NL9001778A - Scoliose-correctie. - Google Patents

Description

Scoliose-correctie

De uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor het corrigeren van de vorm van een wervelkolom, waarbij in de lengterichting van die wervelkolom een staaf met behulp van fixatie-elementen aan de achterzijde van de wervelkolom aan wervels wordt bevestigd en met behulp van die staaf de wervels ten opzichte van elkaar kunnen worden geher-positioneerd.

Een belangrijk onderdeel van de orthopedie is de behandeling van patiënten met ernstige vormafwijkingen (scoliose) van de wervelkolom en van de borstkas. De hier bedoelde vormafwijkingen zijn: zijdelingse verkromming en axiale verdraaiing.

In het bijzonder wanneer deze vormafwijkingen meer dan 30" bedragen, kunnen ze leiden tot een vermindering van de longfunctie en een verminderde levensverwachting. Lichte tot matig ernstige afwijkingen van dit type komen bij 0,2 a 0,3 % van de 16-jarigen voor, en wel 10 maal zoveel bij vrouwen als bij mannen.

Zijdelingse krommingen van 45' (de krommingen worden gemeten in z.g. Cobb-hoeken: de hoek tussen de normalen op de einden van het gekromde gedeelte van de wervelkolom in achteraanzicht) of meer worden gekwalificeerd als ’ernstige afwijkingen’ en worden in het algemeen operatief behandeld.

Een bekende, veel gebruikte operatieve methode is de z.g. Har-rington-methode: onder de bogen van de wervels die het einde van het gekromde gedeelte markeren, worden haakjes geplaatst waarmee een roestvrijstalen staaf wordt vastgehouden. Het deel van de staaf dat zich tussen de haakjes bevindt wordt dan ’verlengd’, zodat de haakjes en daarmee de corresponderende eindwervels, uit elkaar worden geduwd: - de ’bocht’ wordt dan dus ’gestrekt’. Door de visco-elastische eigenschappen van de wervelkolom kan deze, na de initiële strekking nog gedurende enige tijd - bijvoorbeeld 10 minuten verder worden gestrekt. De mate waarin kan worden gestrekt, wordt bepaald door de krachten die de wervelkolom kan verdragen, zonder dat beschadiging optreedt. Vervolgens wordt bot uit het bekken genomen en naast de staaf, tegen wervels van het door de staaf gestrekte wervelkolomdeel gelegd. Dit leidt in 3 a 4 maanden tot z.g. ’fusie’ (verstijving) van de betreffende wervels.

Wanneer deze ’fusie’ een feit is, wordt de staaf eventueel weer verwijderd.

Het blijkt dat met behulp van deze methode een reductie van de Cobb-hoek met ca. 50% bereikt kan worden.

Wat betreft het corrigeren van verdraaiingen geeft deze bekende methode geen mogelijkheden.

De uitvinding heeft tot doel, de mogelijkheid te verschaffen om tóch bij de genoemde grote scoliosen tot een volledige correctie van de wervelkolom te komen.

De uitvinding berust op het idee, dat het mogelijk moet zijn om de visco-elastische eigenschappen van de wervelkolom zó te benutten, dat na verloop van tijd een volledige correctie wordt bereikt. De oplossing werd gevonden in de toepassing van materiaal met vormgeheugen. Dit materiaal, in een daartoe geschikte vorm, wordt ingebracht tijdens de operatie, daarbij gedeformeerd en oefent daarna nog gedurende zo lange tijd een - constante - kracht uit op de wervels waaraan hij is gefixeerd, dat vóórdat het fusieproces begint, de gewenste correctie is gerealiseerd. Het gaat hier dus om een implantaat.

De werkwijze volgens de uitvinding is derhalve daardoor gekarakteriseerd, dat een staaf wordt toegepast, bestaande uit een materiaal met vormgeheugen, die over het te corrigeren deel van de wervelkolom aan wervels wordt bevestigd en die wordt gebogen en eventueel wordt getordeerd, corresponderend met de vorm en/of de tordering van de wervelkolom. De bevestiging aan de wervels gebeurt in het algemeen aan de wervels ’om en om’, dus per bewegingssegment (wervel -tussenwervelschijf - wervel). Zulks omdat het vanwege ruimtegebrek vaak moeilijk is om aan iedere wervel een fixatie-element te bevestigen.

Materialen met een dergelijk vormgeheugen zijn bijvoorbeeld Ti-Ni-legeringen. Wanneer dergelijke materialen bij een bepaalde, relatief lage temperatuur plastisch worden gedeformeerd, zullen ze bij verhoging van de temperatuur tot boven een zekere overgangstemperatuur him ’oude’ vorm weer willen innemen. Dit geldt zowel voor buiging als voor torsie. De krachten die daarbij optreden zijn over een lang vervormingstraject - bijvoorbeeld 8% rek - constant en zijn afhankelijk van de Ti-Ni-ver-houding en van de temperatuur. De grootte van die krachten kan dus worden ingesteld.

Een staaf van bedoeld materiaal is bij kamertemperatuur of bij een lagere temperatuur, relatief gemakkelijk vervormbaar en kan dus zó worden gevormd - gebogen en/of getordeerd dat hij ’past* bij de kromming van het te corrigeren deel van een wervelkolom en aan wervels van dat deel kan worden bevestigd. Opgewarmd tot lichaamstemperatuur, of eerst tot een hogere temperatuur en daarna afgekoeld tot lichaamstemperatuur, zal hij via de fixatie-elementen een kracht gaan uitoefenen op de wervels. Zolang de staaf zijn oorspronkelijke vorm niet heeft herkregen, zullen die krachten blijven bestaan - en dat feit, gecombineerd met de visco-elastische eigenschappen van een wervelkolom, maakt dat na verloop van tijd de vormafwijkingen van de werkvelkolom geheel gecorrigeerd zullen zijn. Het tijdsverloop is, zelfs bij grote afwijkingen van bijvoorbeeld 100°, zodanig - drie a vier weken - dat de correctie is voltooid wanneer wervels beginnen te fuseren - zie m.b.t. ’fuseren’ de hiervóór genoemde Harrington-methode. Opgemerkt wordt, dat het echter onwaarschijnlijk is dat dergelijke grote hoeken nu nog worden aangetroffen. In het algemeen wordt al gecorrigeerd vóórdat zulke grote afwijkingen ontstaan. Nadeel van een bijzonder ernstige bocht van bijvoorbeeld 100° is dat de daarbij behorende vergroeiingen ook zeer ernstig zijn. Of ook dan het visco-elastische gedrag toereikend is voor volledige correctie binnen 4 weken, is de vraag. De grootte van de optredende kracht kan worden verhoogd door een staaf te gebruiken van een materiaal met een overgangstemperatuur, lager dan kamertemperatuur. In plaats van op kamertemperatuur, wordt de staaf dan onderkoeld ingébracht.

In het algemeen geldt dat de samenstelling van de staaf en de temperaturen waarop hij na aanbrengen wordt gebracht, zijn, respectievelijk worden afgestemd op de eisen die in een specifiek geval aan grootte en aan de constantheid van de door de staaf uitgeoefende krachten, worden gesteld. Daar de samenstelling van een staaf een vast gegeven is per staaf, dienen dus de chirurg staven met verschillende samenstellingen ter beschikking te staan, opdat hij daaruit een keuze kan maken.

Dit is een groot voordeel van de methode volgens de uitvinding: de werkwijze kan geheel worden aangepast aan de specifieke eisen die in een bepaald geval worden gesteld.

De uitvinding omvat ook het samenstel van staaf en fixatie-elemen-ten, zoals dat voor het uitvoeren van de genoemde werkwijze wordt toegepast. Staaf en fixatie-elementen zijn op elkaar af gestemd en wel zó, dat de staaf een doorsnede heeft, waarmee hij rotatievrij past in daarmee corresponderende in de lengterichting lopende uitsparingen in de f ixatie-elementen.

Bij voorkeur wordt een staaf met rechthoekige of vierkante doorsnede gekozen en een bijbehorende uitsparing in het fixatie-element. Een dergelijke staaf is gemakkelijk met behulp van een tang e.d. te vervormen.

Om te voorkomen dat de staaf in het fixatie-element gaat bewegen, is dit laatste voorzien van middelen om de staaf daarin te zekeren. Bijvoorbeeld wordt fixatie gerealiseerd met behulp van een snapslui-ting. Ook wordt wel gebruik gemaakt van deksels over de uitsparing, om aldus de staaf op te sluiten. Of ook wordt gebruik gemaakt van schroeven.

Om precies een bepaalde vorm van een deel van een wervelkolom te realiseren, zoals de natuurlijke S-vorm van de wervelkolom in zijaanzicht, is het van voordeel een staaf vóórdat hij met behulp van de fixatie-elementen wordt bevestigd aan de wervels, met behulp van een geheugengloeiïng voor te programmeren in die bepaalde vorm. In het geval van ’de natuurlijke S-vorm’ geldt echter, dat ook zonder vóór-vorming een zekere S-vorm zal ontstaan, omdat de krachtwerking bij lichte krommingen van het geheugenmetaal klein is.

In het bijzonder voldoen Ti-Ni-legeringen aan de eisen die voor de onderhavige toepassing, worden gesteld aan het geheugenmateriaal.

Een voorkeursuitvoering van een fixatie-element volgens de uitvinding is daardoor gekenmerkt, dat het een arm bevat die circa haaks op de asrichting van de wervelkolom zich uitstrekt óm de wervel en aan zijn andere einde aan de wervel is gefixeerd. De bedoelde arm vervult in het bijzonder een belangrijke functie bij het overbrengen van tor-siekrachten op de wervels.

Opgemerkt wordt, dat ook in de ruststand van de staaf, een kleine corrigerende kracht op de wervels blijft werken. Wanneer de wervelkolom weer de neiging krijgt uit te buigen, neemt deze kracht toe. Aldus kan een staaf volgens de uitvinding, gebruikt worden als inwendig corset: het is dan niet langer nodig om wervels te laten fuseren.

De uitvinding zal nader worden toegelicht aan de hand van enige getalsmatige gegevens en aan de hand van de tekening.

Experimenten zijn uitgevoerd aan wervelkolommen met zijdelingse krommingen van 60° tot 100° Cobb. De optredende verdraaiing bedroeg 40 tot 45’. Onder verdraaiing wordt hier verstaan: de draaiing van de meest verdraaide wervel - circa de middelste wervel van een gekromd deel ten opzichte van een niet-verdraaide - de uiterste wervel van een gekromd deel.

Gebruikt werd een staaf van een Ti-Ni-legering, met een atoomver-houding van 1:1, met een vierkante doorsnede van 5x5 mm. De staaf werd gebogen en getordeerd bij kampertemperatuur en werd vastgezet in de fixatie-elementen met behulp van een spie die met een tang wordt ingébracht tussen de staaf en de wand van de houder. De staaf werd opgesloten in de houder met behulp van een deksel. Steeds bleek binnen de 4 weken - de termijn waarna de wervels aan elkaar gaan vastgroeien - de uiterste stand van de wervelkolom te zijn bereikt.

De zijdelingse kracht was in de orde van 150 N; als maximum van het torsiemoment werd aangehouden: 5 Nm.

Na aanbrengen werd de staaf opgewarmd tot 42’C, waarna hij afkoelde tot lichaamstemperatuur. De optredende kracht nam daarbij niet af.

In de tekening zijn de figuren 1 en 2 achteraanzichten van een wervelkolom, toont figuur 3 een staaf volgens de uitvinding en toont figuur 4 een voorbeeld van een bijbehorend fixatie-element.

In Fig.l geeft 1 de zijdelingse kromming van de wervelkolom 2 - de z.g. Cobb-hoek. De wervelkolom 2 bestaat uit een stapeling van wervels 3. De wervel 4, gelegen in circa het midden van het gekromde - en dus te corrigeren - deel van de wervelkolom zal het sterkst verdraaid zijn. De verdraaiing wordt bepaald door de stand van wervel 4 te vergelijken met die van de eindwervels 5 van het te corrigeren deel.

De wervelkolom 2, getoond in Fig.2 geeft weer een achteraanzicht. Aangegeven is hoe de fixatie-elementen 6 aan de wervels 3 zijn bevestigd: aan iedere bewegingssegment één, dat wil zeggen: om de andere wervel, de corrigerende kracht aan ieder bewegingssegment direct aangrijpt. Ieder van de fixatie-elementen toont een uitsparing 7, waarin de aan te brengen staaf past. Die staaf 8 is getoond in Fig.3. Het is een staaf met vierkante doorsnede, bestaande uit een Ti-Ni-legering. Vóórdat hij in de uitsparingen 7 van de fixatie-elementen 6 wordt gelegd, wordt hij gebogen en getordeerd - zie de pijlen 9 en 10 in Fig.3 - volgens de vorm van de te corrigeren wervelkolom 2.

Fig.4 toont in detail een uitvoeringsvoorbeeld van een fixatie-element 6. Met 7 wordt de uitsparing aangegeven, waarin de staaf 8 past. Het element 6 heeft een - kort - armdeel 11 dat met behulp van de haak 12 om een uitsteeksel van een wervel 3 grijpt, het aldus fixerend.

Claims (10)

1. Werkwijze voor het corrigeren van de vorm van een wervelkolom, waarbij in de lengterichting van die wervelkolom een staaf met behulp van fixatie-elementen aan de achterzijde van de wervelkolom aan wervels wordt bevestigd en met behulp van die staaf de wervels ten opzichte van elkaar kunnen worden geherpositioneerd, met het kenmerk, dat wordt toegepast: een staaf bestaande uit een materiaal met vormgeheugen, die over het te corrigeren deel van de wervelkolom aan wervels wordt bevestigd en die wordt gebogen en eventueel wordt getordeerd, corresponderend met de vorm en/of de tordering van de wervelkolom.

2. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de samenstelling van de staaf en de temperaturen waarop hij na aanbrengen wordt gebracht, is, respectievelijk worden af gestemd op de eisen die in een specifiek geval aan grootte en de constantheid van de door de staaf uitgeoefende krachten, worden gesteld.

3. Staaf en fixatie-elemententen, toe te passen bij de werkwijze volgens conclusie 1 of 2, met het kenmerk, dat de staaf een doorsnede heeft, waarmee hij rotatie-vrij past in daarmee corresponderende in de lengterichting lopende uitsparingen in de fixatie-elementen.

4. Staaf en fixatie-elementen volgens conclusie 3, met het kenmerk, dat de staaf een rechthoekige doorsnede heeft, die past in de in fixatie-elementen aanwezige, rechthoekige uitsparingen.

5. Staaf en fixatie-elementen, toe te passen bij de werkwijze volgens conclusie 1 of 2, met het kenmerk, dat de fixatie-elementen zijn voorzien van middelen om fixatie van de staaf daarin te zekeren.

6. Staaf en fixatie-elementen volgens conclusie 5, met het kenmerk, dat de staaf met een snapsluiting in het fixatie-ele-ment wordt bevestigd.

7. Staaf en fixatie-elementen volgens conclusie 5, met het kenmerk, dat de fixatie-elementen zijn voorzien van dekseltjes waarmee de staaf in de uitsparingen wordt opgesloten.

8. Staaf volgens een der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat hij vóórdat hij met behulp van de fixatie-elemen-ten wordt bevestigd aan de wervels, is voorgevormd in de vorm die wordt nagestreefd voor het betreffende deel van de wervelkolom.

9. Staaf volgens een der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat hij bestaat uit een legering van Ti en Ni in de atoomverhouding van circa 1:1.

10. Fixatie-element volgens een der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat het een arm bevat die circa haaks op de asrichting van de wervelkolom zich uitstrekt óm de wervel en aan zijn andere einde aan de wervel is gefixeerd.