DE69836834T2

DE69836834T2 - Translations- und rotations-bewegung erlaubendes künstliches zwischenwirbelgelenk

Info

Publication number: DE69836834T2
Application number: DE69836834T
Authority: DE
Inventors: Steven S. Oldbury-on-Severn Bristol GILL; Colin Walker; James Cordova VAN HOECK; Larry Memphis GAUSE
Original assignee: Warsaw Orthopedic Inc
Current assignee: Warsaw Orthopedic Inc
Priority date: 1998-10-22
Filing date: 1998-10-22
Publication date: 2007-09-20
Anticipated expiration: 2018-10-23
Also published as: DE69836834D1; EP1124508A1; EP1459712A3; ATE475379T1; ATE349982T1; DE69841790D1; EP1459712B1; JP2002508679A; WO2000023015A8; ES2280106T3; EP1459712A2; AU1116799A; JP4047937B2; EP1124508B1; EP1124508B8; WO2000023015A1

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft eine künstliches Zwischenwirbelgelenk und insbesondere eine Anordnung, die an Stelle von degeneriertem oder fehlendem Bandscheibengewebe implantiert wird, sowie Werkzeuge und Verfahren zum Implantieren derselben.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Beim Behandeln von Krankheiten, Verletzungen oder Verformungen an Wirbelsäulensegmenten (einschl. zweier benachbarter Wirbel und des Gewebes bzw. Bandscheibenraums zwischen ihnen) und insbesondere des Bandscheibengewebes ist seit Langem bekannt, die degenerierte, gerissene oder ansonsten versagende Bandscheibe ganz oder teilweise zu entfernen. Wird das Gewebe der Zwischenwirbelscheibe entfernt oder fehlt es aus dem betroffenen Bewegungssegment, sind Korrekturmaßnahmen angezeigt, um den Sollabstand der Wirbel zu gewährleisten, die vorher vom entfernten Scheibengewebe beabstandet gehalten wurden. Gemeinhin werden die zwei Wirbel mit transplantiertem Knochengewebe, einem künstlichen Fusionselement oder anderen Mitteln oder Vorrichtungen verbunden. Das Verbinden bnachbarter Wirbel ist eine Prozedur, die in den USA und Kanada jedes Jahr zehntausendfach durchgeführt wird.
Bei den mit der Wirbelsäule befassten Medizinern wächst jedoch die Sorge, dass die biomechanische Steife der Zwischenwirbelfusion benachbarte Bewe gungssegmente für ein schnelles Degenerieren prädisponiert. Vergl. bspw. B. H. Cummings, j. T. Robertson und S. S. Gill, Surgical Experience With An Implanted Artificial Cervical Joint, J. Neurosurg. 88:943–948, 1998. Bspw. können eine Bandscheibenresektion und die nachfolgende Fusion der C3-C4-Wirbel ein Degenerieren der C2-C3- und C4-C5-Segmente beschleunigen. Die Spinalfusion verhindert, dass die verbundenen Wirbel sich rotatorisch oder translatorisch zueinander bewegen, wie es natürliches Bandscheibengewebe erlauben würde. Diese mangelnde Beweglichkeit kann die Belastung benachbarter spinaler Bewegungssegmente erhöhen. Die Nachsorge von Patienten nach einer erfolgreichen Wirbelfusion kann eine Inzidenz von Erkrankungen der Nachbarsegmente bis zu 20% erbringen und es liegen Hinweise vor, dass 50% aller Fusionspatienten weiterhin über Schmerzen klagen. Es sind mehrere Zustände an Spinalsegmenten neben eine Spinalfusionsstelle gefunden worden, einschl. Bandscheibendegeneration und -hernien, Instabilität, Spinalstenose, Spondolyse und Facettengelenkarthritis. Folglich erfordern zahlreich Patienten als Ergebnis einer Spinalfusion u.U. eine zusätzliche Bandscheibenentfernung und/oder -fusion. Alternativen zur Fusion spinaler Bewegungssegmente sind daher in sich vorteilhaft.
Man hat mehrere, unterschiedlich geartete Zwischenwirbel-Arthroplastievorrichtungen vorgeschlagen, um einen Kollaps des Raums zwischen benachbarten Wirbeln zu verhindern, Schmerz abzuschwächen und die Stabilität und den Rotationsbereich zwischen den Wirbeln zu erhalten. Bspw. die US-PS 5 755 796 offenbart eine Prothese zum Implantieren in den Raum zwischen benachbarten Wirbeln. Die Prothese hat zwei Elemente, von denen eines an den Wirbel über und das andere an den Wirbel unter dem Wirbelzwischenraum angesetzt wird. Das untere Element weist einen hohlen Kastenrahmen mit einem inneren sphärischen Sitz und das obere Element einen sphärisch gestalteten Kopf auf, der in den sphärischen Sitz passt. Die US-PS 5 556 431 offenbart eine dreiteilige Zwischenwirbel-Endoprothese, bei der zwei Platten jeweils mit einer Höhlung in einer Seite an benachbarten Wirbeln so befestigt sind, dass die beiden Höhlungen einander über den Wirbelzwischen raum zugewandt sind. Das dritte Element ist ein Kern mit beiderseits auswärts gerundeten Oberflächen, die in die Höhlungen der Wirbelplatten passen. Entsprechend offenbart die US-PS 5 684 296 eine Prothese mit zwei L-förmigen Elementen jeweils mit gekrümmten Bereichen, zwischen die ein elastischer Scheibenkörper eingelegt wird.
Die US-Patente 5 782 832 unbd 5 683 465 offenbaren Implantate mit zwei Plattenelementen, die an benachbarten Wirbeln im Wirbelzwischenraum verankert werden. In der US-PS 5 782 832 hat das obere Plattenelement eine gerundete Unterseite und das untere Plattenelement eine gehöhlte Oberseite, die sich an das obere Plattenelement von unten anlegt und eine Rotation ermöglicht. In der US-PS 5 683 465 sind die Plattenelemente kugelgelenkartig ineinanderrastbar, so dass eine Rotation möglich ist. Auch andere Bandscheibenprothesen sind bekannt. Bei einigen handelt es sich um Verbundteile mit Metall- und Gummi- bzw. Kunststoffeinsätzen, die die Eigenschaften und das Einsatzverhalten der Bandscheiben beim Getrennthalten und der Bewegung benachbarter Wirbel reproduzieren sollen. Andere Konstruktionen sind ihrem Wesen nach eher mechanisch und weisen Federn oder andere Dämpfungsmechanismen auf, die das Verhalten einer normalen Bandscheibe ebenfalls annähern sollen.
Bei der normalen Bewegung der Wirbel relativ zueinander treten Rotations- und Translationskomponenten auf, die von der Gestalt und Größe der Wirbel sowie der relativen Lage der Wirbelgelenke (Zervikalwirbelsäule), der Orientierung der Facettengelenke und dem Bänderapparat abhängen. Im Prinzip ist die Rotationsachse für jeweils zwei Wirbel einmalig und verschiebt sich (translatorisch) bei der Biegung oder Streckung.
Aus dem Stand der Technik sind Bandscheibenprothesen bzw. Gelenke bekannt, die eine feste Rotationsachse vorgeben, die keine Translation zulässt, so dass eine Normalbewegung verhindert ist und die Prothesen zum Blockieren neigen. Letzteres kann die Prothese überlasten, so dass sie verschleißen oder brechen oder auf nebenliegende Bewegungssegmente übertragen werden, die Schmerzen hervorrufen und/oder eine Degeneration beschleunigen. Die EP 0 699 426 offenbart eine solche Prothese, die nur eine Rotation zulässt.
Weiterhin sind viele bekannte Vorrichtungen relativ schwer zu implantieren. Die meisten sollen über integrale Anker an eine Wirbelfläche angesetzt werden, die dem Zwischenwirbelraum zugewandt ist. Um eine solche Vorrichtung zu implantieren, müssen die benachbarten Wirbel erheblich weiter aufgespreizt werden als ihr normaler Abstand, damit die Prothese zwischen sie eingebracht und die Anker sich in ihre Wirbel einführen lassen. Eine solche Operation bringt die Gefahr von Verletzungen der Wirbel selbst in Folge von Platzierungsfehlern oder eines Zerkratzens durch die Anker sowie auch anderer Gewebe mit sich, weil die Wirbel über ihren normalen Abstand hinaus aufgespreizt werden müssen.
Es besteht also weiterer Bedarf an einer Zwischenwirbelprothese, die eine Translation wie auch eine Rotation zwischen den Wirbeln, in die sie implantiert ist, zulässt und sich problemlos in einen Wirbelzwischenraum einbringen lässt. Es besteht auch Bedarf an einem Verfahren und der zugehörigen Instrumentierung zum Implantieren einer solchen Zwischenwirbelprothese.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung ist gerichtet auf eine Zwischenwirbel-Gelenkprothese mit einer Kugelkomponente, die an einen ersten Wirbel ansetzbar ist, und einer Pfannenkomponente, die an einen zweiten Wirbel ansetzbar ist, der an den ersten Wirbel angrenzt. Die Pfannenkomponente weist eine allgemein konkave Oberfläche mit einem im wesentlichen flachen Bereich auf. An die zugehörigen Wirbel angesetzt sitzen die Kugel- und die Pfannenkomponente in der Art eines Kugelgelenks ineinander, das eine Translation und Rotation der Komponenten relativ zueinander zulässt. Sowohl die Kugel- als auch die Pfannenkomponente weisen jeweils an einem Ende einen Flansch auf, mit dem sie an einen Wirbel ansetzbar sind.
Die Kugelkomponente hat einen im wesentlichen kugelförmigen konvexen Bereich, der an einem im wesentlichen kugelförmigen konkaven Bereich der Pfannenkomponente anliegt, der ebenfalls einen flachen Bereich hat. In einer Ausführungsform enthalten die Flansche der Komponenten Löcher, durch die Knochenschrauben einführbar sind, um die Komponenten an ihren Wirbeln festzulegen. Die Flansche können der allgemeinen Gestalt des menschlichen Wirbels angepasst sein.
Indem sie zulässt, dass sich die Kugel- in der Pfannenkomponente verschiebt bzw. translatorisch bewegt, ermöglicht die vorliegende Erfindung, dass sowohl die Rotationsachse als auch die Weite der Translation im Gelenk innerhalb eines akzeptablen Bereichs von den im Bewegungssegment herrschenden anatomischen Bedingungen bestimmt werden.
Die Erfindung sieht weiterhin ein Werkzeug zum Implantieren einer Zwischenwirbel-Gelenkprothese vor, das einen langgestreckten Griffteil und einen an einer Prothese angreifenden Teil aufweist, der seinerseits Elemente hat die einen oder mehrere Teile der Zwischenwirbel-Gelenkprothese halten. In einer Ausführungsform weist der an der Prothese angreifende Werkzeugteil einen mittigen Flansch und/oder eine solche Fläche auf, der/die so gestaltet ist, dass die Zwischenwirbel-Gelenkprothese bzw. deren Teile in einer vorbestimmten Ausrichtung bzw. räumlichen Zuordnung gehalten werden. Enthält die Zwischenwirbel-Gelenkprothese Öffnungen zur Aufnahme von Knochenschrauben, weist vorzugsweise der an der Prothese angreifende Werkzeugteil ebenfalls Öffnungen zum Bohren von Löchern für Knochenschrauben und/oder zum Halten der Prothese am Werkzeug auf.
Die vorliegende Erfindung umfasst auch ein Verfahren zum Implantieren einer zweiteiligen Zwischenwirbel-Gelenkprothese, bei der man die Prothesenteile in eine vorbestimmte räumliche Zuordnung bringt, Teile in den Raum zwischen zwei benachbarten Wirbeln einbringt derart, dass einer der Prothesenteile an einem der Wirbel und der andere Prothesenteil am anderen Wirbel anliegt und die vorbestimmte räumliche Zuordnung der Prothesenteile erhalten bleibt, und dann die Teile an den zugehörigen Wirbeln festlegt. Nach bestimmten Ausführungsformen des Verfahrens werden die Teile in einer bestimmten Orientierung relativ zueinander mit einem Einsetzwerkzeug verbunden, wird das Einsetzwerkzeug in den Körper eingeführt, so dass die beiden Prothesenteile sich jeweils teilweise in einen Raum zwischen benachbarten Wirbeln befinden, und werden die Prothesenteile an einem zugehörigen Wirbel festgelegt. Nach einer bevorzugten Ausführungsform des Festlegeschritts werden durch Öffnungen in den Prothesenteilen und im Einsetzwerkzeug Löcher in die Wirbel gebohrt und Schrauben durch diese Öffnungen in den Knochen geschraubt.
Die vorliegende Erfindung stellt eine Zwischenwirbel-Gelenkprothese sowie Werkzeuge und ein Verfahren zu deren Implantation bereit, die einen normalen Translations- und Rotationsbereich zwischen den benachbarten Wirbeln ermöglicht, an denen die Prothese befestigt ist. Die Prothese ist mittels ihrer Flansche problemlos zu implantieren, so dass die Notwendigkeit eines Aufweitens des Wirbelzwischenraums entfällt. Die Zwischenwirbel-Gelenkprothese wird in einer vorbestimmten Ausrichtung der Prothese bzw. einer vorbestimmten räumlichen Zuordnung ihrer Komponenten implantiert, so dass die Notwendigkeit einer In-vivo-Justage entfällt. Weiterhin hat die erfindungsgemäße Prothese ein flaches Profil sowie eine minimale Teilezahl. Diese und andere Vorteile ergeben sich für den Fachmann aus den Zeichnungen sowie der folgenden ausführlichen Beschreibung.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist ein Teilschnitt einer seitlichen Ansicht einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Prothese zwischen benachbarten Wirbeln, die im Schnitt gezeigt sind;
1a ist ein Schnitt durch die in 1 gezeigte Ausführungsform der Prothese;
2 ist eine Vorderansicht einer Ausführungsform der Kugelkomponente der Prothese in 1;
3 ist ein Schnitt durch die Kugelkomponente der 2 aus der Ebene 3-3 in Pfeilrichtung gesehen;
4 ist ein Schnitt durch die Kugelkomponente der 2 aus der Ebene 4-4 in Pfeilrichtung gesehen;
5 zeigt als Perspektive eine Ausführungsform der Pfannenkomponente der Prothese der 1;
6 ist eine Vorderansicht einer Ausführungsform der Pfannenkomponente der Prothese der 1;
7 ist ein Schnitt durch die Pfannenkomponente der 5 aus der Ebene 7-7 der 6 in Pfeilrichtung gesehen;
8 ist ein Schnitt durch die Pfannenkomponente der 5 aus der Ebene 8-8 in 6 in Pfeilrichtung gesehen;
9 ist ein seitlicher Aufriss einer Ausführungsform der Kugelkomponente der 2;
10 ist ein Schnitt durch die Kugelkomponente der 9 aus der Ebene 11-11 in Pfeilrichtung gesehen;
11 ist ein Schnitt durch die Kugelkomponente der 9 aus der Ebene 11-11 in Pfeilrichtung gesehen;
12 ist ein Schnitt durch die Pfannenkomponente der 10 aus der Ebene 12-12 in Pfeilrichtung gesehen;
13 ist eine Perspektive einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Einsetzwerkzeugs;
14a ist eine Seitenansicht der Ausführungsform des Einsetzwerkzeugs der 13;
14b ist eine Draufsicht der Ausführungsform des Einsetzwerkzeugs der 13 um 90° um die Längsachse in 14a gedreht;
15a ist eine Seitenansicht einer alternativen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Einsetzwerkzeugs;
15b ist eine Perspektive einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Einsetzwerkzeugs mit angesetzter Prothese;
16 ist eine Perspektive einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Prothese an das Einsetzwerkzeug der 13 angesetzt; und
17 ist ein Seitenriss einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Prothese, die an das Werkzeug der 13 angesetzt ist.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
Um das Verständnis der Prinzipien der Erfindung zu fördern, soll nun auf eine Ausführungsform Bezug genommen werden, die in den Zeichnungen gezeigt ist; für die Beschreibung wird eine dieser ensprechende Ausdruckweise angewandt. Dennoch ist einzusehen, dass der Umfang der Erfindung so nicht eingeschränkt werden soll; Änderungen und weiter Modifikationen sowie weitere Anwendungen der Prinzipien der Erfindung, wie sie hier dargestellt ist, gelten als für den Fachmann des einschlägigen Gebiets naheliegend.
Die 1–12 zeigen eine bestimmte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Zwischenwirbel-Gelenkprothese 20. Die Prothese 20 weist eine Kugelkomponente 22 und eine Pfannenkomponente 24 auf, die ineinandersetzbar sind, um die Prothese 20 auszubilden. Im Zwischenraum 28 zwischen zwei benachbarten Wirbeln 26, 27 ist die Kugelkomponente 22 an einem der Wirbel (bspw. dem Wirbel 26 der 1) und die Pfannenkomponente 24 am andere Wirbel (bspw. dem Wirbel 27 in 1) befestigt, so dass die Komponenten mindestens in einem Teil des Wirbel-Zwischenraums 28 ineinander greifen.
Die Kugelkomponente 22 weist eine allgemein konvexe Fläche 30 und – in einer Ausführungsform – von letzterer abgewandt eine im wesentlichen flache Wirbelanlagefläche 32 auf. In einer Ausführungsform ist die allgemein konvexe Fläche 30 im wesentlichen kugelförmig. In einer speziellen Ausführungsform ist an einem Ende der Wirbelanlagefläche 32 eine Keilfläche 33 vorgesehen, die das Einführen der Kugelkomponente 22 in den Bandscheibenraum erleichtert und ein Wandern der Kugelkomponente 22 erschwert. An einem Ende der Kugelkomponente 22 ist ein Flansch 34 angeordnet, mit dem die Kugelkomponente 22 an einem Wirbel befestigbar ist; vorzugsweise ist der Flansch niedrig profiliert und massearm. In der Ausführungsform, in der die Kugelkomponente 22 eine Keilfläche 33 hat, liegt der Flansch 34 an dem der Keilfläche 34 entgegengesetzten Ende der Kugelkomponente 22. Der Flansch 34 hat eine Wirbelanlagefläche 35.
In einer bestimmten Ausführungsform der Kugelkomponente 22 enthält der Flansch 34 eine oder mehrere Schraubenöffnungen 36 und in einer speziellen Ausführungsform zwei symmetrisch angeordnete Knochenschraubenlöcher 36. In dieser speziellen Ausführungsform wird eine oder mehrere Knochenschrauben 37 (4) durch die eine oder mehrere Öffnungen 36 in den Wirbel geschraubt, um die Kugelkomponente 22 am Wirbel festzulegen. In der dargestellten Ausführungsform ist im Flansch 34 auch eine Öffnung 38 (2–3) für eine Sicherungsschraube 39 vorgesehen. Nach dem Ansetzen der Kugelkomponente 22 an den Wirbel mittels der Knochenschraube(n) (1) wird die Sicherungsschraube 39 in die Öffnung 38 im Flansch 34 geschraubt und deckt die Köpfe der Knochenschraube(n) 37 ab, so dass ein Lockern derselben bezüglich der Kugelkomponente 22 verhindert ist. Zusätzlich enthält die dargestellte Ausführungsform der Kugelkomponente 22 Einkerbungen 40 zum Ergreifen der Kugelkomponente 22 durch ein Setzwerkzeug, wie unten ausführlicher beschrieben. Vorzugsweise liegen die Einkerbungen 40 am Fuß des Flansches 34, wo er in die im wesentlichen flache Wirbelanlagefläche 32 übergeht.
Der Flansch 34 kann bezüglich der Wirbelanlagefläche 32 der Kugelkomponente 22 winklig liegen. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform – vergl. 3 – beträgt der Winkel A zwischen den Wirbelanlageflächen 35, 32 etwa 80°. Wie sich ergeben hat, erhält man mit diesem Winkel einen guten Sitz am anterioren Teil des oberen Wirbels in einem mittleren oder unteren Bewegungssegment der Zervikal-Wirbelsäule – bspw. C4-C5. Je nach den mit dem Implantat zu versehenden Wirbeln und dem Bedarf des Patienten lässt sich die Kugelkomponente 22 auch mit einem anderen Winkel zwischen den Wirbelanlageflächen 35, 32 ausführen. Bspw. kann für Bewegungssegmente des oberen Zervikalbereichs – bspw. C2-C3 – der Winkel zwischen den Wirbelanlageflächen 35, 32 spitzer sein, d.h. im Bereich von 70° bis 80° liegen. Auch kann der Flansch 34 von Seite zu Seite leicht gekrümmt sein, wie in 4 gezeigt. Diese Krümmung ist besonders nützlich für das anteriore Setzen der Prothese 20, da sie die laterale Krümmung der anterioren Wirbelfläche approximiert.
In der dargestellten Ausführungsform entspricht die Pfannenkomponente 24 in vieler Hinsicht der Kugelkomponente 22. Die Pfannenkomponente 24 weist eine allgemein konkave Fläche 50 mit einem im wesentlichen flachen Bereich 52 (5–7) auf. Von der allgemein konkaven Fläche 50 abgewandt ist eine Wirbelanlagefläche 54, die in der dargestellten Ausführungsform eine Keilfläche 55 ähnlich der Keilfläche 33 der Kugelkomponente 22 aufweist. Die Pfannenkomponente 24 hat auch einen Flansch 56 und auf diesem eine Wirbelanlagefläche 57 entsprechend dem Flansch 34 und der Wirbelanlagefläche 35 der Kugelkomponente 22.
Wie bei einer bestimmtenen Ausführungsform der Kugelkomponente 22 enthält die dargestellte Ausführungsform des Flansches 56 der Pfannenkomponente 24 mindestens eine Öffnung 58 und vorzugsweise zwei symmetrische Öffnungen 58 jeweils zur Aufnahme einer Knochenschraube 59 (8). In dieser Ausführungsform kann der Flansch 56 auch eine Öffnung 60 zur Aufnahme einer Sicherungsschraube 61 enthalten, wie zur Kugelkomponente 22 beschrieben. Zusätzlich enthält die Pfannenkomponente 24 in einer Ausführungsform Einkerbungen 62, die hinsichtlich der Lage und der Struktur den Einkerbungen 40 in der Kugelkomponente 22 entsprechen. Der Flansch 5b der Pfannenkomponente 24 ist in einer bevorzugten Ausführungsformen ebenfalls bezüglich der Wirbelanlagefläche 54 gewinkelt. In der dargestellten Ausführungsform beträgt der Winkel B zwischen den Winkelanlageflächen 57, 54 des Flansches etwa 95°, was einen guten Sitz auf dem anterioren Teil eines unteren Wirbels in einem mittleren oder unteren Bewegungssegment der Zervikal-Wirbelsäule ergibt. Wie bezüglich Kugelkomponente 22 angemerkt wurde, kann die Pfannenkomponente 24 auch mit einem anderen Winkel zwischen den Flächen 57, 54 hergestellt werden, und zwar je nach Bedarf des Patienten und anderen Faktoren. Für obere Bewegungssegmente der Zervikal-Wirbelsäule kann der Winkel beispielsweise zwischen den Flächen 57, 54 bspw. zwischen 90° und 100° liegen.
Die 5, 7 und 10 zeigen nun die allgemein konkave Fläche 50 der Pfannenkomponente 24 nach einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. In dieser Ausführungsform weist die allgemein konkave Fläche 50 einen im wesentlichen flachen (d.h. nicht kugelförmigen, sondern zylindrischen) Bereich 52 auf, der im wesentlichen mittig in der allgemein konkaven Fläche 50 liegt. In einer speziellen Ausführungsform hat die konkave Fläche 50 beiderseits des im wesentlichen flachen Bereichs 52 im wesentlichen sphärische Bereiche 64. Der im wesentlichen flache Bereich 52 kann mit beliebiger Geometrie ausgeführt sein; in der derzeit bevorzugten Ausführungsform hat er die Gestalt eines Rechtecks analog einem Schlitz in der allgemein konkaven Fläche 50 und liegt er angenähert parallel zum Flansch 56. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Kugel- und der Pfannenkomponente 22 bzw. 24 ist der Radius der allgemein konvexen Fläche 30 angenähert gleich dem des sphärischen Teils der allgemein konkaven Fläche 50.
Im Einsatz sind die Kugel- und die Pfannenkomponente 22, 24 an benachbarte Wirbel so angesetzt, dass sie sich mit einem Teil ihrer selbst in den Bandscheibenraum erstrecken und ineinandergreifend ein Kugelgelenk bilden, das eine Rotation und Translation ihrer selbst sowie der Wirbel erlaubt, an die sie angesetzt sind. Um dies zu erreichen, sitzen bei implantierter Prothese 20 die Kugelkomponente 20 mit der allgemein konvexen Fläche 30 und die Pfannenkomponente 24 mit der allgemein konkaven Fläche 40 ineinander. In der allgemein konkaven Fläche 50 sitzend kann die allgemein konvexe Fläche 30 sich beliebig drehen. Berührt die allgemein konvexe Fläche 30 den im wesentlichen flachen Bereich 542 der allgemein konkven Fläche 50, kann die allgemein konvexe Fläche 30 sich translatorisch entlang des im wesentlichen flachen Bereichs 52 sowie rotatorisch bezüglich der allgemein konkaven Fläche 50 bewegen. In einer speziellen Ausführungsform der Prothese 20 ist die Kugelkomponente 22 eine "obere" Komponente und am Wirbel unmittelbar über dem Bandscheiben raum (d.h. am dem Kopf näher liegenden Wirbel) befestigt. In dieser Ausführungsform ist die Pfannenkomponente 24 am unteren (d.h. am dem Steißbein zugewandten) Wirbel befestigt. Ist also die Kugelkomponente 22 an einem und die Pfannenkomponente 24 am benachbarten Wirbel befestigt, so dass die allgemein konvexe und konkave Fläche 30, 50 ineinandersitzen, erlaubt die Prothese 20 eine Rotation und Translation der Wirbel relativ zueinander und damit einen normalen Bewegungsbereich des Zwischenwirbelgelenks.
Die vorliegende Erfindung umfasst auch ein Einsetzwerkzeug 70 zur Anwendung beim Implantieren der Gelenkprothese 20. Wie die 13–17 zeigen, hat das Einsetzwerkzeug 70 in einer Ausführungsform einen langgestreckten Griff 72, der mit einer Verlängerung 74 einteilig oder an sie angesetzt ist. An das Ende der Verlängerung 74 ist ein an der Prothese angreifender Teil 76 angesetzt. Der Teil 76 hat eine Prothesenanlagefläche 78, die in der dargestellten Ausführungsform einen mittigen Trennflansch 79 enthält. In der dargestellen Ausführungsform enthält der Prothesenanlageteil 76 auch einen Satz Öffnungen 80. In dieser Ausführungsform ist das Einsetzwerkzeug 70 für die Ausführungsform der Kugel- und der Pfannenkomponente 22, 24 mit Knochenschraubenöffnungen 36, 58 gedacht; die Öffnungen 80 im Teil 76 sind so ausgeführt, dass sie mit den Öffnungen 36, 58 der Kugel- bzw. der Pfannenkomponente 22 bzw. 24 fluchten. In dieser Ausführungsform sind die Öffnungen 80 etwas größer als die Köpfe der Knochenschrauben 37, so dass letztere durch die Öffnungen 80 einführbar sind, um die Komponenten 22, 24 der Prothese 20 am jeweiligen Wirbel zu befestigen, ohne dort auch das Werkzeug 70 festzulegen.
Der Prothesenanlageteil 76 des Einsetzwerkzeugs 70 ist auch in der Lage, die Prothese 20 im Eingriff zu halten. Die dargestellte Ausführungsform des Prothesenanlageteils 76 weist ein Paar Spangen 82 beiderseits des Teils 76 auf. Die Spangen 82 sollen die Ausführungsformen der Kugel- und der Pfannenkomponente 22, 24 halten, die die Einkerbungen 40 bzw. 62 enthalten. Die Spangen 82 sind an den Prothesenanlageteil 76 angesetzt und weisen zwei Spangenfinger 84 jeweils mit einem verdickten Teil 86 auf, der in die Einkerbungen 40, 62 der Kugel- bzw. der Pfannenkomponente 24 einführbar ist. In einer alternativen Ausführungsform des Einsetzwerkzeugs 70 (15a, b) enthält der Prothesenanlageteil 76 Öffnungen 80 sowie ein Paar Nockenschrauben 90, die durch jeweils eine Öffnung 80 seitlich des Trennflansches 79 verlaufen. In der Ausführungsform, in der sie Öffnungen 36 bzw. 58 für Knochenschrauben enthalten, liegen die Kugel- und die Pfannenkomponente 22, 24 so an der Prothesenanlagefläche 78 an, dass die Öffnungen 36, 58 mit den Öffnungen 70 im Teil 76 fluchten. Die Nockenschrauben 90 werden dann in eine der Öffnungen 36 und eine der Öffnungen 58 eingeführt, um die Kugel- und die Pfannenkomponente 22, 24 mit der Prothesenanlagefläche 76 zu versperren.
Wie in den 14a–17 gezeigt, ist eine bestimmte Ausführungsform des Prothesenanlageteils 76 so gestaltet, dass die Kugel- und die Pfannenkomponente 22, 24 in einer vorbestimmten räumlichen Zuordnung bzw. einer neutralen Lage gehalten werden, die eine korrekte Ausrichtung und Platzierung der Komponenten zueinander und zum Bandscheibenraum und den Wirbeln gewährleistet, an die sie angesetzt werden sollen. Der Trennflansch 79 des Teils 76 ist dabei so gestaltet, dass er zwischen die Kugel- und die Pfannenkomponente 22, 24 passt und deren Sollabstand gewährleistet. Die Prothesenanlagefläche 78 ist so gewinkelt, dass im Zusammenwirken mit dem Trennflansch 79 der Prothesenanlageteil 76 die Kugel- und die Pfannenkomponente 22, 24 präzise in einer vorbestimmten räumlichen Zuordnung hält. Bspw. in der oben beschriebenen Ausführungsform, in der die Wirbelanlageflächen 32, 35 der Kugelkomponente 22 einen Winkel von 80° einschließen, hat die Prothesenanlagefläche 78 einen Bereich, der mit dem Trennflansch 79 einen Winkel von etwa 80° einschließt. In der Ausführungsform der Pfannenkomponente 24, in der die Wirbelanlageflächen 54, 57 einen Winkel von etwa 95° einschließen, hat dementsprechend die Prothesenanlagefläche 78 einen Teil, der mit dem Trennflansch einen Winkel von etwa 95° einschließt. Für das Setzen wird daher die Kugel- mit der Pfannenkomponente 22, 24 so zusammengehalten, dass die Wirbelanlagefläche 32, 54 der Kugel- bzw. der Pfannenkomponente 22, 24 angenähert parallel laufen und die konvexe Fläche 30 in die konkave Fläche 50 eingreift.
Das Einsetzwerkzeug 70 ist oben primär bezüglich der hier beschriebenen Ausführungsformen der Prothese 20 beschrieben. Für den Fachmann sollte klar sein, dass es auch mit anderen Prothesen sinnvoll einsetzbar ist, die in einer bestimmten vorgegebenen Orientierung zu halten sind oder Teile haben, die eine bestimmte räumliche Zuordnung erfordern.
Die erfindungsgemäße Zwischenwirbel-Gelenkprothese ist nach einer Bandscheibenresektion und/oder Vorbereitung des Bandscheibenraums implantierbar. Hierzu werden die Kugel- und die Pfannenkomponente 22, 24 der Gelenkprothese 20 in eine vorbestimmte Zuordnung gebracht – vorzugsweise durch Ansetzen an das erfindungsgemäße oder ein äquivalentes Einsetzwerkzeug 70. Die in einer vorbestimmten räumlichen Zuordnung gehaltenen Komponenten 22, 24 werden in den Körper so eingesetzt, dass sich die Wirbelanlageflächen 32, 54 im Bandscheibenraum befinden. In den Ausführungsformen der Komponenten 22, 24 mit einer Keilfläche 33 bzw. 35 erleichtern letztere das Einsetzen der Prothese 20 ggf. durch leichtes Aufspreizen der benachbarten Wirbel beim Einschieben der Komponenten 22, 24 in den Bandscheibenraum. Sind die Komponenten 22, 24 in den Bandscheibenraum eingeführt, greifen die Keilflächen 33, 55 an dem zugehörigen Wirbel an, um eine Wanderung der Prothese zu hemmen bzw. zu verhindern.
In der Solllage de Prothese 20 zwischen den Wirbeln werden die Komponenten 22, 24 an den Wirbeln befestigt – in eine Ausführungsform mittels der Flansche 34, 56. In der Ausführungsform der Erfindung, in der die Flansche 34, 56 Löcher 36 bzw. 58 für Knochenschrauben enthalten, lassen sich die Komponenten 22, 24 an den Wirbeln befestigen, indem man die Wirbel durch die Öffnungen 36, 58 bohrt, den Bohrer abzieht und durch die Öffnungen 36, 58 Knochenschrauben in die Wirbel schraubt, so dass die Komponenten 22, 24 an ihren Wirbeln festgelegt werden. Sind alle Löcher gebohrt und alle Schrauben 47 in die Wirbel eingesetzt, wird das (ggf. angewandte) Einsetzwerkzeug 70 abgezogen und werden ggf. Sicherungsschrauben in die (in den Komponenten 22, 24 ggf. enthaltenen) Öffnungen 38, 60 eingeschraubt; dann wird der Eingriff abgeschlossen.
Nach einer speziellen Ausführungsform des Verfahrens zum Implantieren der Gelenkprothese 20 wendet man eine Ausführungsform des Einsetzwerkzeugs 70 an. Hat das Einsetzwerkzeug vier Öffnungen 80 und eine Spange 82 beiderseits des Prothesenanlagenteils 76, werden die Komponenten 22, 24 der Gelenkprothese 20 in einer vorbestimmten räumlichen Zuordnung an das Einsetzwerkzeug 70 angesetzt, wie oben beschrieben. Das Einsetzwerkzeug 70 wird in den Körper eingeführt, so dass sich die Gelenkprothese 20 im Bandscheibenraum zwischen benachbarten Wirbeln befindet. Ein Bohrer (ggf. mit Bohrhülse) wird durch ein Öffnung 80 im Prothesenanlageteil 76 und durch eine Öffnung 36 oder 58 der Komponente 22 bzw. 24 eingeführt, die mit der Öffnung 80 fluchtet, und dann ein Loch in den dahinter liegenden Wirbel gebohrt. Das Bohren wiederholt sich für alle Öffnungen 80 im Prothesenanlageteil 76, die mit einer Öffnung 36, 58 im Kugel- bzw. Pfannenteil 22, 24 fluchtet. Schrauben 37 werden durch die Öffnungen 80, 36 und 58 in die Wirbel geschraubt und so die Komponenten 22, 24 an den zugehörigen Wirbeln befestigt. Die Öffnungen 80 des Prothesenanlageteils 76 sind etwas größer als die Köpfe der Knochenschrauben 37, mit denen die Komponenten 22, 24 an ihren Wirbeln befestigt werden. Sind alle Löcher gebohrt und alle Schrauben in den Knochen geschraubt, werden die Spangen 82 von den Komponenten 22, 24 gelöst und das Einsetzwerkzeug 70 abgenommen.
Die erfindungsgemäßen Vorrichtungen und Verfahren gelten derzeit als am nützlichsten zur Reparatur von Wirbelgelenken im Zervikalbereich. Vermutlich sind die erfindungsgemäßen Vorrichtungen und Verfahren jedoch auch nützlich für die Reparatur anderer Wirbelsäulensegmente.
In den Ausführungsformen der Kugel- und der Pfannenkomponente 22 bzw. 24, die eine Öffnung 38 bzw. 60 für eine Sicherungsschraube enthalten, wird das Festlegen der Gelenkprothese 20 durch Einschrauben einer Sicherungs schraube (nicht gezeigt) in die Öffnungen 38 bzw. 60 abgeschlossen. Sind die Komponenten 22, 24 der Gelenkprothese 20 zufriedenstellend befestigt, kann der Eingriff abgeschlossen werden.
Das Ansetzen der Komponenten 22, 24 an Wirbel ist oben primär durch den Einsatz von Knochenschrauben beschrieben, die die Komponenten an den Wirbeln festlegen. Es sollte klar sein, dass auch alternative Ansetzstrukturen und -verfahren anwendbar sind – bspw. Klammern an oder Aufkleben auf Wirbelanlageflächen 32, 35, 54 und/oder 57, sofern die Komponenten 22, 24 fest genug an den zugehörigen Wirbeln befestigt werden, dass sie die bei fortwährender Rotation und Translation auftretenden Belastungen aushalten. Weiterhin sind die Gelenkprothese 20 sowie die Knochenschrauben oder anderen Strukturen zur Implantation im Körper vorzugsweise aus biokompatiblen Werkstoffen wie nicht rostendem Stahl, Titan oder deren Äquivalenten hergestellt. Das Einsetzwerkzeug 70 kann aus einem beliebigen geeigneten Werkstoff bestehen; nicht rostender Stahl ist bevorzugt.
Während die Zeichnungen und die Beschreibung die Erfindung ausführlich darstellen, sind sie als erläuternd und nicht einschränkend aufzufassen. Oben ist nur die bevorzugte Ausführungsform gezeigt und beschrieben. Der Schutz soll alle Änderungen und Modifikationen einschließen, die in den Umfang der Erfindung fallen, wie sie in den beigefügten Ansprüchen definiert ist.

Claims

Zwischenwirbelgelenkprothese (20) mit: einer Kugelkomponente (22), die an einen ersten Wirbel (26) ansetzbar ist und eine allgemein konvexe Oberfläche (30) sowie an einem Ende einen an den ersten Wirbel ansetzbaren Flansch (34) aufweist; und einer Pfannenkomponente (24), die an einen an den ersten angrenzenden zweiten Wirbel (27) ansetzbar und dadurch gekennzeichnet ist, dass sie eine allgemein konkave Oberfläche (50) mit einem im wesentlichen flachen Bereich (52) sowie an einem Ende einen Flansch (56) aufweist, der an den zweiten Wirbel ansetzbar ist, wobei die konkave Oberfläche an die konvexe Oberfläche anlegbar ist und die allgemein konvexe und die allgemein konkave Oberfläche (30, 50) sich aneinander legen, wenn die Kugelkomponente (22) und die Pfannenkomponente an den ersten bzw. den zweiten Wirbel (26, 27) angesetzt sind, und wobei beim Aneinanderliegen der allgemein konvexen und der allgemein konkaven Oberfläche (30, 50) die Kugel- und die Pfannenkomponente (24) rotatorisch und beim Aneinanderliegen der allgemein konvexen Oberfläche (30) und des im wesentlichen ebenen Bereichs der allgemein konkaven Oberfläche (50) die Kugelkomponente (22) und die Pfannenkomponente (24) translatorisch relativ zueinander bewegbar sind.
Zwischenwirbelgelenkprothese nach Anspruch 1, bei der die allgemein konvexe Oberfläche (30) im wesentlichen kugelförmig ist.
Zwischenwirbelgelenkprothese nach Anspruch 1 oder 2, bei der die allgemein konkave Oberfläche (50) einen im wesentlichen kugelförmigen Bereich aufweist, der an den im wesentlichen flachen Bereich angrenzt.
Zwischenwirbelgelenkprothese nach Anspruch 1 bis 3, bei der die allgemein konkave Oberfläche zwei im wesentlichen kugelförmige Bereiche aufweist und der im wesentlichen flache Bereich bezüglich der im wesentlichen kugelförmigen Bereiche mutig liegt.
Zwischenwirbelgelenkprothese nach Anspruch 1 bis 4, bei der der allgemein flache Bereich im wesentlichen rechteckig ist.
Zwischenwirbelgelenkprothese nach einem der Ansprüche 3 bis 5, bei der die im wesentlichen kugelförmigen Bereiche der allgemein konkaven Oberfläche und der im wesentlichen kugelförmige Bereich der allgemein konvexen Oberfläche etwa den gleichen Radius aufweisen.
Zwischenwirbelgelenkprothese nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei der der im wesentlichen flache Bereich im wesentlichen parallel zum Flansch der Pfannenkomponente liegt.
Zwischenwirbelgelenkprothese nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei der der Flansch der Kugelkomponente und der der Pfannenkomponente jeweils mindestens eine Öffnung (36) zur Aufnahme einer Knochenschraube (37) enthalten.
Zwischenwirbelgelenkprothese nach einem der Ansprüche 1 bis 8, bei der der Flansch der Kugelkomponente und der der Pfannenkomponente jeweils zwei Öffnungen zur Aufnahme von Knochenschrauben enthalten, wobei die Öffnungen nicht-planare Längsachsen aufweisen.
Zwischenwirbelgelenkprothese nach einem der Ansprüche 1 bis 9, bei der die Kugel- und die Pfannenkomponente angrenzend an die Öffnung für eine Knochenschraube jeweils eine Öffnung zur Aufnahme einer Sicherungsschraube (39) enthalten.
Zwischenwirbelgelenkprothese nach einem der Ansprüche 1 bis 10, bei der der Flansch der Kugel- und der der Pfannenkomponente jeweils einen gekrümmten Bereich aufweisen.
Zwischenwirbelgelenkprothese nach einem der Ansprüche 1 bis 11, bei der die Kugelkomponente gegenüber der allgemein konvexen Oberfläche eine Oberfläche aufweist, die an den ersten Wirbel anlegbar ist, und der Flansch der Kugelkomponente mit der genannten, an den ersten Wirbel anlegbaren Oberfläche einen Winkel von etwa 80 Grad einschließt.
Zwischenwirbelgelenkprothese nach einem der Ansprüche 1 bis 12, bei der die Pfannenkomponente gegenüber der allgemein konkaven Oberfläche eine Oberfläche aufweist, die an den zweiten Wirbel anlegbar ist, und der Flansch der Pfannenkomponente mit der an den zweiten Wirbel anlegbaren Oberfläche einen Winkel von etwa 95 Grad einschließt.
Zwischenwirbelgelenkprothese nach einem der Ansprüche 1 bis 13 weiterhin mit einem Einsetzwerkzeug (70), das lösbar an die Kugel- und die Pfannenkomponente so angesetzt ist, dass die Komponenten in einer vorbestimmten räumlichen Zuordnung gehalten werden.
Zwischenwirbelgelenkprothese nach Anspruch 14, deren Einsetzwerkzeug mindestens eine Spange (82) aufweist, die die Komponenten lösbar am Einsetzwerkzeug befestigt.
Zwischenwirbelgelenkprothese nach Anspruch 14 oder 15, deren Einsetzwerkzeug mindestens eine Nockenschraube (90), die die Kugelkomponente lösbar am Einsetzwerkzeug befestigt, sowie mindestens eine Nockenschraube aufweist, die die Pfannenkomponente lösbar am Einsetzwerkzeug befestigt.
Zwischenwirbelgelenkprothese nach einem der Ansprüche 14 bis 16, deren Einsetzwerkzeug an den Flanschen der Kugel- und der Pfannenkomponente lösbar befestigt ist.
Zwischenwirbelgelenkprothese nach einem der Ansprüche 14 bis 17, deren Einsetzwerkzeug einen Trennflansch aufweist, der zwischen die Kugel- und die Pfannenkomponente passend konfiguriert ist.
Zwischenwirbelgelenkprothese nach einem der Ansprüche 1 bis 18, bei der der im wesentlichen flache Bereich so konfiguriert ist, dass er eine translatorische Bewegung der Kugelkomponente quer zum Flansch der Pfannenkomponente ermöglicht.
Zwischenwirbelgelenkprothese nach einem der Ansprüche 1 bis 19, deren Kugelkomponente gegenüber der allgemein konvexen Oberfläche eine Oberfläche aufweist, die an den ersten Wirbel anlegbar ist und einen Keilflächenbereich (33) enthält.
Zwischenwirbelgelenkprothese nach einem der Ansprüche 1 bis 20, deren Pfannenkomponente gegenüber der allgemein konkaven Oberfläche eine Oberfläche aufweist, die an den zweiten Wirbel anlegbar ist und einen Keilflächenbereich (55) enthält.
Zwischenwirbelgelenkprothese nach einem der Ansprüche 1 bis 21, deren Kugelkomponente gegenüber der allgemein konvexen Oberfläche eine Oberfläche aufweist, die an den ersten Wirbel anlegbar ist und einen Keilflächenbereich enthält, und deren Pfannenkomponente gegenüber der allgemein konkaven Oberfläche eine Oberfläche aufweist, die an den zweiten Wirbel anlegbar ist und einen Keilflächenbereich enthält.
Zwischenwirbelgelenkprothese nach einem der Ansprüche 1 bis 22, deren im wesentlichen flacher Bereich Teil eines Zylinders ist.
Zwischenwirbelgelenkprothese nach einem der Ansprüche 1 bis 23, deren Kugelkomponente mindestens eine Einkerbung (40) enthält, die ein Einsetzwerkzeug aufnehmen kann.
Zwischenwirbelgelenkprothese nach einem der Ansprüche 1 bis 24, deren Pfannenkomponente mindestens eine Einkerbung (40) enthält, die ein Einsetzwerkzeug aufnehmen kann.