VORRICHTUNG ZUM EINRICHTEN EINER MENSCHLICHEN ODER TIERISCHEN WIRBELSÄULE UND BEFESTIGUNGSELEMENT
HIERFÜR
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Einrichten einer menschlichen oder tierischen Wirbelsäule und ein Befestigungselement hierfür. Diese Vorrichtung wird an Wirbelsäulen angebracht, um Deformationen,
Verkrümmungen oder Beschädigungen zu korrigieren. Hierbei werden mehrere ein Spongiosagewinde aufweisende Schrauben oder Pedikelschrauben in entsprechende Wirbelkörper eingeschraubt, bevor der Fixierstab in im Kopf der Schraube befindliche Fixierstabhalterungen eingesetzt wird. Entweder vor dem Einsetzen des Fixierstabes, oder mit Hilfe des Fixierstabes wird die deformierte, verkrümmte oder beschädigte Wirbelsäule in die gewünschte Lage geführt. Derartige Vorrichtungen sind den behandelnden Chirurgen als Bad-Wildungen- Metz-System (BWM-System) oder XIA-System bekannt.
In manchen Fällen ist der Wirbelknochen des Patienten bereits so spongios, dass die Schraube nicht ordnungsgemäß im Knochen verankert werden kann. In diesem Fall muss der Fixierstab in benachbarten Wirbelkörpern gehalten werden, wobei diese Wirbelkörper entsprechend extremer ausgerichtet werden müssen, um den gewünschten Effekt zu erreichen. Hierdurch werden die benachbarten Wirbelkörper sehr viel stärker belastet als eigentlich notwendig. In einigen Fällen kann der betreffende Wirbelkörper auch nicht korrigiert werden.
In anderen Fällen müsste die Wirbelsäule in verschiedene Richtungen korrigiert werden, was mit einem einzelnen Fixierstab nur schwer und unter hoher Belastung der Wirbelkörper möglich ist.
Aus der WO 02/11631 A 2 ist eine Vorrichtung zum Einrichten der Wirbelsäule bekannt, bei der das Befestigungselement länglich ausgebildet ist, in der Mitte eine Aufnahme für den Fixierstab aufweist und an seinen Seiten zur Wirbelsäule hin oder von der Wirbelsäule weg abgewinkelt ist. Dabei sind die beiden Schraubenaufnahmen in dem nicht abgewinkelten Bereich angeordnet. Dabei wird je nach Anwendungssituation das Befestigungselement mit der am besten geeigneten Abwicklung eingesetzt. Da die Schraubenaufnahmen in dem nicht abgewinkelten Abschnitt des Befestigungselements angeordnet sind, sind diese auch relativ nah am Mittelpunkt angeordnet. Dies hat zur Folge, dass die jeweiligen Gewinde der Schrauben im Knochen vergleichsweise eng beieinander sind und somit keinen guten Halt im Knochen bekommen. Außerdem ist der Hebelarm bei einer momentartigen Belastung relativ klein, so dass die auf den Knochen zu übertragenden Kräfte sehr hoch sind.
Davon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Fixierung einer menschlichen oder tierischen Wirbelsäule zu schaffen, die die Wirbelsäule schonend in allen gewünschten Richtungen korrigiert und dabei die auf den einzelnen Wirbelkörper einwirkenden Kräfte minimiert.
Als technische Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß ein Befestigungselement mit den Merkmalen des Anspruches 1 und eine Vorrichtung zur Fixierung einer menschlichen oder tierischen Wirbelsäule mit den Merkmalen des Anspruches 11 vorgeschlagen. Vorteilhafte Weiterbildungen sind den jeweiligen Unteransprüchen zu entnehmen.
Ein nach dieser technischen Lehre ausgebildetes Befestigungselement und eine nach dieser technischen Lehre ausgebildete Vorrichtung zur Fixierung einer menschlichen oder tierischen Wirbelsäule haben den Vorteil, dass das Befestigungselement mit zwei oder mehr Schrauben am Wirbelkörper befestigt werden kann. In diesem Falle überträgt das Befestigungselement die vom Fixierstab ausgehenden Kräfte auf alle vorhandenen Schrauben, so dass die Belastung der einzelnen Schraube reduziert wird. Hierdurch werden die von
der Schraube auf den Wirbelkörper übertragenen Kräfte verringert mit der Folge, dass auch ein spongiöser Wirbelkörper noch von der korrigierenden Wirkung des Fixierstabes erreicht wird.
Dabei hat es sich als vorteilhaft erwiesen die Schraubenaufnahmen an sich gegenüberliegenden Enden des Befestigungselementes und insbesondere sich diagonal gegenüberliegend anzuordnen. Hierdurch können die Schrauben in einem maximalen Abstand zueinander in den Wirbelkörper eingesetzt werden und haben möglichst viel Knochen zu deren Verankerung zur Verfügung, ohne sich gegenseitig zu beeinflussen.
In einer anderen, bevorzugten Ausführungsform sind im Befestigungselement eine Vielzahl von Schraubenaufnahmen vorgesehen, so dass der operierende Chirurg die erforderlichen Schrauben in den Bereich des Wirbelkörpers setzen kann, der am wenigsten spongios ist.
In einer vorteilhaften Weiterbildung sind die Schraubenaufnahmen derart ausgebildet, dass die Achse der dort eingesetzten Schrauben schräg zur Mitte des Wirbelkörpers hin ausgerichtet sind. Hierdurch wird einerseits der natürlichen Form des Wirbelkörpers Rechnung getragen und andererseits können diese in unterschiedlichen Richtungen eingesetzten Schrauben Kräfte unterschiedlicher Richtung aufnehmen, so dass die Belastung der einzelnen Schraube und des entsprechenden Abschnittes des Wirbelknochens auf ein Minimum reduziert wird.
Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, die Schraubenaufnahmen und die dazugehörigen Schrauben in zwei sich nicht schneidenden Ebenen anzuordnen, damit die einzelnen Schrauben möglichst weit voneinander entfernt im Wirbelkörper gesetzt werden können, so dass jede Schraube einen größtmöglichen Halt im Wirbelkörper findet.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist auf einer Oberseite des Befestigungselementes eine Fixierstabhalterung vorgesehen. Diese ist
vorzugsweise in der Mitte des Befestigungselementes angeordnet. Durch diese Fixierstabhalterung kann der Fixierstab wahlweise im Kopf der Schraube oder in dieser Fixierstabhalterung befestigt werden, so dass der operierende Chirurg den Fixierstab in optimaler Weise entlang der Wirbelsäule anbringen kann. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass mit dem erfindungsgemäßen Befestigungselement die Schraube in einen nicht spongiösen Teil des Wirbelkörpers gesetzt werden kann und dass der Fixierstab dennoch in der optimalen Weise an den Wirbelkörper angebracht werden kann, da durch die am Befestigungselement vorhandene Fixierstabhalterung eine Alternative zur Fixierstabhalterung der Schraube existiert.
Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass durch die Fixierstabhalterung des Befestigungselementes ein weiterer Fixierstab angebracht werden kann, ohne dass eine weitere Schraube in den Wirbelkörper implantiert werden braucht. Dies führt zu einer schonenderen Korrektur der Wirbelsäule.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Fixierstabhalterung länglich ausgebildet. Hierdurch wird der Fixierstab über einen gewissen Weg im Befestigungselement geführt und kann in einfacher Weise Querkräfte, Momente oder andere Kräfte auf das Befestigungselement und somit auf den Wirbelkörper übertragen.
In einer anderen, bevorzugten Ausführungsform ist das Befestigungselement korrespondierend zum Wirbelkörper gewölbt geformt. Hierdurch wird ein besseres Anliegen des Befestigungselementes am Wirbelkörper erreicht, so dass der Fixierstab direkter auf den Wirbelkörper einwirken kann. Außerdem wird durch die geringere Bauhöhe die Belastung des umgebenden Gewebes und/oder der umgebenden Organe reduziert.
In noch einer anderen, bevorzugten Ausführungsform ist unter dem Befestigungselement ein Dorn vorgesehen. Mit diesem Dorn wird das Befestigungselement zusätzlich im Wirbelkörper gehalten. Dies hat den Vorteil, dass das Befestigungselement bei der Anbringung bereits eine erste Fixierung
erfährt, auch wenn noch keine Schraube in den Wirbelkörper eingesetzt ist. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass auch über den Dorn Kräfte vom Fixierstab auf den Wirbelkörper übertragen werden, so dass die einzelnen Schrauben weiter entlastet werden.
Noch ein weiterer Vorteil besteht darin, dass das Befestigungselement durch den Dorn mit nur einer Schraube befestigt werden kann, denn der Dorn bildet neben der Schraube eine Fixierung des Befestigungselementes, so dass vom Fixierstab über die Fixierhalterung des Befestigungselementes übertragene Kräfte nicht zu einem Verdrehen des Befestigungselementes führen, sondern dass diese Kräfte ordnungsgemäß auf den Wirbelkörper übertragen werden. Folglich können über das Befestigungselement auch bei der Befestigung mit nur einer Schraube Querkräfte und Drehmomente auf den Wirbelkörper übertragen werden.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform sind am Befestigungsele- lement zwei oder mehr Fixierstabhalterungen vorgesehen, um weitere Fixierstäbe aufzunehmen und/oder um optimalere Befestigungspunkte für den Fixierstab zur Verfügung zu stellen.
Noch ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Befestigungselementes besteht darin, dass zum Verankern des Befestigungselementes im Knochen einfache Bioschrauben oder Spongiosaschrauben mit einem plastischen Schraubenkopf eingesetzt werden können und dass der Fixierstab in einer extra dafür vorgesehenen, separaten Fixierstabaufnahme befestigt wird. Hierbei können die Schrauben entsprechend den medizinischen und statischen Erfordernissen in den Knochen eingeschraubt werden, da ein Ausrichten ansonsten verwendeter Pedikelschrauben oder Tulpenschrauben in Richtung des Fixierstabes entfällt. Hierdurch kann die Schraube sehr viel präziser und damit schonender in den Knochen eingesetzt werden.
Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Fixierung einer menschlichen oder tierischen Wirbelsäule können nunmehr zwei, drei oder noch mehr Fixierstäbe
über das Befestigungselement am Wirbelkörper angebracht werden, so dass auch komplizierte Deformierungen wie z. B. Skoliosen oder dergl. in einfacher Weise und für den Wirbelkörper in schonender Weise behoben werden können. Hierzu wird an der Wirbelsäule zunächst ein erster Gewindestab an den Fixierstabhalterungen der Schrauben angebracht und durch Kompression eine Korrektur der Wirbelsäule herbeigeführt. Danach wird ein zweiter Fixierstab beispielsweise in der Fixierstabhalterung des Befestigungselementes rotations- und achsenstabil fixiert, da der Fixierstab in der länglichen Fixierstabhalterung über einen größeren Bereich gehalten wird. Hierdurch kann die bereits erreichte Korrektur der Wirbelsäule in einfacher Weise stabilisiert werden. Auch ist es möglich, einen Dritten oder noch weitere Fixierstäbe einzusetzen.
Weitere Vorteile des erfindungsgemäßen Befestigungselementes und der erfindungsgemäßen Vorrichtung ergeben sich aus der beigefügten Zeichnung und den nachfolgend beschriebenen Ausführungsformen. Ebenso können die vorstehend genannten und die noch weiter ausgeführten Merkmale erfindungsgemäß jeweils einzeln oder in beliebigen Kombinationen miteinander verwendet werden. Die erwähnten Ausführungsformen sind nicht als abschließende Aufzählung zu verstehen, sondern haben vielmehr beispielhaften Charakter. Es zeigen:
Fig. 1 eine Frontansicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung in
Explosionsdarstellung; Fig. 2 eine Seitenansicht der Vorrichtung gemäß Fig. 1 ; Fig. 3 eine Unteransicht eines Befestigungselementes gemäß Fig. 1 ;
Fig. 4 eine Draufsicht auf das Befestigungselement gemäß Fig. 3; Fig. 5 eine Seitenansicht einer menschlichen Wirbelsäule mit einer ersten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung; Fig. 6 eine Seitenansicht einer menschlichen Wirbelsäule mit einer zweiten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen
Vorrichtung; Fig. 7 eine Seitenansicht einer menschlichen Wirbelsäule mit einer dritten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung.
In den Figuren 1 und 2 ist in explosionsartiger Front- und Seitenansicht eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Fixierung einer menschlichen oder tierischen Wirbelsäule umfassend zwei Fixierstäbe 10, 12, eine Pedikelschraube 14, ein Befestigungselement 16, zwei Madenschrauben 18, 20 und eine Spongiosaschraube 22 dargestellt. Das Befestigungselement 16 weist auf seiner einem Wirbelkörper zugewandten Unterseite 23 einen spitzen Dorn 24 und auf seiner dem Wirbelkörper abgewandten Oberseite 25 eine Fixierstabhalterung 26 auf. Auch der Kopf der Pedikelschraube 14 ist als Fixierstabhalterung 28 ausgebildet.
Die Fixierstabhalterung 26 ist mittig auf dem Befestigungselement 16 angeordnet und erstreckt sich von einem Rand zum anderen im wesentlichen in Richtung der Wirbelsäule. Diese Fixierstabhalterung 26 ist als offener Halbzylinder ausgebildet und so dimensioniert, dass der aufzunehmende Fixierstab lose, aber passgenau eingelegt werden kann. Etwa in der Mitte der Fixierstabhalterung 26 ist ein Gewinde zur Aufnahme einer Madenschraube 20 vorgesehen, mit der der Fixierstab in der gewünschten Stellung befestigt wird. Die rechte und die linke Flanke der Fixierstabhalterung 26 ist sanft zulaufend ausgebildet, um scharfe Kanten und Ecken zu vermeiden. Es versteht sich, dass der Halbzylinder auch flacher ausgeführt werden kann, um die Bauhöhe des Befestigungselementes zu reduzieren. Die Madenschraube 20 weist ein Sägezahngewinde auf.
Unter einem Sägezahngewinde sind neben dem metrischen Sägegewinde gemäß DIN 513 auch Sägezahngewinde mit einem etwas größeren oder etwas kleineren Flankenwinkel, mit einem Flankenwinkel von 0° oder einem negativen Flankenwinkel, sowie Sägezahngewinde gemäß EP 885 598 zu verstehen.
Wie den Figuren 3 und 4 zu entnehmen ist, sind an den jeweils äußeren Enden des Befestigungselementes 16 zwei Schraubenaufnahmen 30, 32 sich diagonal gegenüberliegend vorgesehen, die so dimensioniert sind, dass der Schaft der
Schraube 14, 22 hindurchgelangt und dass der Kopf der Schraube 14, 22 passgenau in ihnen aufgenommen wird.
In einer anderen, hier nicht dargestellten Ausführungsform sind in dem Befestigungselement mehr als zwei Schraubenaufnahmen vorgesehen, um mehr Einschraubpunkte zu erhalten. In noch einer anderen, hier nicht dargestellten Ausführungsform ist das Befestigungselement mit Aussparungen oder gar gitterförmig ausgeführt, um Gewicht und/oder Fertigungskosten einzusparen.
Das Befestigungselement 16 ist entsprechend der Größe und Form des Wirbelkörpers gewölbt ausgebildet, damit sich das Befestigungselement 16 bündig an den Wirbelkörper anschließt. Bei dem hier dargestellten, circa 1 ,5 mm dicken Befestigungselement 16 ist die höchste Erhebung der Wölbung circa 9 mm hoch.
Dieses Befestigungselement 16 wird während der Operation auf den betreffenden Wirbelkörper aufgesetzt und derart festgedrückt, dass sich der Dorn 24 in den Wirbelkörper bohrt. Nun ist das Befestigungselement 16 vor-läufig am Wirbelkörper gehalten. Anschließend werden durch die jeweilige
Schraubenaufnahme 30, 32 hindurch eine Pedikelschraube 14 und eine Spongiosaschraube 22 in den Wirbelkörper geschraubt, um das Befestigungselement 16 nunmehr endgültig und unverrückbar am Wirbelkörper zu halten. Je nach Situation können auch zwei Pedikelschrauben 14 oder zwei Spongiosaschrauben 22 verwendet werden. Bei Brustwirbeln wird das
Befestigungselement 16 mit nur einer Schraube angebracht. Es versteht sich, dass auch andere Schrauben eingesetzt werden können.
Anschließend wird der entsprechend den medizinischen Anforderungen vorgebogene Fixierstab 12 in die längliche Fixierstabhalterung 26 eingelegt und in dieser mittels einer Madenschraube 20 fixiert. Vor dem endgültigen Festschrauben der Madenschraube 20 wird die Wirbelsäule jedoch in die gewünschte Position gebracht. Je nach Bedarf kann in die jeweiligen
Pedikelschrauben 14 noch ein zweiter Fixierstab 10 eingebracht werden. Auch ist es möglich, die zweite Schraube ebenfalls als Pedikelschraube 14 auszubilden und ggf. mit einem dritten, hier nicht dargestellten Fixierstab zu versehen.
Damit das Befestigungselement 16 zuverlässig im Wirbelkörper gehalten wird, sind die Schrauben 14, 22 derart schräg aufeinander zulaufend in der jeweiligen Schraubenaufnahme 30, 32 gehalten, dass die beiden Schrauben 14, 22 zur Mitte des Wirbelkörpers hin zeigen. Gleichzeitig verlaufen die beiden Schrauben 14, 22 in zwei zueinander parallel angeordneten Ebenen 34, 36, um einen bestmöglichen Abstand voneinander zu bewahren. Hierdurch wird erreicht, dass jede Schraube 14, 22 den zur Verankerung im Wirbelkörper benötigten Platz zur Verfügung hat.
In den Figuren 5, 6 und 7 sind verschiedene Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Vorrichtung in einer in die Wirbelsäule implantierten Position dargestellt, die alle über das gleiche Befestigungselement 16 verfügen, jedoch in unterschiedlicher Art und Weise mit Fixierstäben 40, 42 bestückt sind. Das Befestigungselement 16 wird dabei mittels einer oder zwei Schrauben an einem ventralen Wirbelkörper 44 angebracht. Der Fixierstab 40 kann je nach medizinischer Situation als eine starre, jedoch verformbare Gewindestange, als ein Distraktionsstab, als ein Spacer 42, oder als ein Kompressionsstab ausgebildet sein. Es versteht sich, dass die Fixierstabhalterung 26 des Befestigungselementes 16 und die Fixierstabhalterung 28 der Pedikelschraube 14 passend zu dem jeweiligen Fixierstab 40, 42 ausgebildet sind.
Es versteht sich auch, dass nicht notwendigerweise an jedem Wirbelkörper 44 ein Befestigungselement 16 angebracht sein muß. Je nach Situation können auch mit einem Fixierstab verbundene Pedikelschrauben ohne ein entsprechendes Befestigungselement direkt in den Wirbelkörper eingelassen sein oder ein Wirbelkörper wird übersprungen.
Figur 5 zeigt eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung, bei der lediglich ein Fixierstab 40 zum Einsatz kommt. Dieser Fixierstab 40 ist in der mittig angeordneten Fixierstabhalterung 26 des Befestigungselementes 16 angebracht und entsprechend der gewünschten Form der zu behandelnden Wirbelsäule vorgebogen. Dabei hat der Einsatz von zwei Schrauben je Befestigungselement 16 den Vorteil, dass hierdurch die Belastung der einzelnen Schraube verringert wird, so dass die Schraube auch in einem leicht spongiösen Wirbelknochen ausreichend Halt findet. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass die von dem Fixierstab 40 über das Befestigungselement 16 in den Wirbelkörper 44 eingeführten Kräfte nun auch eine Drehmomentenkomponente aufweisen können, da durch die distanzierte Anordnung der beiden Schrauben entsprechende Hebelkräfte übertragbar sind.
Figur 6 zeigt eine zweite Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung, bei der neben dem zentral angeordneten Fixierstab 40 mehrere Spacer 42 angeordnet sind. Dabei hält der Fixierstab 40 die Wirbelsäule grundsätzlich in der gewünschten Position, während durch die nachträglich angebrachten Spacer 42 Korrekturen der einzelnen Wirbelkörper 44 erreicht werden. Hierdurch kann die Wirbelsäule einerseits in ihrer gesamten Lage fixiert werden, während die einzelnen Wirbelkörper 44 darüber hinaus ebenfalls in der gewünschten Position fixierbar sind.
Figur 7 zeigt eine dritte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung, bei der zwei Fixierstäbe 40 angebracht sind. Bei Deformierungen wie zum Beispiel Skoliosen wird durch einen ersten als Gewindestab ausgebildeten Fixierstab 40 (Korrekturstab) in der bekannten Art und Weise durch Kompression eine Korrektur der Wirbelsäule ausgeführt, bevor ein zweiter, starrer Fixierstab 41 rotations- und achsstabil fixiert wird. Hierdurch ist eine Stabilisierung der Wirbelsäule in allen Ebenen möglich.
In der hier dargestellten Ausführungsform kann noch ein dritter Fixierstab 40 angebracht werden. Gegebenfalls kann auf diesen auch verzichtet werden.
Der Fixierstab 10, 12, 40, 41 kann beispielsweise als Verbindungs-, Distraktions- oder Kompressionsstab ausgebildet sein, je nach Verwendungszweck.
Die Madenschrauben 18, 20 sind mit einem Sägezahngewinde ausgestattet, wie dies in der EP 0885 598 A2 beschrieben ist.
Bezugszeichenliste:
10 Fixierstab
12 Fixierstab
14 Pedikelschraube
16 Befestigungselement
10 18 Madenschraube
20 Madenschraube
22 Spongiosaschraube
23 Unterseite
24 Dorn
15 25 Oberseite
26 Fixierstabhalterung
28 Fixierstabhalterung
30 Schraubenaufnahme
32 Schraubenaufnahme
20 34 Ebene
36 Ebene
40 Fixierstab
41 starrer Fixierstab
42 Spacer
25 44 Wirbelkörper