf das Element, wie den Rückenwirbel mit dem es verbunden ist, ortsfest verharrt.
  • Um die Einstellung zwischen dem langgestreckten Organ und dem Befestigungselement anpassen zu können, ist in einem Verbindungselement, welches das langgestreckte Organ und das Befestigungselement verbindet, eine längliche Öffnung eingelassen. Somit können, nachdem das Verbindungselement sowohl mit dem langgestreckten Organ wie auch mit dem Befestigungselement verbunden wurde, das langgestreckte Organ und das Befestigungselement relativ zueinander verschoben werden, währenddem die Verbindung zwischen dem Verbindungslement und beiden, dem langgestreckten Organ und dem Befestigungselement, aufrechterhalten wird. Bei einem spezifischen Ausführungsbeispiel der Erfindung wird die längliche Öffnung, welche temporär eine Verschiebung zwischen dem langgestreckten Organ und dem Befestigungselement ermöglicht, vom Befestigungselement durchdrungen. Daher können das Verbindungselement und das langgestreckte Organ zusammen relativ zum Befestigungselement verschoben werden. Um, falls erwünscht, eine chirurgisch optimale Korrektur in allen drei Ebenen zu erhalten, können die relativen Positionen der Rückenwirbel untereinander schnell eingestellt werden, indem das langgestreckte Organ relativ zu den Verbindungselementen verdreht wird, wobei einige der Verbindungselemente relativ lose mit dem langgestreckten Organ und den Befestigungselementen verbunden sind und eines oder mehrere der Verbindungselemente relativ fest mit einem oder mehreren langgestreckten Organ(en) verbunden ist/sind. Dadurch wird beispielsweise ermöglicht, den Radi- us und den Scheitel einer Frontalebene der Wirbelsäulenkrümmung, welche gemäss Definition abnormal ist, zu verändern oder zu variieren, da die Kurve in eine normale Sagittalebenenkurve übertragbar ist. Nach dem Ausrichten werden die Befestigungslemente festgezogen, um eine relative Verschiebung des langgestreckten Organs und der Befestigungslemente zu verhindern.
    • Kurzbeschreibung der Zeichnungen
  • Die vorangehenden und andere Merkmale der Erfindung werden nach einer Berücksichtigung der nachfolgenden Beschreibung im Zusammenhang mit den beiliegenden Zeichnungen offensichtlicher, worin:
  • Fig. 1 eine rückseitige Ansicht eines Teils einer Wirbelsäule ist, mit Fixiervorrichtungen ausgebildet und montiert gemäss der vorliegenden Erfindung, um eine gewünschte räumliche Beziehung zwischen Rückenwirbeln der Wirbelsäule aufrechtzuerhalten;
  • Fig. 2 ist eine Sagittal-Ansicht der Wirbelsäule gemäss Fig. 1, wobei ferner die Art, in welcher Rückenwirbel der Wirbelsäule in der gewünschten räumlichen Beziehung gehalten werden, gezeigt ist;
  • Fig. 3 zeigt einen im wesentlichen entlang der Linie 3-3 in Fig. 1 gezogenen Schnitt, wobei die Art, in welcher Befestigungselemente gebraucht werden, um die Fixiervorrichtung mit einem Rückenwirbel zu verbinden, gezeigt wird;
  • Fig. 4 ist eine vergrösserte, bildliche Darstellung eines Verbindungselements, das in einer Fixiervorrichtung gemäss Fig. 3 gebraucht wird;
  • Fig. 5 ist eine vergrösserte Schnittdarstellung, in der die Art und Weise gezeigt ist, in der das Verbindungselement mit einem Fixierstab und einem Befestigungselement verbunden ist, wenn der Abstand zwischen dem Fixierstab und dem Befestigungselement relativ gross ist; und
  • Fig. 6 ist eine geschnittene Teil-Ansicht ähnlich der Fig. 5 und zeigt die Art und Weise, in der ein Verbindungselement den Fixierstab und das Befestigungselement verbindet, wenn der Abstand zwischen dem Fixierstab und dem Befestigungselement relativ klein ist.
    • Beschreibung von spezifischen, bevorzugten Ausführungsbeispielen der Erfindung Generelle Beschreibung
  • Eine menschliche Wirbelsäule 10, mit welcher ein Paar von Fixiervorrichtungen 12 und 14 verbunden ist, ist in den Fig. 1 und 2 dargestellt. Die Fixiervorrichtungen 12 und 14 halten Teile der Wirbelsäule, namentlich Rückenwirbel 16, in einer gewünschten räumlichen Beziehung zueinander.
  • Die Fixiervorrichtungen 12 und 14 besitzen die gleiche Konstruktion und umfassen Befestigungslemente 20 (Fig. 3), die aus einem biokompatiblen Material, wie rostfreier Stahl, hergestellt sind. Die Befestigungselemente 20 besitzen mit einem Gewinde versehene, innere Endbereiche, welche in die Rückenwirbel 16 eingreifen, um die Befestigungselemente 20 fest in den Rückenwirbeln zu verankern. Obwohl in Fig. 3 nur ein Paar von Befestigungselementen 20 gezeigt wird, dürfte klar sein, dass normalerweise mehr als diese vorhanden sind, wobei in den Fig. 1 und 2 vier Paare von Befestigungselementen 20 gezeigt sind, die mit vier angrenzenden Rückenwirbeln 16 der Wirbelsäule 10 verbunden sind.
  • Jede der Fixiervorrichtungen 12 und 14 umfasst ein langgestrecktes Organ, wie der geschilderte, zylindrische Stab 26, welcher sich entlang der Wirbelsäule erstreckt. Der Stab ist aus einem biokompatiblen Material wie rostfreier Stahl gefertigt. Jeder der Stäbe 26 weist eine Länge auf, die im Minimum ausreicht, um dem Stab das Überspannen von zumindest zwei der Rückenwirbel 16 zu ermöglichen. In dem in den Fig. 1 und 2 dargestellten Ausführungsbeispiel der Erfindung überspannen die Stäbe 26 sechs Rückenwirbel 16. Natürlich hängt die Länge der Stäbe bei jeder bestimmten Installation von den Korrektur-Umständen und der Anzahl Rückenwirbel 16, welche von den Fixiervorrichtungen 12 und 14 in einer gewünschten räumlichen Beziehung zueinander gehalten werden müssen, ab. Die Stäbe 26 sind gebogen, um sich einer gewünschten Biegung der Wirbelsäule in allen oder irgendeiner der drei anatomisch möglichen Ebenen anzupassen.
  • Verbindungsvorrichtungen 30 verbinden die Stäbe 26 und die Befestigungselemente 20 (Fig. 3). Jede der Verbindungsvorrichtungen 30 beinhaltet ein Verbindungselement 32 (Fig. 3 und 4). Jedes der Verbindungselemente 32 ist mit einer ersten Öffnung 36 versehen, durch welche sich der Stab 26 erstreckt. Jedes der Verbindungselemente 32 weist eine zweite Öffnung 38 auf, durch welche sich ein äusserer Endteil 40 des Befestigungselements 22 erstreckt.
  • Stab-Klammern 44 (Fig.3) halten die Stäbe 26 zwecks Verhinderung einer relativen Verschiebung zu den Verbindungselementen 32 fest. Die Stab-Klammern 44 umfassen Gewindestifte 46. Die Gewindestifte 46 greifen in mit einem inneren Gewinde versehene Öffnungen 48 (Fig. 4) im Verbindungselement 32 ein.
  • Befestigungsklammern 50 (Fig. 3) halten die Verbindungselemente 32 zwecks Verhinderung einer relativen Verschiebung zu den Befestigungselementen 20 fest. Die Befestigungsklammern 50 umfassen Klemmuttern 52, welche in relativ feine Gewinde in den äusseren Endbereichen 40 der Befestigungselemente 20 eingreifen. Sicherungsmuttern 54 halten die Klemmuttern 52 am Platz der Befestigungselemente 20 fest. Falls gewünscht, können die Sicherungsmuttern 54 weggelassen werden.
  • In Übereinstimmung mit einem der Merkmale der Erfindung kann die Distanz zwischen den Stäben 26 und den Befestigungselementen 20 variiert werden, während die Stäbe 26 und Befestigungselemente 20 mit den Verbindungselementen 32 verbunden sind und während die Befestigungslemente in Relation zu den Rückenwirbeln 16 ortsfest verharren. Dies ermöglicht, die Position von jedem der Stäbe 26 in Relation zu jedem der Befestigungselemente 20 einzustellen, nachdem das Befestigungselement in einem Rückenwirbel verankert ist. Dadurch kann eine leichte Fehlausrichtung von einem oder mehreren der Befestigungselemente 20 in Relation zu einem Rückenwirbel kompensiert werden. Die Möglichkeit, die Distanz zwischen den Befestigungselementen 20 und den Stäben 26 einzustellen, erlaubt zudem, einen oder mehrere der Rückenwirbel in Relation zu dem angrenzenden Rückenwirbel zu verschieben, um eine gewünschte räumliche Beziehung zwischen den Rückenwirbeln zu erhalten.
  • Um eine temporäre Relativ-Verschiebung zwischen den Stäben 26 und den Befestigungselementen 20 zu ermöglichen, weisen die Öffnungen 38 in den Verbindungselementen 32 eine längliche Ausbildung auf (Fig. 4). Dadurch kann ein von einem Befestigungslement 20 gehaltener Rückenwirbel 16 (Fig. 3) entweder zu einem Stab 26 hin oder davon wegbewegt werden, welch letzterer substantiell ortsfest gehalten ist. In ähnlicher Weise kann ein Stab 26 zu einem Befestigungslement 20, welches ortsfest gehalten ist, hin oder davon wegbewegt werden&sub0; Natürlich können beide, der Stab 26 und das Befestigungslement 20, relativ zueinander verschoben werden, um die gewünschte räumliche Beziehung einzunehmen. Wenn die gewünschte räumliche Beziehung einmal eingenommen ist, werden die Stabklammer 44 und die Befestigungsklammer 50 festgezogen, um den Stab 26 und das Befestigungslement 20 zwecks Verhinderung einer relativen Verschiebung zueinander festzuhalten.
  • Im dargestellten Ausführungsbeispiel der Erfindung erstreckt sich das Befestigungselement 20 durch eine längliche Öffnung 38 im Verbindungselement 32. Dadurch wird eine relative Bewegung zwischen dem Befestigungslement 20 und dem Verbindungselement 32 ermöglicht, indem der Stab 26 und das Befestigungslement 20 relativ zueinander bewegt werden.
    • Befestigungslement
  • Das Befestigungslement 20 ist aus einem biokompatiblen Material hergestellt. Der innere Endbereich 22 (Fig. 3) des Befestigungslements 20 ist mit einem groben Schraubgewinde 58 versehen, welches in den Knochen eines Rückenwirbels 16 eingreift. In einem spezifischen Ausführungsbeispiel der Erfindung, ist das grobe Schraubgewinde 58 eine Sägengewinde mit einem Aussendurchmesser von ca. 6.35mm (0.25 Inch) und einer Steigung von zehn Umgängen auf 25.4mm (1 Inch). Der Aussendurchmesser und die Länge des mit einem Gewinde versehenen Abschnitts, welcher in den Knochen des Rückenwirbels 16 eingreift, können variieren, um sich sicher den biologischen Abweichungen zwischen den Rückenwirbeln 16 von unterschiedlichen Individuen anzupassen.
  • Der äussere Endbereich 40 des einstückigen Befestigungselements 20 ist mit einem relativ feinen Gewinde versehen, welches in einen inneren Gewindegang der Klemmutter 52 eingreift. Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung hatte der äussere Endbereich 40 einen Aussendurchmesser von näherungsweise 4.83mm (0.19 Inch). Schraubenschlüssel-Abflachungen (nicht eingezeichnet) sind am äussersten Ende des äusseren Endbereichs 40 des Befestigungselements 20 vorgesehen. Um den relativ groben Schraubengang in einen Knochen eines Rückenwirbels 16 einzuschrauben, wird auf diese Schraubenschlüssel-Abflachungen ein Drehmoment ausgeübt. Sobald das Befestigungselement 20 mit dem Rückenwirbel und dem Stab 26 verbunden ist und das Befestigungselement 20 in der gewünschten räumlichen Beziehung festgeklemmt ist, wird der äusserste Endbereich des Befestigungslements abgeschnitten, um die Gesamtlänge des Befestigungslements zu minimieren. Natürlich kann, falls gewünscht, der sich nach aussen erstreckende Bereich des Befestigungslements zusammen mit den Schraubenschlüssel-Abflachungen zum Zwecke des Nachstellens oder Entfernens an seinem Platz belassen werden.
  • Eine vergrösserter Mittelbereich 62 ist zwischen einem inneren Endbereich 22 und einem äusseren Endbereich 40 des Befestigungslements 20 vorgesehen. Der Mittelbereich 62 ist mit Schraubenschlüssel-Abflachungen versehen, welche gehalten werden können, um das Befestigungselement 20 gegen Verdrehung zu sichern, wenn die Klemmutter 52 angezogen wird. Zusätzlich weist der Mittelbereich 62 eine flache, äussere Oberfläche auf, welche sich an das Verbindungselement 32 anlegt. Wenn die Klemmutter 52 festgezogen ist, ist das Verbindungselement sicher zwischen der Klemmutter und dem vergrösserten Mittelbereich 62 des Befestigungselements 20 eingeklemmt.
  • Obwohl zu berücksichtigen ist, dass das Befestigungselement 20 viele unterschiedliche Konstruktionen aufweisen kann, wird das Befestigungselement 20 vorzugsweise in Übereinstimmung mit dem U.S. Patent Nr. 4,854,311, veröffentlicht am 8. August 1989 mit dem Titel "Bone Screw" (Knochenschraube), konstruiert. Dadurch weist das Befestigungselement 20 dieselbe Konstruktion auf und kooperiert mit einem Rückenwirbel 16 in derselben Art, wie im vorerwähnten U.S. Patent beschrieben ist.
    • Verbindungselement
  • Das Verbindungselement 32 (Fig. 4) ist einstückig aus einem biokompatiblen Material wie rostfreier Stahl gefertigt. Das Verbindungselement 32 weist einen im wesentlichen rechteckigen Montage-Bereich 66 auf, der mit einem Befestigungselement 20 im Eingriff steht. Zusätzlich weist das Verbindungselement 32 einen rechteckigen Block-Bereich 68 auf, welcher integral mit dem Montage-Bereich 66 ausgeformt ist und vorn Montage-Bereich absteht. Der Block-Bereich 68 steht im Eingriff mit einem Stab 26.
  • Die längliche Öffnung 38 ist im Montage-Bereich 66 ausgeformt. Die längliche Öffnung 38 weist eine Länge auf, dargestellt durch den Pfeil 72 in Fig. 4, welche ausreicht, um das Verbindungselement 32 relativ zum Befestigungselement 20 um eine beträchtliche Distanz zu bewegen. Bei einer spezifischen Ausführungsform der Erfindung, war die Länge 72 der Öffnung 38 zweimal so gross wie der Durchmesser des äusseren Endbereichs 40 des Befestigungselements 20. Bei dieser besonderen Ausführungsform der Erfindung übertraf die Länge 72 der Öffnung 38 den Durchmesser des äusseren Endbereichs 40 des Befestigungselements 20 um einen Betrag, der ausreicht, um das Verbindungselement um einen Distanz-Bereich relativ zum Verbindungselement zu bewegen, der grösser war, als die Hälfte des Durchmessers oder der Dicke des Stabs 26. Somit übertrifft die Länge 72 der Öffnung 38 die Summe aus dem Durchmesser des äusseren Endbereichs 40 des Befestigungselements 20 plus der Hälfte des Durchmessers des Stabs 26.
  • Bei dieser besonderen Ausführungsform der Erfindung hatte die längliche Öffnung eine Länge von 9.525mm (0.375 Inch), der äussere Endbereich 40 des Befestigungselements hatte einen Durchmesser von 4.826mm (0.19 Inch) und der Stab hatte einen Durchmesser von 6.35mm (0.25 Inch). Bei dieser Ausführungsform der Erfindung übertraf die Länge 72 der Öffnung 38 die Summe aus dem Aussendurchmesser des äusseren Endbereichs 40 des Befestigungselements 20 (4.826mm = 0.19 Inch) plus einer Hälfte des Durchmessers des Stabs 26 (2.413mm = 0.0125 Inch) um 1.651mm (0.065 Inch). Es dürfte verständlich sein, dass die vorerwähnten, spezifischen Dimensionen für den Schlitz 38, den äusseren Endbereich 40 des Befestigungselements 20 und den Stab 26 bloss zum Zwecke der Klarheit und der Illustration dargelegt wurden. Es ist zu erwägen, dass der äussere Endbereich 40 des Befestigungselements 20, die längliche Öffnung 38 und/oder der Stab 26 in unterschiedlichen Dimensionen für unterschiedliche Ausführungsformen der Erfindung ausgeführt werden. Ferner kann auch die Distanz vom rechteckigen Block-Bereich 68 zu der länglichen Öffnung 38 variiert werden. Auch kann die Breite eines solchen, gestreckten Abschnitts zwischen dem rechteckigen Montage-Bereich 66 und dem rechteckigen Block-Bereich 68 anstelle des rechteckigen Montage-Bereichs 66 oder des rechteckigen Block- Bereichs 68 unterschiedlich sein.
  • Der rechteckige Block-Bereich 68 (Fig.4) des Verbindungselements 32 steht vom Montage-Bereich 66 nach aussen ab und nimmt den Stab 26 auf. Dazu ist der Block-Bereich 68 mit einer Öffnung 36 versehen, durch welche sich der Stab erstreckt. Falls gewünscht, könnte die Öffnung 36 des Block-Bereichs 68 im wesentlichen rund ausgebildet werden. Dennoch weist die Öffnung 36 im hier gezeigten Ausführungsbeispiel der Erfindung eine im wesentlichen ovale Konfiguration auf.
  • Die Öffnung 36 weist einen mit einem relativ grossen Radius versehenen äusseren Bereich 76 und einen mit einem relativ kleinen Radius versehenen inneren Bereich 78 auf. Der mit einem grossen Radius versehene äussere Bereich 76 besitzt einen Radius, der denjenigen des Stabs 26 übertrifft. Dadurch wird dem Verbindungselement 32 ermöglicht, sich axial frei entlang des Stabs 26 zu bewegen, um dem Verbindungselement 32 ein genaues, relatives Ausrichten gegenüber dem Befestigungselement 20 zu ermöglichen. Der kleine Radiusbereich 78 der im wesentlichen ovalen Öffnung 36 weist einen Radius auf, der vorzugsweise geringfügig kleiner ist als der Radius des Stabs 26. Wenn der Gewindestift 46 angezogen wird um den Stab 26 in den inneren Bereich 78 der Öffnung 36 zu drücken, in der Art wie in Fig. 3 gezeigt, wird der Stab dadurch fest und sicher zwischen dem Gewindestift 46 und dem Verbindungselement 32 gehalten.
  • Bei einer spezifischen Ausführungsform der Erfindung hat ein relativ grosser, oberer Bereich 76 einen Radius, dargestellt durch den Pfeil 82 in Fig. 4, von ca. 2.92mm (0.115 Inch) oder einen Durchmesser von 5.84mm (0.23 Inch) . Der innere Bereich 78 der Öffnung 36 hat einen Radius, dargestellt durch den Pfeil 84 in Fig. 4, von ca. 2.52mm (0.099 Inch) oder einen Durchmesser von 5.03rnm (0.188 Inch). In diesem besonderen Ausführungsbeispiel der Erfindung hat der Stab 26 ebenfalls einen Durchmesser von 5.03mm (0.188 Inch).
  • Es dürfte verständlich sein, dass die vorerwähnten, spezifischen Dimensionen für die Bereiche 76 und 78 der Öffnung 36, den Blockabschnitt 68 und den Stab 26 bloss zum Zwecke der Klarheit der Beschreibung dargelegt wurden. Es ist zu erwägen, dass die Öffnung 36 und der Stab 26 falls gewünscht unterschiedlichen Dimensionen aufweisen können. Tatsächlich ist zu berücksichtigen, dass die Öffnung 36 in einer gegenüber der in Fig. 4 dargestellten Ausführung, grundsätzlich unterschiedlichen Form verwirklicht werden könnte. Zusätzlich könnte der Block-Bereich 68 eine unterschiedliche Gestalt aufweisen, um Problemen mit anatomischen Strukturen vorzubeugen.
    • Befestigen der Fixiervorrichtung
  • Die Fixiervorrichtungen 12 und 14 können an einer menschlichen Wirbeläule 10 in jeder von mehreren unterschiedlichen Arten befestigt werden. Obwohl hier nur zwei unterschiedliche Arten beschrieben werden, wie die Fixiervorrichtungen 12 und 14 an der Wirbelsäule befestigt werden, dürfte verständlich sein, dass das jeweils angewandte Verfahren zum Befestigen der Fixiervorrichtungen 12 und 14 an einer Wirbelsäule variiert werden kann, um sich den Bedingungen der Wirbeläule anzupassen und um die Ausrichtung der Fixiervorrichtungen entlang der Wirbelsäule abzustimmen und um das Ausmass, innerhalb welchem die Rückenwirbel 16 relativ zueinander verschoben werden müssen, anzupassen, damit die gewünschte, räumliche Beziehung zwischen den Rückenwirbeln erhalten wird. Daher sollte die nachfolgende Beschreibung von Verfahren zum Befestigen der Fixiervorrichtungen 12 und 14 bloss als Beispiel zweier unterschiedlicher, bevorzugter Befestigungsverfahren betrachtet werden.
  • Wenn die Fixiervorrichtungen 12 und 14 an einer Wirbelsäule 10 befestigt werden müssen (Fig. 1 und 2), wird eine Mehrzahl von Befestigungselementen 20 (Fig. 3) mit den Rückenwirbeln 16 verbunden. Dies wird erreicht, indem die Schraubengänge 58 am inneren Endbereich der Befestigungselemente 20 in die Rückenwirbel eingedreht oder eingeschraubt werden. An Schraubenschlüssel-Abflachungen (nicht eingezeichnet) am äusseren Ende der Befestigungselemente 20 wird dazu ein Drehmoment ausgeübt. Natürlich kann auch, falls gewünscht, ein Drehmoment auf die Schraubenschlüssel-Abflachungen im mittleren Bereich 62 der Befestigungselemente ausgeübt werden&sub0; Nachdem der gewundene Schraubengang 58 am inneren Endbereich eines Befestigungselements 20 einmal in der in Fig. 3 gezeigten Art in das knochige Material eines Rückenwirbels 16 gedreht wurde, ist das Befestigungselement 20 fest mit dem Rückenwirbel 16 verbunden und bewegt sich nicht mehr in Relation zu dem Rückenwirbel.
  • Nachdem die Stäbe 26 in den notwendigen, anatomischen Ebenen in die gewünschte Konfiguration gebogen wurden, wird eine Mehrzahl von Verbindungselementen 32 auf jedem der Stäbe angeordnet, indem die Stäbe durch die Öffnungen 36 im Blockbereich 68 der Verbindungselemente eingeführt werden. Somit erstrecken sich die Stäbe 26 durch die mit einem relativ grossen Radius versehenen äusseren Bereiche 76 der Öffnungen 36, um den Verbindungselementen 32 zu ermöglichen, sich axial frei entlang der Stäbe 26 zu bewegen. Sobald eine mit der Anzahl Rückenwirbel, an welchen die Stäbe 26 angebracht werden müssen, übereinstimmende Anzahl Verbindungslemente 32 auf jedem der Stäbe positioniert sind, werden die Stäbe entlang der Wirbelsäule 10 positioniert, wobei sich die zentralen Längs-Achsen der Stäbe im wesentlichen entlang der zentralen Längs-Achse der Wirbelsäule erstrecken. Dadurch sind die Stäbe 26 im wesentlichen in der in Fig. 1 dargestellten Position in Relation zu der Wirbelsäule angeordnet.
  • Wenn die Stäbe 26 einmal in Relation zu der Wirbelsäule 10 positioniert sind, werden die langgestreckten Öffnungen 38 in den Verbindungselementen 32 in Eingriff mit den äusseren Endbereichen 40 der Verbindungslemente 20 gebracht. Danach werden die Klemmuttern 52 lose auf die äusseren Endbereiche der Befestigungselemente 20 aufgeschraubt, um zu verhindern, dass sich die Verbindungselemente 32 von den äusseren Endbereichen der Befestigungslemente lösen.
  • Der räumliche Abstand zwischen jedem der Stäbe 26 und den zugehörigen Befestigungselementen 20 wird danach justiert, währenddem jedes der Befestigungselemente in Relation zu dem Rückenwirbel 16, an dem es befestigt ist, stationär verharrt. Diese Justierung kann erfolgen, indem der Stab 26 und das Verbindungselement 32 zu einem Befestigungselement 20 hin oder davon weggezogen werden. Dies kann auch dadurch erfolgen, indem ein Befestigungselement 20 und ein Rückenwirbel 16 zu einem Stab 26 hin oder davon weggezogen werden. Natürlich kinnten der Stab 26 und das Befestigungselement 20 simultan und relativ zueinander bewegt werden, um die gewünschte räumliche Beziehung zwischen dem Stab und dem Befestigungslement zu erhalten.
  • Durch das Vorhandensein der langgestreckten Öffnungen 38 kann die Distanz zwischen dem Stab 26 und dem Befestigungselement 20 in einem Bereich verändert werden, der mit der Distanz korrespondiert, um welche die Länge der Öffnung 38 den Durchmesser des äusseren Endbereichs 40 des Befestigungselements 20 übersteigt. Dadurch können der Stab 26 und ein Befestigungselement 20 um eine relativ grosse Distanz auseinander geschoben werden, wie gezeigt in der Fig 5. Danach ist der äussere Endbereich 40 des Befestigungselements 20 gegen das linke Ende der länglichen Öffnung 38 gerichtet, wie in Fig&sub0; 5 gezeigt.
  • In ähnlicher Weise kann die Distanz zwischen dem Stab 26 und dem Befestigungselement 20 relativ klein gemacht werden, wie gezeigt in der Fig. 6. Danach ist der äussere Endbereich 40 des Befestigungselements 20 gegen das rechte Ende der länglichen Öffnung 38 gerichtet, wie in Fig. 6 gezeigt. Natürlich könnte das Befestigungselement 20 an jedem Ort zwischen den linken und rechten Enden der länglichen Öffnung 38 positioniert werden, um den gewünschten Abstand zwischen dem Befestigungselement und dem Stab 26 zu erhalten.
  • Wenn das Befestigungselement 20 und der Stab 26 einmal die gewünschte räumliche Beziehung relativ zueinander eingenommen haben, werden die Klemmuttern 52 angezogen, um den Stab 26 und das Befestigungselement 20 in der gewünschten räumlichen Beziehung zu halten. Wenn ein relativ grosser Abstand zwischen dem Befestigungselement 20 und dem Stab 26 gewünscht war, wie in Fig. 5 gezeigt, wird die Klemmutter 52 mit dem Befestigungselement im linken Endbereich der länglichen Öffnung 38 festgezogen, wie in Fig. 5 gezeigt. In ähnlicher Weise wird, wenn ein relativ kleiner Abstand zwischen dem Stab 26 und dem Befestigungselement 20 gewünscht war, die Klemmutter 52 mit dem Befestigungselement 20 im rechten Endbereich der länglichen Öffnung 38 festgezogen, wie in Fig. 6 gezeigt.
  • Wenn die Klemmuttern 52 einmal festgezogen sind, um eine relative Bewegung der Verbindungselemente 32 gegenüber dem Befestigungselement 20 zu verhindern, werden die Gewindestifte 46 festgezogen, um das Verbindungselement 32 festzuklemmen und eine relative Bewegung gegenüber dem Stab 26 zu verhindern. Das Festziehen der Gewindestifte 46 presst den Stab 26 fest in den relativ engen Durchmesser-Bereich 78 (Fig. 4) der im wesentlichen ovalen Öffnung 36, in der Art, wie in den Fig. 5 und 6 gezeigt. Daraus resultiert, dass das Verbindungselernent 32 festgeklemmt und eine relative Bewegung gegenüber dem Stab 26 verhindert wird.
  • Bei einer alternativen Montage-Methode wird der Stab 26 gedreht, um simultan einen oder mehrere Rückenwirbel relativ zu anderen Rückenwirbeln zu bewegen. Bei der alternativen Montage- Methode sind die Befestigungselemente 20 mit den Rückenwirbeln 16 verbunden, in der Art, wie in Fig. 3 dargestellt. Danach werden die Verbindungselemente 32 in Eingriff mit dem Stab 26 und den Befestigungselementen 20 in der vorgängig beschriebenen Art gebracht.
  • Um einen oder mehrere der Rückenwirbel 16 in Relation zu anderen Rückenwirbeln der Wirbelsäule zu bewegen, werden die dem zu bewegenden Rückenwirbel zugeordneten Klemmuttern 52 angezogen, um das Verbindungselement 32 zur Verhinderung einer relativen Bewegung gegenüber den in den zu bewegenden Rückenwirbeln verankerten Befestigungselementen festzuhalten&sub0; Die Klemmuttern, welche mit Befestigungselementen in anderen Rückenwirbeln der Wirbelsäule 10 verbunden sind, sind nur sehr lose angezogen. Einer der Stäbe 26 wird dann mit einem Schraubenschlüssel, einer Zange oder einem ähnlichen Werkzeug ergriffen und um eine Achse gedreht, welche sich durch einen Abschnitt des Stabs erstreckt.
  • Aufgrund der gebogenen oder nichtlinearen Ausführung des Stabs 26 oder Abschnitten des Stabs bewirkt das Drehen des Stabs um eine Achse, welche sich durch einen Abschnitt des Stabs erstreckt, dass andere Abschnitte des Stabs durch eine Exzenter- Wirkung verschoben werden. Der Abschnitt des Stabs, der durch die Exzenter-Wirkung verschoben wird, steht in Verbindung mit einem oder mehreren Verbindungselementen 32, welche gesichert wurden, indem Klemmuttern 52 der in den Rückenwirbeln 16 eingebrachten Befestigungselemente 20 angezogen wurden. Durch eine Rotation des Stabs 26 wird daher eine seitliche Kraft auf diese Verbindungselemente 32 und Befestigungselemente 20 ausgeübt, um einen oder mehrere der Rückenwirbel 16 relativ zu anderen Rückenwirbeln der Wirbelsäule 10 zu verschieben.
  • Wenn die Rückenwirbel 16 in der Wirbelsäule 10 einmal in die gewünschte räumliche Beziehung gebracht wurden, werden die Klemmuttern 52 angezogen, um die Rückenwirbel am Ort zu halten Es ist zu berücksichtigen, dass es notwendig sein kann, die Klemmuttern 52 derjenigen Rückenwirbel zu lösen, welche durch Rotation des Stabs 26 verschoben wurden, um eine feine Justierung der Position der Rückenwirbel relativ zum Stab zu erreichen&sub4;
    • Zusammenfassung
  • Die vorliegende Erfindung sieht eine neue und verbesserte Vorrichtung sowie ein Verfahren vor, um Wirbelsäulen- und/oder Beckenelemente, wie Rückenwirbel, in einer gewünschten räumlichen Beziehung zu halten. Die Vorrichtung umfasst ein Befestigungselement 20 mit einem mit Gewinde versehenen Endbereich 22, welcher ein Element, wie einen Rückenwirbel, in der Wirbelsäule 10 fixiert. Eine Verbindungsvorrichtung 30 verbindet das Befestigungselement 20 und einen Stab 26, welcher sich entlang der Wirbelsäule 10 erstreckt. Die Verbindungsvorrichtung 30 ist verstellbar, um die Distanz zwischen dem Stab 26 und dem Befestigungselement 20 zu variieren, während das Befestigungselement in Bezug auf den Rückenwirbel 16, mit dem es verbunden ist, ortsfest verharrt.
  • Um den Abstand zwischen dem Stab 26 und Befestigungselementen 20 anpassen zu können, ist in einem Verbindungselement 32, welches den Stab mit dem Befestigungselement verbindet, eine längliche Öffnung 38 eingelassen. Somit können, nachdem das Verbindungselement 32 sowohl mit dem Stab 26 wie auch mit dem Befestigungselement 20 verbunden wurde, der Stab und das Befestigungselement relativ zueinander verschoben werden, währenddem die Verbindung zwischen dem Verbindungslement und beiden, dem Stab und dem Befestigungselement, aufrechterhalten wird. Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung wird die längliche Öffnung 38, welche temporär eine Verschiebung zwischen dem Stab 26 und dem Befestigungselement 20 ermöglicht, vom Befestigungselement durchdrungen. Daher können das Verbindungselement 32 und der Stab 26 zusammen relativ zum Befestigungselement 20 verschoben werden. Falls erwünscht, köönnen die relativen Positionen der Rückenwirbel 16 untereinander schnell eingestellt werden, indem der Stab 26 relativ zu den Verbindungselementen 32 verdreht wird, wobei die Verbindungselemente nur lose mit dem Stab und den Befestigungslementen 20 verbunden sind und entweder keines, eines oder mehrere Verbindungselemente relativ fest mit einem Stab oder mehreren Stäben verbunden ist/sind.

Claims (10)

1. Vorrichtung (12, 14) zum Einsatz im Körper eines Menschen, um Wirbelsäulenelemente (16) in einer gewünschten, räumlichen Beziehung in einer Wirbelsäule (10) zu fixieren, wobei diese genannte Vorrichtung (12, 14) umfasst:
ein längliches Organ (20), welches eine Längsachse und einen sich entlang der Längsachse erstreckenden, ersten Endbereich (22) aufweist, um in einer Öffnung in einem Wirbelsäulenelement der Wirbelsäule (10) aufgenommen zu werden;
ein langgestrecktes Organ (26), welches entlang der Wirbelsäule (10), seitlich einer Linie, welche die Längsachse des genannten, langgestreckten Organs (20) umfasst, positionierbar ist,
ein Verbindungselement (32) zum Verbinden des genannten, länglichen Organs (20) und des genannten, langgestreckten Organs (26), wobei das genannte Verbindungselement (32) einen Bereich (66) mit einer ihn durchdringenden, ersten Öffnung 38 aufweist, wobei die genannte, erste Öffnung (38) eine Länge (72) besitzt, die grösser ist als ihre Breite und wobei die Länge (72) der genannten, ersten Öffnung (38) sich quer zu dem genannten, langgestreckten Organ (26) erstreckt, wenn das genannte Verbindungselement (32) das genannte, längliche Organ (20) und das genannte, langgestreckte Organ (26) verbindet;
erste Befestigungsmittel (44) zum Befestigen des genannten, langgestreckten Organs (26) am genannten Verbindungselement (32); und
zweite Befestigungsmittel (50) zum Befestigen des genanntenm, länglichen Organs (20) am genannten Verbindungselement (32);
dadurch gekennzeichnet, dass
das genannte, langgestreckte Organ (26) einen langgestreckten, mit einer im wesentlichen glatten, peripheren äusseren Oberfläche versehenen Stab (26) umfasst,
dass das genannte, erste Befestigungsmittel (44) Mittel zum Einklemmen der genannten, äusseren Oberfläche des genannten, langgestreckten Stabs (26) umfasst, zum Verhindern einer Bewegung des genannten, langgestreckten Stabs (26) relativ zu genanntem Verbindungselement (32), und
dass die genannten, zweiten Befestigungsmittel (50) einen zweiten, mit einem Gewinde versehenen Endbereich (40), der fest mit dem genannten, länglichen Organ (20) verbunden ist und sich entlang der genannten Längsachse erstreckt, eine Mutter (52), die auf den mit einem Gewinde versehenen Endbereich (40) aufgeschraubt ist, und ein Widerlager (62), das an genanntem, länglichem Organ vorgesehen ist, gegen welches die genannte Mutter (62) das genannte Verbindungselement (32) festklemmt, umfassen, wobei sich der mit einem Gewinde versehene Endbereich (40) durch die genannte Öffnung (38) im genannten Verbindungslement (32) erstreckt und einen Durchmesser aufweist, der kleiner ist als die Länge (72) der genannten ersten Öffnung (38), um ein Verstellen des genannten, langgestreckten Stabs (26) zu dem genannten, länglichen Organ (20) hin oder davon weg zu ermöglichen.
2. Vorrichtung (12, 14) wie definiert in Anspruch 1, in welcher der genannte Bereich (66) des genannten Verbindungselements (32) mit der darin eingelassenen, genannten ersten Öffnung (38) Oberflächenbereiche aufweist, auf welche die genannte Mutter (52) eine Klemmkraft ausübt.
3. Vorrichtung (12, 14) wie definiert in Anspruch 1, in welcher die genannten, ersten Befestigungsmittel (44) zum Befestigen des genannten, langgestreckten Stabs (26) an genanntem Verbindungselement (32) ein mit einem Gewinde versehenes Befestigungselement (46) umfassen.
4. Vorrichtung (12, 14) wie definiert in Anspruch 1, in welcher die genannten, ersten Befestigungsmittel (44) zum Befestigen des genannten, langgestreckten Stabs (26) an genanntem Verbindungselement (32) Mittel, die eine zweite Öffnung (36) in genanntem Verbindungselement bestimmen, und ein mit einem Gewinde versehenes Befestigunsgmittel (46) aufweisen, das den genannten, langgestreckten Stab (26) einklemmt und eine Bewegung des langgestreckten Stabs (26) in der genannten, zweiten Öffnung (36) verhindert
5. Vorrichtung (12, 14) wie dargelegt in Anspruch 4, in welcher der genannte, langgestreckte Stab (26) eine zylindrische, äussere Peripherie aufweist, in welcher die genannten Mittel, die die genannte, zweite Öffnung (36) definieren, erste und zweite Oberflächenmitteln umfassen, wobei die ersten Oberflächenmittel einen ersten, teilweise zylindrischen Bereich (76) der genannten, zweiten Öffnung (36) definieren, mit einem Radius (82), der grösser ist als der Radius des genannten, langgestreckten Stabs (26) und wobei die zweiten Oberflächenmittel einen zweiten, teilweise zylindrischen Bereich (78) der genannten Öffnung (36) definieren, mit einem Radius (84), der kleiner ist als der Radius des genannten, langgestreckten Stabs (26), und in welcher die genannten, ersten Befestigungsmittel (44) zum Sichern des genannten, langgestreckten Stabs (26) in der genannten zweiten Öffnung (36) einen Gewindestift (46) umfassen, der mit dem genannten, langgestreckten Stab (26) in Eingriff bringbar ist, um den genannten, langgestreckten Stab (26) gegen die genannten, zweiten Oberflächenmittel zu drücken.
6. Vorrichtung (12, 14) wie dargelegt in Anspruch 4, in welcher sich die genannte, erste Öffnung (38) in einer ersten Richtung durch das genannte Verbindungselement (32) erstreckt, und in welcher sich die genannte, zweite Öffnung (36) in einer zweiten Richtung, senkrecht zur ersten Richtung, durch das genannte Verbindungselement (32) erstreckt.
7. Vorrichtung (12, 14) wie dargelegt in Anspruch 4, in welcher das genannte, mit einem Gewinde versehene Befestigungsmittel (46) einen Gewindestift (46) umfasst, welcher einen Bereich aufweist, an dem ein Werkzeug zum Drehen des Gewindestifts (46) ansetzbar ist, wobei sich der genannte Bereich des genannten Gewindestifts (46) zum Ansetzen des Werkzeugs in Richtung der Rückseite der Wirbelsäule erstreckt, wenn das genannte Verbindungselement (32) das genannte, längliche Organ (20) und das genannte, langgestreckte Organ (26) verbindet.
8. Vorrichtung (12, 14) wie dargelegt in Anspruch 1, in welcher das genannte Verbindungselement (32) einstückig ist
9. Vorrichtung (12, 14) wie dargelegt in Anspruch 8, in welcher das genannte Verbindungselement (32) L-förmig ausgebildet ist, mit ersten und zweiten, im wesentlichen senkrecht zueinander verlaufenden Schenkeln (66, 68).
10. Vorrichtung (12, 14) wie dargelegt in Anspruch 91 in welcher sich die genannte erste Öffnung (38) in einer ersten Richtung durch den genannten ersten Schenkel erstreckt (66), und in welcher sich eine zweite Öffnung (36) in einer zweiten Richtung, senkrecht zu der genannten ersten Richtung, durch den genannten zweiten Schenkel erstreckt (68).
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