DE69516279T2

DE69516279T2 - Implantat zur intervertebralen fusion

Info

Publication number: DE69516279T2
Application number: DE69516279T
Authority: DE
Inventors: W. Kohrs; W. Stassen; A. Yuan
Original assignee: Zimmer Spine Inc
Current assignee: Zimmer Spine Inc
Priority date: 1994-05-23
Filing date: 1995-02-09
Publication date: 2000-08-10
Anticipated expiration: 2015-02-10
Also published as: JP3509103B2; EP0760639A1; ATE191634T1; HK1004710A1; CA2191089C; NZ281462A; JP2000505313A; AU1841095A; KR100231490B1; AU695466B2; US5609636A; US5658337A; EP0760639B1; WO1995031947A1; ES2144606T3; CA2191089A1; DE69516279D1

Description

1. Technisches Gebiet

Die vorliegende Erfindung betrifft intervertebrale Fusion. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung ein Implantat zur Erleichterung von Fusion zwischen zwei Wirbeln.

2. Beschreibung des Stands der Technik

Rückenschmerzen stellen eine starke Einschränkung des allgemeinen Wohlbefindens dar. Menschen, die an starken Rückenschmerzen leiden, kommen oftmals um den vollen Genuß ihres Lebens, einschließlich Erwerbstätigkeit und Freizeitaktivitäten. Neben den wesentlichen Einbußen, die ein an Rückenschmerzen leidender Mensch hinnehmen muß, entstehen der Gesellschaft auch hohe finanzielle Kosten. Verlorene Arbeitszeit sowie Krankenversicherungskosten wirken sich negativ auf Produktivität aus.
Rückenschmerzen lassen sich oftmals auf erkranktes Bandscheibenmaterial zwischen gegenüberliegenden Wirbeln zurückführen. Wenn Bandscheibenmaterial erkrankt ist, werden die gegenüberliegenden Wirbel zucht ausreichend gestützt.
Zur Bewältigung von durch Bandscheibenerkrankung hervorgerufenen Rückenschmerzen sind im Stand der Technik Operationstechniken zur Fusion der gegenüberliegenden Wirbel entwickelt worden. Solche Techniken beinhalten das Entfernen der beschädigten Bandscheibe und das Auffüllen des Bandscheibenraums mit Knochen. Dies soll zu einem Zusammenwachsen des gefüllten Knochens und einer Verschmelzung mit dem Knochen des gegenüberliegenden Wirbels führen. Wenn der Eingriff erfolgreich war, sind die beiden gegenüberliegenden Wirbel nun starr miteinander verbunden, wodurch eine intervertebrale Instabilität vermieden wird.
Hinsichtlich der Fusion gegenüberliegender Wirbel sind im Stand der Technik Operationstechniken und -vorrichtungen zur Erleichterung der Wirbelkörperfusion sowie zur Gestattung einer Stabilisierung der Wirbel während des Fusionsprozesses entwickelt worden. Dazu sind chirurgische Implantate entwickelt worden.
Ein Beispiel eines chirurgischen Implantats zur Erleichterung von Wirbelkörperfusion wird in dem Michelson am 14.5.1991 erteilten US-Patent Nr. 5,015,247 gezeigt. Michelson verwendet ein zylindrisches Implantat kreisrunden Querschnitts, das über seine Länge einen gleichmäßigen Durchmesser aufweist und das mit einem Außengewinde versehen ist. Das Implantat ist hohl, und durch seine zylindrische Wand sind Löcher ausgebildet. Das Implantat wird in einer vorbereiteten Stelle zwischen den Wirbeln eingesetzt. Die vorbereitete Stelle ist eine durch das Bandscheibenmaterial sowie teilweise durch die Endplatten der gegenüberliegenden Wirbel ausgebildete Bohrung. Das Implantat wird in die Bohrung geschraubt und mit Knochenchips oder dergleichen aufgefüllt.
Ein Implantat gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 ist aus dem Brantigan am 30.5.1989 erteilten US-Patent Nr. 4,834,757 bekannt. Bei der Vorrichtung nach Brantigan, die im folgenden unter Bezugnahme auf Fig. 1B weiter erörtert wird, handelt es sich um einen parallelepipedischen Stopfen, der in einen zwischen gegenüberliegenden Wirbeln ausgebildeten, komplementär geformten Hohlraum gedrückt wird.
Wirbelkörperfusionsvorrichtungen nach dem Stand der Technik sind nicht ohne Probleme. Beispielsweise kann es bei Vorrichtungen nach dem Stand der Technik zu unkontrolliertem Einsinken der Vorrichtung in den Wirbelkörper kommen. Mit Einsinken ist gemeint, daß das Implantat nach seinem Einsetzen zwischen den gegenüberliegenden Wirbeln in den Wirbelkörper wandert. Des weiteren tritt bei vielen Implantaten des Stands der Technik direkte Knochenapposition nur an zwei Flächen auf. Des weiteren kann es beim Einsetzen zu einem unerwünschten Eindringen von Bandscheiben- oder Knorpelmaterial in das Implantat kommen. Bei solchen Vorrichtungen nach dem Stand der Technik kommt in der Regel nur ein minimaler Oberflächenbereich mit den Endplatten der Wirbel in Berührung. Neben dem obigen wird durch die Geometrie solcher Vorrichtungen nach dem Stand der Technik ein enges Plazieren verhindert, wenn zwei Implantate nebeneinander in einem gemeinsamen Bandscheibenraum eingesetzt werden. Eine Vorrichtung nach dem Stand der Technik zur Erhöhung der Implantateinsatzdichte wird in dem Ray am 8.10.1991 erteilten US-Patent Nr. 5,055,104 gezeigt. In diesem Patent handelt es sich bei der Vorrichtung um ein Schraubengewinde. Zwei solche Vorrichtungen werden nebeneinander mit ineinandergreifenden Gewinden eingesetzt.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht in der Bereitstellung eines Implantats zur Verwendung bei Wirbelkörperfusion. Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht in der Bereitstellung eines solchen Implantats mit vermindertem Einsinken.

II. KURZE DARSTELLUNG DER ERFINDUNG

Gemäß der vorliegenden Erfindung werden diese und andere Aufgaben durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils von Anspruch 1 gelöst. Bei einer bevorzugten Ausführungsform erstrecken sich eine erste und eine zweite tragende Oberfläche entlang einer zu der Längsachse des Implantats allgemein parallel verlaufenden Ebene. Die tragenden Oberflächen und Stege sind so dimensioniert, daß die erste und die zweite tragende Oberfläche der Kortikalis gegenüberliegen und daran anstoßen, während sich die Stege in Spongiosa erstrecken.

III. KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Fig. 1 ist eine schematische Ansicht, die zwei durch ein Bandscheibenmaterial getrennte Wirbelkörper zeigt;
Fig. 1A ist eine Endansicht eines einem Wirbel gegenüberliegenden Implantats nach dem Stand der Technik;
Fig. 1B ist eine Endansicht eines anderen einem Wirbel gegenüberliegenden Intervertebralimplantats;
Fig. 1C ist eine als Schnitt dargestellte Seitenansicht eines zwischen zwei Wirbeln aufgenommenen Implantats;
Fig. 2 ist eine perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäßen Implantats von vorne, von rechts und von oben;
Fig. 3 ist ein Aufriß eines Hinterendes des Implantats nach Fig. 2;
Fig. 4 ist eine Ansicht entlang Linie 4-4 in Fig. 3;
Fig. 5 ist eine perspektivische Ansicht des geschnittenen Implantats nach Fig. 4;
Fig. 6 ist eine Seitenansicht des Implantats nach Fig. 2;
Fig. 7 ist eine Ansicht entlang der Linie 7-7 nach Fig. 6;
Fig. 8 ist eine Draufsicht des Implantats nach Fig. 2;
Fig. 9 ist eine vergrößerte Ansicht eines Abschnitts des Ankerteils von Fig. 6;
Fig. 10 ist eine Endansicht zweier Wirbel mit einer dazwischen ausgebildeten Bohrung, die zur Aufnahme des Implantats nach Fig. 2 auseinandergedrehnt sind;
Fig. 11 ist die Ansicht von Fig. 10, wobei das in der Bohrung von Fig. 10 eingesetzte Implantat nach Fig. 2 gezeigt wird;
Fig. 12 ist eine Fig. 11 ähnliche Ansicht, wobei zwei zwischen gegenüberliegenden Wirbeln angeordnete Implantate gezeigt werden;
Fig. 13 ist eine als Schnitt dargestellte Seitenansicht eines zwischen zwei Wirbeln eingesetzten Implantats;
Fig. 14 ist eine schematische Darstellung der Ansicht von Fig. 13, wobei abgerundete Oberflächen des Implantats zur Veranschaulichung stark übertrieben gezeigt werden;
Fig. 15 ist eine perspektivische Ansicht einer alternativen Ausführungsform eines Implantats;
Fig. 16 ist eine Ansicht einer Vorrichtung zum Einsetzen des Implantats in eine Bohrung.

IV. BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM

Nunmehr auf die mehreren Figuren der Zeichnung Bezug nehmend, in denen identische Elemente durchweg die gleichen Bezugszahlen aufweisen, folgt nun eine Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Anfangs auf Fig. 1 Bezug nehmend, ist das Implantat nach der vorliegenden Erfindung zur Verwendung bei der Erleichterung einer Fusion zwischen zwei Wirbeln bestimmt. Fig. 1 zeigt schematisch einen oberen Wirbel 10 und einen unteren Wirbel 12. Die beiden Wirbel 10, 12 sind vertikal aufeinander ausgerichtet und weisen gegenüberliegende Endplatten 10a, 12a auf. Die Endplatten 10a, 12a werden durch eine Bandscheibe 14 getrennt. Die Bandscheibe 14 enthält ein faseriges Innenmaterial 16. Der Umfang der Bandscheibe 14 besteht aus einem faserigen Material, das herkömmlicherweise als Ring 18 bezeichnet wird. Innen bestehen die Wirbel 10, 12 jeweils aus weicher Spongiosa 10b, 12b. An den Endplatten 10a, 12a enthalten die Wirbel 10, 12 harte Kortikalisschichten 10c, 12c. Die Kortikalisschichten weisen gewöhnlich eine Dicke T von ca. 2 mm auf.
Bei der Wirbelkörperfusionsimplantation ist es wünschenswert, eine Bohrung zur Aufnahme des Fusionsimplantats vorzusehen, wobei die Bohrung durch den Bandscheibenraum 14 zwischen den gegenüberliegenden Wirbeln 10, 12 ausgebildet wird und die Bohrung durch die Kortikalis 10c, 12c der Endplatten 10a, 12a schneidet. Infolgedessen liegt die Spongiosa 10b, 12b jedes der Wirbel 10, 12 frei und gegenüber dem Implantat. Ein Freilegen der Spongiosa ist wünschenswert, da eine solche Spongiosa 10b, 12b wesentlich mit Blutgefäßen durchsetzt ist. Das Wachstum der Spongiosa erfolgt am schnellsten, und sie bildet den Knochenwuchs, der die Wirbel 10, 12 nach Beendigung der Wirbelfusionsbehandlung verbindet.
Ein Freilegen der Spongiosa ist zur Erleichterung von Knochenwachstum zwar wünschenswert, durch die Anordnung des Implantats gegenüber der Spongiosa wird aber die Wahrscheinlichkeit eines Einsinkens erhöht, da die Spongiosa relativ weich ist und sich nicht zum Tragen von Gewicht eignet.
Bei der gerade beschriebenen Anatomie sind die Nachteile und Probleme, mit denen die Implantate nach dem Stand der Technik behaftet sind, anhand der Fig. 1A, 1B und 1C am besten verständlich. Fig. 1A zeigt ein Implantat 100', das in einer in einem oberen Wirbel 10' ausgebildeten Bohrung 102' positioniert ist. Zur Veranschaulichung wird in Fig. 1A ein unterer Wirbel nicht gezeigt, aber es versteht sich, daß der untere Wirbel eine ähnliche Bohrung wie der obere Wirbel 10' aufweist. Bei dem in Fig. 1A gezeigten Intervertebralimplantat 100' handelt es sich um ein allgemein zylindrisches, mit einem Gewinde versehenes Implantat, wie zum Beispiel das in dem US-Patent 5,015,247 gezeigte. Die Bohrung 102' ist ein Zylinderbogen, der zur Aufnahme des Implantats 100' dimensioniert ist. Bei einer solchen Ausbildung ist die Kortikalis 10c' der Endplatte 10a' mit abgewinkelten Oberflächen 10d' versehen, die dem Implantat 100' gegenüberliegen. Den Oberflächen 10d' kommt die größte Bedeutung zu, da an dieser Stelle das Implantat 100' an der Kortikalis 10c' anliegt. Leider weisen die Oberflächen 10d' im Vergleich zu der Gesamtfläche des Implantats 100' nur einen kleinen Oberflächenbereich auf. Aufgrund der abgewinkelten Oberflächen 10d' rutscht das Implantat 100' leicht bezüglich der Endplatte 10a'. Wenn es zu einem solchen Rutschen kommt, sinkt das Implantat 100' in die weiche Spongiosa 10b' ein. Durch dieses Einsinken bricht der Bandscheibenraum zusammen und kehrt wieder in seinen präoperativen Zustand zurück.
Fig. 1B zeigt auch eine Querschnittsansicht mit einem Implantat 100", wie zum Beispiel das in dem US-Patent 4,834,757 gezeigte. Das Implantat 100" weist einen im wesentlichen rechteckigen Querschnitt auf. Der Wirbel 10" ist mit einer komplementär geformten Bohrung 102" versehen. Infolgedessen liegt die Kortikalis 10c" der Endplatte 10a" dem Implantat 100" an allgemein vertikalen Oberflächen 10d" gegenüber. In diesem Beispiel stellt die Kortikalis 10c" keine tragende Oberfläche bereit, die einem Wandern des Implantats 100" in die Spongiosa 10b" entgegenwirkt.
Um zu verhindern, daß Implantate zylindrischen oder rechteckigen Querschnitts in die Spongiosa wandern, dimensionieren bestimmte Vorrichtungen nach dem Stand der Technik das Implantat derart, daß es auf den vertikalen Kortikalisoberflächen des Wirbels ruht. Zum Beispiel ist das in Fig. 1C gezeigte Implantat 100''' (das entweder einen kreisrunden oder einen rechteckigen Querschnitt aufweisen kann) zwischen einem oberen Wirbel 10''' und einem unteren Wirbel 12''' positioniert. Jeder der Wirbel 10''', 12''' weist vertikale Außenwände aus Kortikalis 10e''', 12e''' auf. Eine Bohrung 102''' ist zwischen den gegenüberliegenden Wirbeln 10''', 12''' ausgebildet. Die Bohrung ist in Längsrichtung derart bemessen, daß die Enden 100a''' und 100b''' des Implantats 100''' direkt an der Kortikalis 12e''', 10e''' und ihr gegenüber anliegen. Bei diesem Implantationsverfahren überspannt das Implantat 102''' die weiche Spongiosa 10b''', 12b''' vollständig. Bei Betrachtung von Fig. 1C wird der Leser bemerken, daß das Implantat bei Fehlen einer die Wirbel überspannenden Implantatlänge in die weiche Spongiosa einsinkt.
Beispiele für Lehren des Stands der Technik, die Implantate zeigen, die so dimensioniert und positioniert sind, daß sie weiche Spongiosa überspannen und direkt an der Kortikalis anliegen, werden sowohl im US-Patent 4,834,757 als auch im US-Patent 4,743,256 gezeigt. Bei dem Verfahren, bei dem das Implantat so dimensioniert und positioniert wird, daß es die weiche Spongiosa überspannt und direkt an den äußeren Kortikaliswänden der Wirbel anliegt, besteht der Nachteil, daß der Vorgang zur Herstellung der Bohrung zum Einsetzen des Implantats hinsichtlich der Länge der Bohrung genau gesteuert werden muß. Die Kortikalisschicht, an die das Implantat anliegt, ist sehr dünn (ca. 2 Millimeter). Ist die Bohrung zu kurz, liegt das Implantat nicht an der Kortikalis an. Ist die Bohrung zu lang, durchbohrt das Bohrwerkzeug das Ende der Wirbel. Im ersteren Fall kommt es höchstwahrscheinlich zum Einsinken. Der letztere Fall kann sehr gefährlich sein. Ein einen Wirbel durchbohrendes Bohrwerkzeug kann wichtige anatomische Bereiche, wie zum Beispiel das Rückenmark, die Aorta oder dergleichen, durchstechen oder durchtrennen. Eine Beschädigung derartiger anatomischer Bereiche kann schwere Folgen haben (einschließlich Lähmung oder Tod).
Nach der obigen Beschreibung der Implantate nach dem Stand der Technik und der mit ihnen verbundenen Nachteile folgt nun eine Beschreibung eines erfindungsgemäßen Implantats. Es sei darauf hingewiesen, daß das Implantat nach der vorliegenden Erfindung vollständig von der Kortikalis getragen wird, während das Erfordernis einer genau gesteuerten Schnittiefe vermieden wird.
Anfangs auf die Fig. 2 bis 9 Bezug nehmend, wird ein Implantat 100 gemäß der vorliegenden Erfindung gezeigt. Das Implantat 100 enthält einen Körper 20, der einen im wesentlichen quadratischen Querschnitt aufweist. Der Körper erstreckt sich entlang einer Längsachse X-X.
Der Körper 20 enthält eine obere und eine untere tragende Seitenwand 22, 24, die allgemein flach sind. An den tragenden Wänden 22, 24 schließen sich weitere Seitenwände 26, 28 an. Jede der tragenden Wände 22, 24 weist nach außen weisende, tragende Oberflächen 22a, 24a auf. Jede der tragenden Oberflächen 22a, 24a erstreckt sich allgemein parallel zueinander und zu der Längsachse X-X.
Von der Mitte jeder tragenden Wand 22, 24 ragen senkrecht erhabene Stege 30, 32 weg. Jeder der Stege 30, 32 erstreckt sich parallel zur Achse X-X und ragt von dem Körper 20 nach außen. Die Stege 30, 32 sind mittig so an den tragenden Oberflächen 22a, 24a positioniert, daß die tragenden Wände 22, 24 entlang gegenüberliegenden Seiten jedes der erhabenen Stege 30, 32 freiliegen. Die Stege 30, 32 schließen an konkaven Oberflächen 30a, 32a ab.
Der Körper 20 erstreckt sich von einem Vorderende 20a zu einem Hinterende 20b. Zwischen den Enden 20a, 20b sind Seitenwände 26, 28 durch Verstärkungsrippen 36 angefügt (siehe Fig. 4 und 5). Eine Bohrung 40 verläuft axial durch den Körper 20 vollständig durch das Vorderende 20a und das Hinterende 20b. Die Bohrung 40 weist einen allgemein rechteckigen Querschnitt auf, wie am besten in den Fig. 3 und 7 zu sehen.
Mehrere Öffnungen 44 sind vollständig durch die Stege 30, 32 und die tragenden Wände 22, 24 ausgebildet. Die Öffnungen 44 weisen eine Achse Z-Z auf, die senkrecht zu der Längsachse X-X steht. Jede der Öffnungen 44 kommuniziert direkt mit der Bohrung 40.
Die Seitenwände 26, 28 sind konkav und mit durch sie hindurchführenden Öffnungen 46 versehen, die mit der Bohrung 40 kommunizieren. Die Öffnungen 46 erstrecken sich entlang einer Achse Y-Y, die zu den Achsen Z-Z und X-X gegenseitig senkrecht verläuft (siehe Fig. 6 und 7).
An den Schnittkanten zwischen den Wänden 22, 24, 26 und 28 sind mehrere Ankersegmente 50 vorgesehen. Zwischen den Segmenten 50 ist jeweils eine Vertiefung oder eine Aussparung 52 zur Definierung der Ankersegmente 50 ausgebildet. Die Ankersegmente 50 sind Abschnitte eines die Achse X-X umgebenden schraubenförmigen Musters. Wie am besten in Fig. 3 zu sehen, liegen die Vertiefungen 52 auf dem Bogen eines Kreises mit dem Radius R&sub1; von der Achse X-X.
Wie am besten in Fig. 9 zu sehen, weisen die Ankersegmente 50 jeweils einen allgemein quadratischen Querschnitt auf, wobei ein Ende des Ankersegments 50 eine abgewinkelte Oberfläche aufweist, die einen Winkel A&sub1; zu einer parallel zu der Achse X-X verlaufenden Linie bildet und in Richtung des Vorderendes 20a nach unten geneigt ist. Bei einer bevorzugten Ausführungsform beträgt der Winkel A&sub1; 10º.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist die Querschnittsfläche des Implantats über seine gesamte Längsabmessung nicht gleichmäßig. Wie am besten in den Fig. 3 und 8 veranschaulicht, sind die Außenflächen 30a, 32a der Stege 30, 32 und die Seitenwände 26, 28 nach innen abgerundet, wie bei den Radien R&sub2;, R&sub3; gezeigt. Die Vorteile der Radien R&sub2;, R&sub3; werden ausführlicher beschrieben. R&sub3; ist gleich dem Außendurchmesser der Ankersegmente 50. Des weiteren ist das Vorderende 20a mit einem Kegelwinkel A&sub2; ausgebildet (Fig. 6), der bei einer bevorzugten Ausführungsform 10º beträgt.
Wie ausführlicher beschrieben wird, wird das Implantat 100 in eine zwischen zwei Wirbeln ausgebildete Bohrung eingesetzt. Die Ausbildung der Bohrung in Abhängigkeit von der Dimensionierung des Implantats ist aus Gründen, die noch ersichtlich werden, von Bedeutung. Demgemäß werden zur Veranschaulichung einer bevorzugten Ausführungsform die derzeit erwarteten Abmessungen der Implantate 100 gegeben. Es versteht sich, daß verschiedene Größen des Implantats 100 erhältlich sein werden, um Patienten unterschiedlicher Größe und verschiedenen Wirbelsäulenbereichen Rechnung zu tragen.
1. Länge des Implantats L (Fig. 4): 28 Millimeter;
2. Größe der Öffnungen 44 (L&sub1; · W&sub1;, siehe Fig. 8): 0,416 Zoll mal 0,216 Zoll;
3. Größe der Öffnungen 46 (L&sub2; · W&sub2;, siehe Fig. 6): 0,416 Zoll mal 0,150 Zoll;
4. Radius R&sub1; (Fig. 3) von der Achse X-X zu den Vertiefungen 52: 7,5 Millimeter;
5. Größe des Querschnitts der Bohrung 40 (W&sub3; · L&sub3;): 7 Millimeter mal 8 Millimeter;
6. Breite (W&sub4;, siehe Fig. 3) der Stege 30, 32: 7 Millimeter;
7. Höhe (H&sub1;, siehe Fig. 3) der Stege 30, 32: 1 Millimeter;
8. Höhe (H&sub2;, Fig. 3) des konvexen Bereichs der Seitenwände 26, 28: 8 Millimeter;
9. Dicke (T&sub1;, Fig. 3) der tragenden Wände 22, 24: 2 Millimeter;
10. Abstand (P, Fig. 9) der Ankersegmente 50: 2,3 Millimeter;
11. Dicke (T&sub2;, Fig. 9) der Ankersegmente 50: 1 Millimeter;
12. Radius R&sub2;, (Fig. 8): 190 mm; und
13. Radius R&sub3; (Fig. 3): 8,75 mm.
Hinsichtlich des Einsetzens des Implantats 100 zwischen die Wirbel 10, 12 soll nun Fig. 10 betrachtet werden. Die Wirbel 10, 12 sind zur Dehnung des Rings 18 auseinandergezogen. Eine Bohrung 102 ist so ausgebildet, daß ihre zylindrische Achse parallel zu den Endplatten 10a, 12a verläuft und zwischen diesen mittig positioniert ist. Die Bohrung 102 ist so dimensioniert, daß ihr Radius R&sub9; gleich dem Radius (R&sub1;) des Implantats 100 (wie in Fig. 3 gezeigt) zu den Vertiefungen 52 ist. Das Implantat 100 und die Bohrung 102 sind so dimensioniert, daß der Radius R&sub9; durch die Kortikalisschichten 10c, 12c verläuft, ohne tief in die weiche Spongiosa 10b, 12b einzudringen.
Aus später ersichtlich werdenden Gründen muß die Bohrung 102 genau dimensioniert und präzise positioniert sein, mit mittig zwischen und parallel zu den Endplatten 10a, 12a verlaufender Achse der Bohrung 102. Ein chirurgisches Verfahren und ein chirurgischer Instrumentensatz zur Erzielung einer solchen genauen Ausbildung einer Bohrung zwischen Wirbeln ist Gegenstand der eigenen, gleichzeitig anhängigen US- Patentanmeldung mit der lfd. Nr. 08/015,863, die am 10.2.1993 eingereicht wurde.
Nach einer derartigen Ausbildung der Bohrung 102 wird das Implantat 100 in die Bohrung 102 eingesetzt, wobei zunächst das Vorderende 20a darin eingeführt wird. Das Implantat 100 wird um seine Achse X-X gedreht, um es in die Bohrung 102 in die in Fig. 13 gezeigte Position vorzurücken. Als Alternative dazu, kann das Implantat 100, anstatt gedreht zu werden, durch Schlagen axial entlang seiner Achse X-X getrieben werden. Das Implantat 100 wird so positioniert, daß nach vollständigem Einsetzen in die Bohrung 102 die Öffnungen 44 zu der weichen Spongiosa 10b, 12b gerichtet sind. Die Öffnungen 46 sind zu dem vorher durch das entfernte Bandscheibenmaterial 16 eingenommenen Raum gerichtet.
Da der Radius RB der Bohrung gleich dem Radius R&sub1; der Vertiefungen 52 ausgewählt wurde, liegen die tragenden Oberflächen 22a, 24a nach dem Einsetzen des Implantats direkt gegenüber der Kortikalisschicht 10c, 12c der Endplatten 10a, 12a (siehe Fig. 11) und an dieser an. Des weiteren ragen die Stege 30, 32 bei der gerade beschriebenen relativen Dimensionierung der Bohrung 102 über die Kortikalisschicht 20c, 12c hinaus und in die weiche Spongiosa 10b, 12b. Bei dieser Ausführung und Positionierung des Implantats 100 kann ein Chirurg Knochenchips innerhalb der Bohrung 40 anordnen. Demgemäß wird der Knochen 10b, 12b durch eine durch die fluchtenden Öffnungen 44 und die Bohrung 40 gebildete Knochensäule zusammengeschmolzen. Die Belastung der Oberflächen 22a, 24a an der Kortikalis 10c, 12c verhindert ein Einsinken des Implantats 100 in die Spongiosa 10b, 12b. Die tragenden Oberflächen 22a, 24a erstrecken sich parallel zu dem Implantat 100 im Gegensatz zu derzeitigen Vorrichtungen, bei denen eine abgerundete Oberfläche das Implantat 100 in einem Winkel berührt (zum Beispiel US-Patent Nr. 5,015,247), oder rechteckigen Vorrichtungen, bei denen außer an den äußeren Enden des Implantats keine Endplattenberührung vorliegt (zum Beispiel US-Patent Nr. 4,834,757). Des weiteren weist das vorliegende Implantat 100 Stege 30, 32 ohne Gewinde auf, die durch die Endplatte 10a, 12a ragen und die Spongiosa 10b, 12b direkt berühren. Der Oberflächenbereich der Öffnungen 44 ist so groß wie möglich ausgeführt, während sie eine konstruktive Stabilität bezüglich des Implantats 100 gestatten, um maximale Porosität für das Spongiosawachstum durch das Implantat 100 bereitzustellen.
In Fig. 11 wird ein einzelnes, eingesetztes Implantat 100 gezeigt. Bei vielen Anwendungen (insbesondere in der Lendengegend der Wirbelsäule) werden zwei in paralleler Ausrichtung angeordnete Implantate bevorzugt. Eine derartige Positionierung wird in Fig. 12 gezeigt. Des weiteren geht aus Fig. 12 hervor, daß die Implantate 100 nahe beieinander angeordnet sind. Die große Nähe wird durch die konkaven Seitenwände 26, 28 erreicht.
Normalerweise können bei konvexen Seitenwänden, wie zum Beispiel die in dem US-Patent Nr. 5,015,247 gezeigten, Implantate nicht so eingesetzt werden, daß sich ihre Achse nahe beieinander befinden. Des weiteren kann bei mit einem Gewinde versehenen konvexen Seitenwänden bei den Implantaten nach dem US- Patent Nr. 5,015,247 nicht gestattet werden, daß sie sich berühren. Wenn das einzusetzende zweite Implantat das zuvor eingesetzte erste Implantat berührt, kann das zweite Implantat bei seinem Vorrücken ein Losschrauben des ersten Implantats verursachen. Dadurch entsteht eine potentiell gefährliche Situation, wobei das zuerst eingesetzte Implantat unbeabsichtigt in ein wichtiges Gefäß oder das Rückenmark losgeschraubt werden kann. Infolgedessen kann in bestimmten Bereichen der Wirbelsäule nur ein Implantat eingesetzt werden, obwohl sonst zwei wünschenswert wären.
Mit den konkaven Seitenwänden 26, 28 können die vorliegenden Implantate dichter beieinander eingesetzt werden, wodurch die Wahrscheinlichkeit erhöht wird, daß in jeder Bandscheibenhöhe zwei Implantate verwendet werden können.
Bei der Ausführungsform nach Fig. 12 sind Knochenstifte 200 zwischen beiden Implantaten 100 positioniert und liegen den Seitenwänden 26, 28 des Implantats 100 an seinen beiden Seiten gegenüber. Die Stifte weisen konvexe, genaue Außenflächen 202 auf, die konformal mit den konkaven Flächen der Seitenwände 26, 28 ausgebildet sind. Die Knochenstifte 200 werden so an den äußeren Seitenwänden angeordnet, daß alle Öffnungen 46 einem Knochenstift 200 direkt gegenüberstehen. Bei dieser Anwendung wird Bandscheibenmaterial 16 durch die Knochenstifte 200 daran gehindert, in das Innere der Implantate 100 einzudringen und das Knochenwachstum durch die Implantate 100 hindurch zu behindern. Des weiteren verschmilzt der Knochenwuchs durch die Öffnungen 44 mit dem Knochenwuchs durch die Öffnungen 46 und verschmilzt mit den Knochenstiften 200. Demgemäß wird die Verbindung zwischen den Wirbeln 10, 12 verbessert, da die Implantate 100 jeweils miteinander verbunden sind.
Fig. 14 stellt den Wert des ungleichmäßigen Querschnitts des Implantats 100 dar. Die Einsenkung R&sub2; (die in Fig. 14 zur Veranschaulichung übertrieben gezeigt wird) in beiden Oberflächen 30a, 32a und den Seitenwänden 26, 28 verhindert nämlich eine Bewegung des Implantats 100 entlang seiner Achse X-X nach Erreichen des Knochenwachstums.
Wenn der Chirurg bevorzugt, keine Knochenstifte 200 auf die in Fig. 12 gezeigte Weise zu verwenden, ist es wünschenswert, daß die Seitenwandöffnungen 46 nicht Bandscheibenmaterial gegenüberliegen, um zu verhindern, daß Bandscheibenmaterial in das Implantat 100 eindringt und das Knochenwachstum durch das Implantat 100 behindert. Demgemäß zeigt Fig. 15 ein Implantat 100a gemäß einer anderen Ausführungsform, bei dem die Seitenwände 28a, 26a einteilig sind und keine Öffnungen 46 aufweisen. Demgemäß besteht zwischen dem Bandscheibenmaterial und dem Inneren des Implantats 100a keine direkte Verbindung.
Fig. 16 zeigt eine Einführungsvorrichtung 300 zum Einführen des Implantats 100. Das Einführungswerkzeug 300 enthält vier Zungen 300a- 300d. Die Zungen 300a-300d bedecken die Öffnungen 44, 46, wobei die dickeren Zungen 300d, 300b konvexe Innenflächen 301 aufweisen, die so dimensioniert sind, daß sie mit den konkaven Seitenwänden 26, 28 komplementär zusammenpassen. Des weiteren weisen die dünneren Zungen 300a, 300c konvexe Flächen 302 auf, die so dimensioniert sind, daß sie mit den konkaven Oberflächen 30a, 32a der Stege 30, 32 zusammenpassen. Die Einführungseinrichtung 300 bedeckt die Öffnungen 44, 46 während des Einführens des Implantats 100, um zu verhindern, daß Bandscheibenmaterial und andere Trümmerteilchen in die Bohrung 40 des Implantats 100 eindringen. Des weiteren bilden die Außenflächen 304a- 304d jeder der Zungen allgemein den Bogen eines Zylinders, so daß das Implantat 100 in der Einführungsvorrichtung 300 eine zylindrische Oberfläche bildet, die ein Einsetzen des nichtzylindrischen Implantats 100 in eine runde Bohrung 102 gestattet. Ein Griff 306 verbindet die Zungen und gestattet ein Drehen oder axiales Treiben der Vorrichtung 300.
Wie gezeigt, ist es wünschenswert, daß die Öffnungen 44 einen größtmöglichen Oberflächenbereich aufweisen, um die Oberflächenporosität des Implantats 100 zu vergrößern. Es hat sich durch Tierstudien und klinische Erfahrung am Menschen herausgestellt, daß die Wahrscheinlichkeit eines erfolgreichen Knocheneinwachsens in das Implantat 100 umso größer ist, je größer die Oberflächenporosität ist.
Die vorliegende Erfindung verwendet die in den Endplatten 10a, 12a eingebetteten Ankersegmente 50 zum Festhalten des Implantats 100. Da die Endplatten 10a, 12a aus Kortikalis 10a, 12a gebildet sind, stellen die eingebetteten Ankersegmente 50 in den Endplatten 10a, 12a eine bedeutende Kraft gegen unbeabsichtigte Bewegung des Implantats 100 bereit. Des weiteren gestatten die Ankersegmente 50 entweder ein Einschrauben des Implantats 100, indem es um seine Achse X-X gedreht wird, oder ein Einsetzen, indem das Implantat 100 und die Vorrichtung 300 mit einem Hammer oder dergleichen entlang seiner Achse X-X getrieben werden. Das einen quadratischen Querschnitt aufweisende Ankersegment 50 ist konisch zulaufend (bei A&sub1;), um einem Heraustreiben entgegenzuwirken.
Nach der so erfolgten Beschreibung der vorliegenden Erfindung anhand einer bevorzugten Ausführungsform versteht sich, daß der Schutzbereich der hier beigefügten Ansprüche auch Äquivalente der offenbarten Konzepte, wie sie für Fachleute leicht ersichtlich sind, umfassen soll.

Claims

1. Ein Implantat (100, 100a) das eingesetzt wird, um eine intervertebrale Fusion zwischen gegenüberliegenden Wirbeln (10, 12) zu ermöglichen, wobei das Implantat einen Implantatkörper (20) mit folgenden Merkmalen umfaßt:

- eine Längsachse (X-X),

- mindestens zwei gegenüberliegende tragende Seitenwände (22, 24) auf gegenüberliegenden Seiten der Längsachse,

- kommunizierende Öffnungen (44), die in jeder der tragenden Seitenwände angeordnet sind,

- vier geradlinige Ecken, die in streng paralleler Anordnung voneinander beabstandet sind, und

- eine Vielzahl linear angeordnete, von einer Vielzahl von Vertiefungen (52) getrennter Ankersegmente (50) an jeder der vier geradlinigen Ecken,

dadurch gekennzeichnet, daß

die Ankersegmente aller geradlinigen Ecken ein Schraubgewindemuster definieren, das von Flächen ohne Gewinde an den Seitenflächen des Körpers unterbrochen wird, während Teile der vier geradlinigen Ecken einen Abschnitt der beiden tragenden Seitenwände mit einer ersten tragenden Oberfläche (22a) und einer zweiten tragenden Oberfläche (24a) bilden, wobei ein erster Steg (30) von der ersten tragenden Oberfläche (22a) und ein zweiter Steg (32) von der zweiten Oberfläche (24a) aus verläuft, die in den beiden gegenüberliegenden tragenden Seitenwänden angeordneten Öffnungen (44) die Stege durchbrechen und mit einer Bohrung (40) innerhalb des Implantatkörpers kommunizieren.

2. Ein Implantat (100, 100a) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste tragende Oberfläche (22a) und die zweite tragende Oberfläche (24a) im wesentlichen parallel zueinander verlaufen.

3. Ein Implantat (100, 100a) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden gegenüberliegenden tragenden Seitenwände (22, 24) durch zwei weitere Seitenwände (26, 28; 26a, 28a) verbunden sind, die zwischen den geradlinigen Ecken verlaufen.

4. Ein Implantat (100, 100a) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die weiteren Seitenwände (26, 28; 26a, 28a) entlang ihrer Längsachsen konkav sind.

5. Ein Implantat (100, 100a) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die weiteren Seitenwände (26, 28 26a, 28a) entlang der Längsachse (X-X) des Implantats gerundet sind.

6. Ein Implantat (100) nach einem der Ansprüche 3 bis 5, gekennzeichnet durch Öffnungen (46), die durch die weiteren Seitenwände (26, 28) hindurch gebildet sind und mit Bohrung (40) kommunizieren.

7. Ein Implantat (100a) nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die weiteren Seitenwände (26a, 28a) in ihrem gesamten Oberflächenbereich einteilig sind.

8. Ein Implantat (100, 100a) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Implantat für die Plazierung innerhalb einer sich zwischen den Wirbeln (10, 12) befindenden Bohrung (102) ausgewählt wird, wobei die Bohrung einen vorab festgelegten Radius (Rb) hat und die Ankersegmente (50) und Vertiefungen (52) genau so dimensioniert sind, daß eine Radiuslinie (R1) von der Längsachse (X-X) zu den Vertiefungen im wesentlichen dem Radius der Bohrung entspricht.

9. Ein Implantat (100, 100a) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Implantat ein Vorderende (20a) mit einer Verjüngung (A2) aufweist, wobei die Querschnittsfläche des Implantats am Vorderende kleiner ist als die vom Vorderende entfernte Querschnittsfläche des Implantats.

10. Ein Implantat (100, 100a) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß es eine Vorrichtung (300) beinhaltet, die das Einführen des Implantats erleichtert, wobei die Vorrichtung so dimensionierte Zungen (300a-300d) hat, daß sie das Implantat an dessen Seiten zwischen den geradlinigen Ecken greift.

11. Ein Implantat (100, 100a) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Seitenwand (22, 24, 26, 28) mehr als eine Öffnung (44, 46) aufweist, wobei zwei Öffnungen durch einen verbleibenden Teil der entsprechenden Seitenwand (22, 24, 26, 28) getrennt sind.