WO2004110287A1 - Vorrichtung zur dynamischen stabilisierung von knochen oder knochenfragmenten, insbesondere rückenwirbelkörpern - Google Patents

Vorrichtung zur dynamischen stabilisierung von knochen oder knochenfragmenten, insbesondere rückenwirbelkörpern Download PDF

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WO2004110287A1
WO2004110287A1 PCT/EP2004/004775 EP2004004775W WO2004110287A1 WO 2004110287 A1 WO2004110287 A1 WO 2004110287A1 EP 2004004775 W EP2004004775 W EP 2004004775W WO 2004110287 A1 WO2004110287 A1 WO 2004110287A1
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longitudinal beam
longitudinal
rch
eken
vertebral bodies
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PCT/EP2004/004775
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Johannes Fridolin SCHLÄPFER
Manuel SCHÄR
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Stratec Medical
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    • A61B17/7031—Longitudinal elements having flexible parts, or parts connected together, such that after implantation the elements can move relative to each other made wholly or partly of flexible material

Definitions

  • the present invention relates to a device for the dynamic stabilization of bones or bone fragments, in particular vertebral bodies, with at least one longitudinal support that can be fixed to the vertebral bodies.
  • the main indications for a dynamic fixation are an age and / or disease-related deterioration (degeneration) of the integrity of the spinal column structures, inflammation and / or injuries in the area of the intervertebral disc, the ligamentous apparatus, the facet joints and / or the subchondral bone.
  • Posterior dynamic fixation systems have the function of modifying the movement pattern in the affected spine segment in such a way that the pain caused by chemical irritation (nucleus material in contact with nerve structures) and / or mechanical irritation (hypermobility) disappears and the metabolism of the structures is retained or restored becomes.
  • the side members are advantageously made from a biocompatible high-performance plastic. Due to the much lower modulus of elasticity of the high-performance plastics compared to titanium and steel, the side members can be made relatively thick compared to the commonly used metals steel and titanium without losing flexibility, which has a positive effect on thrust and buckling resistance :
  • EP 0 690 701 B1 Another embodiment of a dynamic fixation system is proposed in EP 0 690 701 B1.
  • This latter system comprises a connecting rod, the ends of which can be fixed to two adjacent vertebral bodies and which has a curved central section, so that it is within certain limits is resilient. Otherwise, the shape of the connecting rod is unchangeable.
  • WO 01/45576 A1 also proposes a dynamic stabilization system which comprises a longitudinal beam which has two metallic end sections which can be fixed in complementary receiving openings within the head of two adjacent pedicle screws. Arranged between the two end sections is an articulated body which is elastically resilient in the longitudinal direction and which preferably consists of elastically resilient material. The two end sections of the side member are rigid. In addition to this joint body, the arrangement of an elastic band between two pedicle screws is proposed, which extends parallel to the elastic joint body.
  • the longitudinal direction of the joint body is specified by the manufacturer, i.e. unchangeable.
  • the longitudinal member is designed as a spring element, for example in the form of a meandering curved leaf spring.
  • the longitudinal member also comprises a spring element which maintains its shape specified by the manufacturer.
  • the aim of the present invention to provide a device for the dynamic stabilization of bones or bone fragments, in particular the vertebral bodies, with at least one longitudinal beam that can be fixed to the vertebral bodies and that can be easily adapted to the most varied of situations for the implantation, without losing the dynamics.
  • the at least one longitudinal beam which is fixed, for example, between two adjacent pedicle screws, is designed in such a way that it is applied by applying a predetermined bending force is plastically deformable from a first shape state "A” into a second alternative shape state "ET, the bending force required for this being significantly greater than the peak forces occurring in vivo.
  • the longitudinal beam should be elastically bendable, namely within the due to the mechanical interplay between the fixation system and the spinal segment, which define a so-called "elastic flex area”.
  • the device according to the invention is in principle also suitable for an anterior implantation if it is important to shift the pivot point of the affected spinal column segment anteriorly.
  • a particularly advantageous embodiment of the device according to the invention solves the problem of bending longitudinal members made of a biocompatible high-performance plastic by inserting a metal rod centrally into the longitudinal members.
  • the metal rod must be so thin that its critical bending angle is greater than or equal to the maximum bending angle of the stabilized vertebra that occurs in conjunction with the dynamic fixation system, and on the other hand it is so thick that the side member remains dimensionally stable after bending in situ.
  • the central metal rod In order to set a predetermined bending elasticity, it is conceivable for the central metal rod to be sheathed in several layers, the individual layers being distinguished by very special mutually coordinated elastic moduli.
  • DE 93 08 770 Ul describes a plastic rod with a metal core.
  • This plastic rod serves as a test rod or template in order to optimally adapt the shape of the side members to the position and orientation of the pedicle screws.
  • the test rod must be able to be molded on by hand in situ in the patient.
  • the test stick consists of a soft plastic (e.g. silicone) and a plastically easily deformable metal stick (e.g. pure aluminum). If the test rod has the same outer diameter as the side member, the sample rod reproduces exactly the shape that is necessary to be able to insert the side member into the pedicle screws without tension.
  • the present invention differs from the teaching according to DE 93 08 770 Ul due to the condition defined above that
  • the at least one longitudinal beam is plastically deformable by applying a predetermined bending force from a first shape state "A” to a second alternative shape state "B", the bending force required for this being significantly greater than the peak forces occurring in vivo, and
  • the at least one longitudinal beam can, however, be elastically bent within the respectively stable shape states, specifically within the limits given by the mechanical interaction between the fixation system and the spinal column segment, which define a so-called “elastic flex area”.
  • the elasticity in the bend of the longitudinal beam used according to the invention is preferably defined such that it can be deflected elastically by clamping at one end in a dimensionally stable state by an angle of 5 ° to 12 °, in particular approximately 8 °.
  • the at least one side member In order to initiate the above-mentioned pain relief and healing processes, the at least one side member must be designed in such a way that it is as stiff as possible in relation to compression and thrust forces occurring in vivo and that the construction consisting of side member and anchoring means is essentially torsionally rigid.
  • the longitudinal beam according to the invention can be any longitudinal beam according to the invention.
  • a) be flat or strip-shaped, or
  • b) have a rotationally symmetrical, circular, polygon-like or elliptical cross-section, the cross-section remaining constant in the longitudinal direction of the longitudinal member over the entire length, varying according to a mathematically describable law and / or changing abruptly.
  • the dynamic fixation system can be converted at any time into a fusing fixation system by the dynamic longitudinal member being replaced by a metallic and accordingly rigid longitudinal member is replaced without having to replace the pedicle screws, and vice versa.
  • the aim is to have a dynamic stabilization system ready, based on the following basic considerations:
  • the main indications for a dynamic system are diseases, inflammations and / or injuries in the area of the intervertebral disc, the ligamentous apparatus, the facet joints and / or the subchondral bone.
  • it is important to change the stress pattern in the affected area so that the pathological condition does not worsen at least.
  • a cure would be ideal, but this is hardly possible at least in the case of degenerative diseases.
  • the goal of the dynamic system to be developed is not only to freeze the pathological condition or even bring about healing, but together to form a unit supporting the metabolism of the structures with the structures concerned.
  • a posterior shift of the fulcrum to the area of the posterior facet joints can have the following effects, depending on the pathology:
  • Inflammation can occur, among other things, in the area where granulation tissue and / or nerve endings that grow in from the outside also hit nucleus material that presses through cracks in the annulus (physiological Pain) This inflammatory process is constantly promoted by the constant flow of nucleus material, but in theory it does not necessarily need one Inflammation to cause pain; the mechanical pressure of a fluid pocket on afferent nerve endings alone can cause pain. Appropriate stabilization can stop the inflammatory process and even trigger healing. The following considerations result:
  • the posterior displacement of the pivot point of the spinal segment drastically reduces its range of motion in flexion and extension and the axial force acting on the intervertebral disc is evenly distributed over the entire intervertebral disc.
  • the nucleus material is no longer tumbled back and forth, ie there is less nucleus material which stimulates the inflammatory process and is pressed against the focus of inflammation by cracks in the posterior annulus. This creates the conditions for the inflammation to heal and can use a repair process.
  • a disc hernia is a connection between the nucleus and the area surrounding the annulus. This means that nucleus material can constantly flow through through annular cracks. With a nucleotomy, the leaked material as well as material is removed from the nucleus, the latter in order to avoid secondary disc hernias. This surgically enlarges the posterior annulus lesion.
  • a posterior displacement of the pivot point of the spinal column reduces the flow of nucleus material.
  • the disc hernia can no longer increase and material that escapes if it has not already been surgically removed is encapsulated and resorbed by the body.
  • a repair process can take place on the posterior annulus.
  • a dynamic system with a primary disc hernia has, at least theoretically, the advantage that the surgical intervention can be designed to be minimal (it is not an opening of the epidural space and no additional damage to the Annulus required). This creates optimal conditions for healing and restoration of the function of the intervertebral disc.
  • the pain in the posterior annulus can be caused by delamination of the annulus. Delamination of the posterior annulus occurs when the nucleus is dehydrated and the intervertebral disc has collapsed accordingly.
  • the posterior displacement of the fulcrum in the area behind the posterior facet joints reduces the pressure in the area of the posterior annulus, which prevents further delamination of the posterior annulus. This creates the prerequisites for healing / discoloration of the annulus, provided, of course, that the annulus has a corresponding healing potential.
  • MRI magnetic resonance imaging
  • a sclerotic change in the bony cover plate can also be ascertained, which indicates a bottleneck or stop in the nutrition of the intervertebral disc.
  • a sclerotic change in the cover plate is hardly reversible.
  • the degenerative "demise" of the intervertebral disc is pre-programmed.
  • the first-mentioned inflammation can be remedied by suitable measures, provided that the corresponding tissue is not permanently damaged.
  • the increased pressure in the subchondrial bone due to the backlog can lead to mechanical irritation of the afferent nerve endings (mechanical pain). Measures that reduce the pressure in the subchondral area can at least reduce the mechanical pain, if not make it disappear. However, the cause of the problem can only be found with difficulty in the latter case.
  • the posterior displacement of the fulcrum in the area behind the posterior facet joints not only relieves the pressure on the intervertebral disc, but also on the subchondrial bone underneath. With a suitable dynamic fixation, the prerequisites for pain relief and in the case of inflammation in the area of the subchondrial bone are even created for healing.
  • Pain (sciatica, etc.) only arises when inflammatory nucleus material emerges through cracks in the posterior annulus and presses on the nerve roots.
  • a posterior displacement of the pivot point of the spinal column segment reduces the flow of the stimulating inflammatory process Nuclear material. This creates the conditions for the inflammation to heal and for a certain repair process to start in the posterior annulus. It is even conceivable to clear a disc hernia if no new nucleus material flows in.
  • the cranial vertebral body of the affected segment and the associated intervertebral disc are usually affected. Thanks to good blood circulation, the bony healing of the vertebral body is no longer a problem with the fixation techniques described today and at the beginning. In contrast to the vertebral body, healing of the intervertebral disc is based on other laws due to the lack of blood circulation and regrets means longer. A switch from a stiff posterior fixation to a flexible posterior fixation after approximately 6 months relieves the pressure on the intervertebral disc and allows certain movement components.
  • the prerequisites for healing of the intervertebral disc are created, provided that the supply of the intervertebral disc from the subchondral area of the adjacent vertebrae is not disturbed (e.g. by callus formation in the area of the subchondral bone).
  • the posterior dynamic displacement of the pivot point of the relevant spinal segment in a posterior dynamic system relieves the traumatized intervertebral disc and also allows an axial deformation that is important for the nutrition of the intervertebral disc.
  • the system according to the invention should also be distinguished, on the one hand, by an extremely elegant construction and surgical technique, on the one hand, by the advantages of a dynamic system and, on the other hand, by the possibility of optimally determining the posterior pivot point of a predetermined spinal segment.
  • the bone anchoring means for example pedicle screws
  • the posterior pivot point can be set individually.
  • the simplest embodiment of these considerations is to provide pedicle screws with screw heads of different heights, in which the longitudinal beam receiving slots are formed.
  • An alternative embodiment comprises screw heads which are axially variable with respect to the pedicle screw shaft, for example the screw heads being screwed onto the screw shafts and being individually highly fixable by means of counter screws.
  • pedicle screws with screw heads that can be plugged onto and / or rusted onto the threaded shaft and have longitudinal member receiving openings of different heights. It should be borne in mind that after placing a pedicle screw, the surgeon will not subsequently lower or raise it (with the risk of loosening) to place the longitudinal beam at a predetermined distance from the vertebral body. He only needs to replace the screw head or adjust the height.
  • Fig. 1 A vertebral segment comprising four vertebral bodies with a posterior
  • FIG. 2 shows the arrangement according to FIG. 1 in a side view along line 2-2 in FIG. 1;
  • Fig. 3 shows a longitudinal beam designed according to the invention in the form of a round bar, partially cut, partially in a perspective view, and on an enlarged scale.
  • FIGS. 1 and 2 A part of a spine is shown in FIGS. 1 and 2, the individual vertebral bodies being identified by the reference letter “ ⁇ ”. The spine is marked with the reference letter "S”.
  • the individual vertebral bodies “V” are stabilized posteriorly, specifically for this purpose are screwed into four vertebral bodies “V” by posterior pedicle screws.
  • the screw heads each have receiving openings or slots for receiving a rod-shaped longitudinal member 11.
  • the longitudinal member 11, as can also be seen in particular in FIG. 3, is designed in the form of a round rod and is clamped in the heads of the pedicle screws 10. In this way, a spinal column segment with four vertebral bodies “V” can be stabilized.
  • the longitudinal beam (s) 11 are designed in such a way that by applying a predetermined bending force from a first stable shape state to a second alternative stable shape state according to FIGS. 1 and 2. However, within this implantation state, the longitudinal beams 11 should be elastically bendable, within predetermined limits, as shown in the introduction. Dynamic stabilization of a predetermined spinal column segment is thus achieved with all the advantages as stated above.
  • the longitudinal beam 11 is provided with a core 12 made of metal, in particular titanium or titanium alloy, which is encased in a plastic 13 that is compatible with humans.
  • the plastic deformability of the longitudinal beam 11 is primarily ensured by the metallic core 12, while the elasticity in the deformed state is primarily due to the plastic jacket 13.
  • the above-mentioned bending elasticity of the longitudinal beam 11 is indicated in FIG. 2 by a double arrow 14. It is dimensioned such that when the longitudinal beam 11 is clamped in at one end, it can be elastically deflected by an angle of 5 ° to 12 °, in particular approximately 8 °, within a dimensionally stable state (double arrow 14).
  • the device described can comprise longitudinal beam connecting means, by means of which at least two longitudinal beam sections can be connected to one another.
  • the longitudinal beam connecting means can, for example, have two opposite longitudinal beam receiving openings or slots, into each of which a longitudinal beam end section can be inserted and fixed by means of a clamping screw or the like.
  • the longitudinal beam connecting means can either be rigid or preferably also flexible. They allow segmental implantation of longitudinal members and extremely individual stabilization of a spine section.
  • FIGS. 1 and 2 It can also be seen from FIGS. 1 and 2 that the spinal column section is always stabilized by means of the device according to the invention in such a way that there is flexibility only in the context of flexion and extension. This considerably reduces pressure on the cover plate and intervertebral disc, without losing the axial deformation of the intervertebral disc that is important for feeding the intervertebral disc.
  • the longitudinal member described must of course also be designed so that it is with a predetermined force that is above anatomical or in vivo peak forces, permanently deformed. This deformation takes place outside of the implantation, and should preferably be possible without separate auxiliary devices. The deformation is carried out "on site” by the surgeon.
  • the longitudinal member is to be stable with respect to the anatomically usual thrust forces, i.e. to be adamant.
  • the side member it is very often desirable for the side member to be torsionally rigid to ensure that the affected vertebral body segment i.w. usually only extends approximately horizontally around a pivot point displaced posteriorly.
  • the longitudinal beam can be designed in the form of a flat band or strip. In the embodiment described, round rod-like longitudinal members are implanted.
  • the angular range mentioned at the outset relates to a length of the longitudinal beam 11 which corresponds to the distance between two adjacent vertebral bodies, that is to say a distance of approximately 2-6 cm, in particular approximately 4-5 cm.
  • the width and / or height of the flat-band-like core can vary continuously or in steps over the length of the longitudinal beam, at least over a longitudinal section thereof.
  • the diameter of the core continuously increases or decreases, at least in sections, so that the core takes the form of a wedge or cone.
  • the transitions in the area of a step are preferably rounded in order to reduce or completely avoid step-related stresses.

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Abstract

Vorrichtung zur dynamischen Stabilisierung von Knochenfragmenten, insbesondere Rückenwirbelkörpern (V), mit wenigstens einem an den Wirbelkörpern (V) fixierbaren Längsträger (11). Der wenigstens eine Längsträger (11) ist derart ausgebildet, dass er durch Aufbringung einer vorbestimmten Biegekraft von einem ersten stabilen Formzustand in einen zweiten alternativen stabilen Formzustand plastisch verformbar, jedoch sowohl im ersten als auch im zweiten Zustand innerhalb vorbestimmter Grenzen elastisch biegbar ist. Vorzugsweise umfaßt der Längsträger (11) eine metallische Seele (12), die kunststoffummantelt (13) ist.

Description

Vorrichtung zur dynamischen Stabilisierung von Knochen oder Knochenfragmenten, insbesondere Rückenwirbelkörpern
B e s c h r e i b u n g
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur dynamischen Stabilisierung von Knochen oder Knochenfragmenten, insbesondere Rückenwirbelkörpern, mit wenigstens einem an den Wirbelkörpern fixierbaren Längsträger.
Hauptindikationen für eine dynamische, insbesondere von posterior durchgeführte Fixation sind ein alters- und/oder krankheitsbedingter Verfall (Degeneration) der Integrität der Wirbelsäulenstrukturen, Entzündungen und/oder Verletzungen im Bereich der Bandscheibe, des Bandapparates, der Fazettengelenke und/oder des subchondralen Knochens.
Posteriore dynamische Fixationssysteme haben die Funktion, das Bewegungsmuster im betroffenen Wirbelsäulensegment derart zu modifizieren, dass die durch chemische Reizung (Nukleusmaterial in Kontakt mit Nervenstrukturen) und/oder mechanische Reizung (Hypermobilität) bewirkten Schmerzen verschwinden und der Metabolismus der Strukturen erhalten bleibt bzw. wieder hergestellt wird.
Klinische Erfahrung mit bestehenden posterioren dynamischen Fixationssystemen, wie zum Beispiel im EP 0 669 109 Bl und im Manual „Fixateur externe" (Autoren: B. G. Weber und F. Magerl, Springer-Verlag 1985, Seite 290-366) beschrieben, zeigt, dass ein posteriores dynamisches Fixationssystem mit Vorteil flexibel in Bezug auf Biegung und steif in Bezug auf Kompression (Knickung), Schub und Rotation ist. Damit muß ein System bzgl. Flexion auf eine maximale Deformation und bzgl. Knickung, Schub und Rotation auf eine maximale Belastung dimensioniert werden. Um diese in sich widersprüchlichen Bedingungen vereinigen zu können, werden die Längsträger mit Vorteil aus einem biokompatiblen Hochleistungs-Kunststoff hergestellt. Aufgrund des im Vergleich zu Titan und Stahl viel tieferen E-Moduls der Hochleistungskunststoffe können die Längsträger im Vergleich zu den üblicherweise klinisch eingesetzten Metallen Stahl und Titan relativ dick gestaltet werden, ohne an Flexibilität zu verlieren, was sich positiv auf den Schub- und Knickwiderstand auswirkt:
o Kritische Knickbelastung: Pkr = const. x E x φ4 o Kritische Schubkraft: Qkr = const. x τmax x φ2 o Kritische Biegung: αkr = const. x σmax x l/E x 1/φ
Die obigen Formeln zeigen, wie mit den Materialeigenschaften, dem E-Modul und dem Durchmesser gespielt werden kann, um die diversen Kriterien bzgl. Deformation und Festigkeit erfüllen zu können.
Das Problem bei der Verwendung von biokompatiblem Hochleistungskunststoff für die Längsträger ist, dass sie im Gegensatz zu metallischen Längsträgern nur unter großem Aufwand z.B. durch Erwärmung in situ bleibend gebogen werden können.
Die Möglichkeit, Längsträger biegen zu können, ist vor allem bei der posterioren Stabilisierung über Pedikelschrauben von großer Wichtigkeit, da die durch die Pedikel in die Wirbelkörper eingedrehten Pedikelschrauben aufgrund der anatomischen Gegebenheiten sehr oft nicht fluchten. Um trotzdem die Längsträger möglichst spannungsfrei mit den Pedikelschrauben verbinden zu können, muß die Form der Längsträger der Lage und Ausrichtung der Pedikelschrauben in situ angepasst werden können. Bei polyaxialen Pedikelschrauben kann das Anbiegen auf eine Ebene begrenzt werden, während bei monoaxialen Pedikelschrauben die Längsträger drei-dimensiona! angebogen werden müssen.
Eine weitere Ausführungsform eines dynamischen Fixationssystems ist in der EP 0 690 701 Bl vorgeschlagen. Dieses letztgenannte System umfaßt einen Verbindungsstab, dessen Enden an zwei benachbarten Wirbelkörpern fixierbar ist und der einen gekrümmten mittleren Abschnitt aufweist, so dass er innerhalb bestimmter Grenzen elastisch nachgiebig ist. Im übrigen ist der Verbindungsstab hinsichtlich seiner Formgebung unveränderbar.
Auch in der WO 01/45576 Al ist ein dynamisches Stabilisierungssystem vorgeschlagen, welches einen Längsträger umfaßt, der zwei metallische Endabschnitte aufweist, die in komplementäre Aufnahmeöffnungen innerhalb des Kopfes zweier benachbarter Pedikelschrauben fixierbar sind. Zwischen den beiden Endabschnitten ist ein in Längsrichtung elastisch nachgiebiger Gelenkkörper angeordnet, der vorzugsweise aus elastisch nachgiebigem Material besteht. Die beiden Endabschnitte des Längsträgers sind starr. Zusätzlich zu diesem Gelenkkörper wird noch die Anordnung eines elastischen Bandes zwischen zwei Pedikelschrauben vorgeschlagen, welche sich parallel zum elastischen Gelenkkörper erstreckt.
Auch bei dieser Ausführungsform ist der Gelenkkörper hinsichtlich seiner Längserstreckung herstellerseitig vorgegeben, d.h. unveränderbar. Schließlich sei noch auf die Konstruktion gemäß der FR 2 799 949 hingewiesen, die dadurch gekennzeichnet ist, dass der Längsträger als Federelement ausgebildet ist, zum Beispiel in Form einer meanderförmig gebogenen Blattfeder.
Auch bei der Konstruktion gemäß der WO 98/22033 Al umfaßt der Längsträger ein Federelement, das seine herstellerseitig vorgegebene Form beibehält.
Dementsprechend ist es u.a. Ziel der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung zur dynamischen Stabilisierung von Knochen oder Knochenfragmenten, insbesondere Rückenwirbelkörpern, mit wenigstens einem an den Wirbelkörpern fixierbaren Längsträger zu schaffen, der ohne Aufwand an die verschiedensten Situationen für die Implantation anpassbar ist, ohne dass die Dynamik verloren geht.
Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst, wobei bevorzugte konstruktive Details in den Unteransprüchen beschrieben sind. Der Kern der vorliegenden Erfindung liegt also darin, dass der wenigstens eine Längsträger, der zum Beispiel zwischen zwei benachbarten Pedikelschrauben fixiert wird, derart ausgebildet ist, dass er durch Aufbringung einer vorbestimmten Biegekraft von einem ersten Formzustand „A" in einen zweiten alternativen Formzustand „ET plastisch verformbar ist, wobei die dazu notwendige Biegekraft deutlich größer ist als die in vivo auftretenden Spitzenkräfte. Innerhalb der jeweils stabilen Formzuständen soll der Längsträger jedoch elastisch biegbar sein, und zwar innerhalb der durch das mechanische Zusammenspiel zwischen Fixationssystem und Wirbelsäulensegment gegebenen Grenzen, die einen sog. „elastischen Flexbereich" definieren.
Es sei an dieser Stelle angemerkt, dass die erfindungsgemäße Vorrichtung sich grundsätzlich auch für eine anteriore Implantation eignet, wenn es gilt, den Drehpunkt des betroffenen Wirbelsäulensegmentes nach anterior zu verlagern.
Eine besonders vorteilhafte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung löst das Problem des Anbiegens von aus einem biokompatiblem Hochleistungskunststoff hergestellten Längsträgern, indem ein Metallstab zentral in die Längsträger eingebracht ist. Der Metalistab muß dabei einerseits so dünn sein, dass dessen kritischer Biegewinkel größer-gieich dem im Verbund mit dem dynamischen Fixationssystem maximal auftretenden Biegewinkel der stabilisierten Wirbel ist, und andererseits so dick ist, dass der Längsträger nach dem in situ-Anbiegen formbeständig bleibt.
Zur Einstellung einer vorbestimmten Biegeelastizität ist es denkbar, dass der zentrale Metallstab mehrschichtig ummantelt ist, wobei die einzelnen Schichten sich durch ganz spezielle aufeinander abgestimmte Elastizitätsmoduli auszeichnen.
In der DE 93 08 770 Ul wird ein Kunststoffstab mit einem Metallkern beschrieben. Dieser Kunststoffstab dient als Probestab bzw. Schablone, um die Form der Längsträger optimal der Lage und Ausrichtung der Pedikelschrauben anpassen zu können. Dazu muß der Probestab von Hand in situ im Patienten angeformt werden können. Entsprechend besteht der Probestab aus einem weichen Kunststoff (z.B. Silikon) und einem plastisch leicht deformierbaren Metallstab (z.B. Rein-Aluminium). Wenn der Probestab den gleichen Außendurchmesser wie der Längsträger hat, gibt der Probestab genau die Form wieder, die notwendig ist, um den Längsträger spannungsfrei in die Pedikelschrauben einsetzen zu können. Die vorliegende Erfindung unterscheidet sich von der Lehre gemäß DE 93 08 770 Ul aufgrund der oben definierten Bedingung, daß
a) der zumindest eine Längsträger durch Aufbringung einer vorbestimmten Biegekraft von einem ersten Formzustand „A" in einen zweiten alternativen Formzustand „B" plastisch verformbar ist, wobei die dazu notwendige Biegekraft deutlich größer ist als die in vivo auftretenden Spitzenkräfte, und
b) der zumindest eine Längsträger innerhalb der jeweils stabilen Formzustände jedoch elastisch biegbar ist, und zwar innerhalb der durch das mechanische Zusammenspiel zwischen Fixationssystem und Wirbelsäulensegment gegebenen Grenzen, die einen sog. „elastischen Flexbereich" definieren.
Vorzugsweise wird die Elastizität in Biegung des erfindungsgemäß verwendeten Längsträgers so definiert, dass dieser bei Einspannung an einem Ende in einem formstabilen Zustand um einen Winkel von 5° bis 12°, insbesondere etwa 8° elastisch auslenkbar ist.
Um die oben erwähnten Schmerzlinderungen und Heilungsprozesse einzuleiten, muß der zumindest eine Längsträger so gestaltet sein, dass er gegenüber in vivo auftretenden Kompressions- und Schubkräften möglichst steif ist und dass das aus Längsträger und Verankerungsmittel bestehende Konstrukt im wesentlichen torsionssteif ist.
Der erfindungsgemäße Längsträger kann
a) flachbandartig bzw. streifenförmig ausgebildet sein, oder
b) einen rotationssymmetrischen, kreisförmigen, polygonartigen oder ellipsen- förmigen Querschnitt aufweisen, wobei der Querschnitt in der Längsrichtung des Längsträgers über die gesamte Länge konstant bleibt, gemäß einer mathematisch beschreibbaren Gesetzmäßigkeit variiert und/oder sich sprungartig ändert. Darüber hinaus sollte darauf geachtet werden, dass der Längsträger so dimensioniert ist, dass im erwähnten „elastischen Flexbereich" die Oberflächenspannung desselben stets unterhalb der dynamischen Bruchspannung liegt. Dies gilt insbesondere auch für die einzelnen Komponenten eines aus Seele und Ummantelung bestehenden Längsträgers.
Wenn der zumindest eine aus biokompatiblem Kunststoff hergestellte Längsträger so ausgelegt ist, dass er die gleiche Geometrie hat wie die normalerweise für Fusionen verwendeten metallischen Längsträger, dann kann jederzeit das dynamische Fixationssystem in ein fusionierendes Fixationssystem umgewandelt werden, indem der dynamische Längsträger durch einen metallischen und dementsprechend steifen Längsträger ersetzt wird, ohne die Pedikelschrauben austauschen zu müssen, und umgekehrt.
Darüber hinaus ist es Ziel, ein dynamisches Stabilisierungssystem bereitzuhalten, dem folgende Grundüberlegungen zugrunde liegen:
Es geht im vorliegenden Fall um die Entwicklung eines dynamischen, posterior einsetzbaren Pedikelschraubensystems, das pathologisch veränderte Wirbelsäulensegmente nicht fusioniert, sondern die betroffenen Strukturen gezielt in ihrer Funktion stützt.
Wie bereits eingangs erwähnt, sind Hauptindikationen für ein dynamisches System Erkrankungen, Entzündungen und/oder Verletzungen im Bereich der Bandscheibe, des Bandapparates, der Fazettengelenke und/oder des subchondralen Knochens. In diesen Situationen ist es wichtig, im betroffenen Bereich das Belastungsmuster derart zu verändern, dass der pathologische Zustand sich zumindest nicht verschlechtert. Ideal wäre eine Heilung, was aber zumindest bei degenerativen Erkrankungen kaum mehr möglich ist.
Das Ziel des zu entwickelnden dynamischen Systems ist aber nicht nur, den pathologischen Zustand einzufrieren oder gar Heilung zu bewirken, sondern zusammen mit den betroffenen Strukturen eine den Metabolismus der Strukturen unterstützende Einheit zu bilden.
Sobald ein Pedikelschraubensystem von posterior eingesetzt wird, wird automatisch der Drehpunkt des betroffenen Bewegungssegmentes aus der Bandscheibe nach posterior verschoben, mag es noch so flexibel sein. Eine posteriore Verschiebung des Drehpunktes bis in den Bereich der posterioren Fazettengelenke kann je nach Pathologie folgende Effekte haben:
1. Schmerzquelle „posteriore Fazettengelenke":
Je nach Lage des posterior verschobenen Drehzentrums zu den posterioren Fazettengelenken und der axialen Kompressibilität des Systems ist die Bewegung in den Gelenken mehr oder weniger drastisch reduziert. Damit sind die Voraussetzungen geschaffen, dass ein degenerativ verändertes Gelenk sich erholen kann, indem fehlender Hyaliner-Gelenksknorpel zumindest theoretisch durch fibrösen Knorpel ersetzt wird (Passive Motion Principle von Salter). Voraussetzung für eine Erholung ist aber, dass das System spannungsfrei eingesetzt werden kann.
2. Schmerzquelle „posteriorer Anulus" der Bandscheibe, Lordose und Bandscheibenhöhe erhalten:
Im posterioren Anulus können aufgrund von traumatischen Entwicklungen oder degenerativen Veränderungen Risse auftreten. Diese Risse starten oft nukleus- seitig und dringen immer weiter gegen den äußeren, innervierten Rand des Anulus vor. Ein Magnet Resonance Imaging (MRI) erlaubt, Flüssigkeitstaschen im Bereich der vorgenannten Risse zu identifizieren. Diese sog. „hot spots" können eine Indikation für einen Entzündungsprozeß im Bereich des posterioren Anulus sein. Entzündungen können u.a. in dem Bereich auftreten, wo von außen einwachsendes Granulationsgewebe und/oder Nervendungen auch von innen her durch Risse im Anulus drückendes Nukleusmaterial treffen (physiologischer Schmerz). Dieser Entzündungsprozeß wird durch das ständige Nachfließen von Nukleusmaterial permanent gefördert. Theoretisch braucht es aber nicht unbedingt eine Entzündung, um Schmerzen zu erzeugen; sondern der mechanische Druck einer Flüssigkeitstasche auf afferente Nervendungen alleine kann schon Schmerz verursachen. Eine geeignete Stabilisierung kann den Entzündungsprozeß stoppen und sogar Heilung auslösen. Dabei ergeben sich folgende Überlegungen:
Durch die posteriore Verschiebung des Drehpunktes des Wirbelsäulensegmentes wird dessen Bewegungsbereich in Flexion und Extension drastisch reduziert und die auf die Bandscheibe wirkende Axialkraft wird gleichmäßig über die ganze Bandscheibe verteilt. Dadurch wird bei „globaler" Flexion/Extension des Patienten das Nukleusmaterial nicht mehr hin- und hergewalkt, d.h. es wird weniger, den Entzündungsprozeß anregendes Nukleusmaterial durch Risse im posterioren Anulus gegen den Entzündungsherd gedrückt. Damit sind die Voraussetzungen geschaffen, dass die Entzündung abheilt und ein Reparaturprozeß einsetzen kann.
3. Problem „primäre Diskushernie":
Bei einer Diskushernie besteht eine Verbindung zwischen dem Nukleus und der Umgebung des Anulus. Damit kann Nukleusmaterial durch anulare Risse ständig nachfließen. Bei einer Nukleotomie wird das ausgetretene Material wie auch Material aus dem Nukleus entfernt, letztere um sekundäre Diskushernie zu vermeiden. Damit wird die Läsion des posterioren Anulus operativ vergrößert.
Auch hier reduziert eine posteriore Verschiebung des Drehpunktes des Wirbelsäulensegments ein Nachfließen von Nukleusmaterial. Die Diskushernie kann nicht mehr zunehmen und austretendes Material, wenn es nicht schon operativ entfernt wurde, wird eingekapselt und vom Körper resorbiert. Es kann ein Reparaturprozeß am posterioren Anulus stattfinden.
Somit hat ein dynamisches System bei einer primären Diskushernie zumindest theoretisch den Vorteil, dass der operative Eingriff minimal gestaltet werden kann (es ist keine Öffnung des Epiduralraumes und keine zusätzliche Schädigung des Anulus erforderlich). Damit können optimale Bedingungen für eine Heilung und Wiederherstellung der Funktion der Bandscheibe geschaffen werden.
4. Schmerzquelle „posteriorer Anulus der Bandscheibe" (Bandscheibe zusammengefallen):
Der Schmerz im posterioren Anulus kann durch ein Delaminieren des Anulus hervorgerufen werden. Ein Delaminieren des posterioren Anulus tritt auf, wenn der Nukleus dehydriert und die Bandscheibe entsprechend zusammengefallen ist. Durch die posteriore Verschiebung des Drehpunktes in dem Bereich hinter die' posterioren Fazettengelenke wird der Druck im Bereich des posterioren Anulus reduziert, was ein weiteres Delaminieren des posterioren Anulus verhindert. Damit sind die Voraussetzungen für eine Heilung/Vemarbung des Anulus geschaffen, natürlich vorausgesetzt, dass der Anulus ein entsprechendes Heilungspotential aufweist.
5. Schmerzquelle „Deckplatte/subchondraler Knochen":
Mit dem MRI ist es möglich, Änderungen im Flüssigkeitshaushalt im subchondralen Knochen der Wirbelkörper zu erfassen. Insbesondere kann auch eine sklerotische Veränderung der knöchernen Deckplatte festgestellt werden, die auf einen Engpaß bzw. Stopp der Ernährung der Bandscheibe hindeutet. Eine sklerotische Veränderung der Deckplatte ist kaum reversibel. Der degenerative „Untergang" der Bandscheibe ist vorprogrammiert.
Denkbar ist auch ein erhöhter Flüssigkeitsgehalt. Dafür gibt es zwei Erklärungen:
a) Entzündung im subchondralen Bereich, die zu einem Entzündungsschmerz führt. b) Rückstau aufgrund „Verstopfung" der Verbindungskanäle in der knöchernen Deckplatte des Wirbelkörpers (bedingt durch sklerotische Veränderungen, etc.).
Die erstgenannte Entzündung kann durch geeignete Maßnahmen behoben werden, sofern das entsprechende Gewebe nicht permanent geschädigt ist.
Im letztgenannten Fall kann zumindest theoretisch der aufgrund des Rückstaus erhöhte Druck im subchondraien Knochen zu einer mechanischen Reizung der afferenten Nervendungen führen (mechanischer Schmerz). Maßnahmen, die eine Reduktion des Druckes im subchondraien Bereich bewirken, können zumindest den mechanischen Schmerz reduzieren, wenn nicht gar zum Verschwinden bringen. Die Ursache des Problems kann aber auch beim letztgenannten Fall nur schwer behoben werden.
Die posteriore Verschiebung des Drehpunktes in dem Bereich hinter die posterioren Fazettengelenke führen nicht nur zu einer Entlastung der Bandscheibe, sondern auch des darunter liegenden subchondraien Knochens. Damit sind mit einer geeigneten dynamischen Fixation die Voraussetzungen zur Schmerzlinderung und im Fall einer Entzündung im Bereich des subchondraien Knochens gar zur Heilung geschaffen.
6. Schmerzquelle „Nervenwurzel":
Mechanischer Druck auf die Nervenwurzel führt zu einer in die unteren Extremitäten ausstrahlende Taubheit und Muskelschwäche, nicht aber zu Schmerzen. Schmerzen (Ischias, etc.) entstehen erst, wenn entzündungs- auslösendes Nukleusmaterial durch Risse im posterioren Anulus austritt und auf die Nervenwurzeln drückt.
Auch hier reduziert eine posteriore Verschiebung des Drehpunktes des Wirbelsäulensegmentes das Nachfließen von dem den Entzündungsprozeß anregendem Nukleusmaterial. Damit sind die Voraussetzungen geschaffen, dass die Entzündung abheilt und ein gewisser Reparaturprozeß beim posterioren Anulus einsetzen kann. Es ist sogar denkbar, eine Diskushernie abzubauen, wenn kein neues Nukleusmaterial nachfließt.
7. Problem „Wirbelsäulenfraktur":
Bei einer Wirbelsäulenfraktur sind meistens der kraniale Wirbelkörper des betroffenen Segmentes und die dazugehörige Bandscheibe betroffen. Dank guter Durchblutung stellt die knöcherne Heilung des Wirbelkörpers mit den heutigen und eingangs beschriebenen Fixationstechniken kein Problem mehr da. Im Gegensatz zum Wirbelkörper basiert eine Heilung der Bandscheibe aufgrund der fehlenden Durchblutung auf anderen Gesetzmäßigkeiten und bedauert bedeutet länger. Eine Umstellung nach ca. 6 Monaten von einer steifen posterioren Fixation auf eine flexible posteriore Fixation bewirkt eine Entlastung der Bandscheibe und lässt gewisse Bewegungskomponenten zu. Je nach Größe der Entlastung und dem verbleibenden Bewegungsumfang sind die Voraussetzungen für eine Heilung der Bandscheibe geschaffen, vorausgesetzt, die Versorgung der Bandscheibe aus dem subchondralen Bereich der angrenzenden Wirbel ist nicht gestört (zum Beispiel durch Kallusbildung im Bereich des subchondralen Knochens).
Die bei einem posterior eingesetzten dynamischen System bewirkte posteriore Verschiebung des Drehpunktes des betreffenden Wirbelsäulensegmentes bewirkt, wie bereits oben beschrieben, eine Entlastung der traumatisierten Bandscheibe, und lässt darüber hinaus eine für die Ernährung der Bandscheibe wichtige axiale Deformation zu.
Im Lichte der vorgenannten Überlegungen ist es also auch noch Ziel der vorliegenden Erfindung, durch posteriore Verlagerung des Drehpunktes eines betroffenen Wirbelsäulensegmentes den posterioren Anulus der betroffenen Bandscheibe ruhig zu stellen mit der Folge, dass posteriorer Austritt von Nukleusmaterial entsprechend reduziert wird, wobei gleichzeitig eine für die Ernährung der Bandscheibe wichtige axiale Deformation möglich sein soll, und zwar so, dass die Bandscheibe und die zugeordneten Deckplatten weitgehend homogen druckbelastet sind. Dementsprechend ist es also auch Aufgabe, ein ausreichend dynamisches Stabilisierungssystem zur Verfügung zu stellen, durch das der Drehpunkt des betroffenen Wirbelsäulensegmentes in vorbestimmter Weise nach posterior verlegt wird.
Das erfindungsgemäße System soll sich also auch zum einen durch eine äußerst elegante Konstruktion und Operationstechnik sowie die Vorteile eines dynamischen Systems einerseits und die Möglichkeit einer optimalen Bestimmung des posterioren Drehpunktes eines vorbestimmten Wirbelsäulensegmentes andererseits auszeichnen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruches 13 gelöst, und zwar sowohl unabhängig von den den Ansprüchen 1 bis 12 zugrundeliegenden Überlegungen als auch und insbesondere in Kombination damit.
Es kann aus medizinischer Sicht also durchaus vorteilhaft sein, wenn die Knochenverankerungsmittel, zum Beispiel Pedikelschrauben, Längsträger- Aufnahmeöffnungen oder -schlitze aufweisen, deren axialer Abstand vom gegenüberliegenden distalen Ende variabel ist, insbesondere einstellbar ist, so dass ein entsprechend unterschiedlicher Abstand des Längsträgers vom Wirbelkörper eingestellt werden kann. Damit kann zum Beispiel der posteriore Drehpunkt individuell eingestellt werden. Die einfachste Ausführungsform dieser Überlegungen besteht darin, Pedikelschrauben mit unterschiedlich hohen Schraubköpfen, in denen die Längsträger-Aufnahmeschlitze ausgebildet sind, vorzuhalten. Eine Alternativausführung umfaßt gegenüber dem Pedikelschraubenschaft axial veränderliche Schraubköpfe, wobei zum Beispiel die Schraubköpfe auf den Schraubschäften aufgeschraubt und mittels Konterschrauben individuell hoch fixierbar sind.
Auch ist es denkbar, Pedikelschrauben mit auf den Gewindeschaft aufsteck- und/oder aufrostbaren Schraubköpfen mit unterschiedlich hoher Längsträger- Aufnahmeöffnungen bereitzuhalten. Dabei ist zu bedenken, dass dann der Operateur nach Platzierung einer Pedikelschraube diese nachträglich nicht mehr tiefer oder höher (mit der Gefahr einer Lockerung) setzen muß, um den Längsträger in vorgegebenem Abstand vom Wirbelkörper anzuordnen. Er braucht lediglich den Schraubenkopf auszutauschen oder in der Höhe zu verstellen.
Nachstehend wird ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Stabilisierungssystems anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert. Diese zeigt in:
Fig. 1 Ein vier Wirbelkörper umfassendes Wirbelsegment mit posteriorer
Stabilisierung dieses Segments in Ansicht von posterior;
Fig. 2 die Anordnung gemäß Fig. 1 in Seitenansicht Längslinie 2-2 in Fig. 1; und
Fig. 3 einen erfindungsgemäß ausgebildeten Längsträger in Rundstabform, teilweise geschnitten, teilweise in perspektivischer Ansicht, und in vergrößertem Maßstab.
In den Figuren 1 und 2 ist ein Teil einer Wirbelsäule dargestellt, wobei die einzelnen Wirbelkörper mit dem Bezugsbuchstaben „Ψ gekennzeichnet sind. Die Wirbelsäule ist mit dem Bezugsbuchstaben „S" gekennzeichnet.
Die einzelnen Wirbelkörper „V" sind posterior stabilisiert, und zwar sind zu diesem Zweck von posterior Pedikelschrauben in vier Wirbelkörper „V" eingeschraubt. Die Schraubköpfe weisen jeweils Aufnahmeöffnungen bzw. -schlitze zur Aufnahme eines stabförmigen Längsträgers 11 auf. Der Längsträger 11 ist, wie insbesondere auch Fig. 3 erkennen lässt, rundstabartig ausgebildet und wird in den Köpfen der Pedikelschrauben 10 klemmend fixiert. Auf diese Art und Weise lässt sich ein Wirbelsäulensegment mit vier Wirbelkörpern „V" stabilisieren. Der bzw. die Längsträger 11 sind so konzipiert, dass sie durch Aufbringung einer vorbestimmten Biegekraft von einem ersten stabilen Formzustand in einen zweiten alternativen stabilen Formzustand entsprechend den Figuren 1 und 2 plastisch verformbar sind. Innerhalb dieses Implantations-Zustandes sollen die Längsträger 11 jedoch elastisch biegbar sein, und zwar innerhalb vorbestimmter Grenzen, wie einleitend dargestellt ist. Damit wird eine dynamische Stabilisation eines vorbestimmten Wirbelsäulensegmentes erreicht mit all den Vorteilen, wie sie oben ausgeführt sind.
Konkret ist bei der dargestellten Ausführungsform der Längsträger 11 mit einer Seele 12 aus Metall, insbesondere Titan oder Titanlegierung versehen, die von einem humanverträglichem Kunststoff 13 ummantelt ist. Die plastische Verformbarkeit des Längsträgers 11 wird primär durch die metallische Seele 12 gewährleistet, während die Elastizität im verformten Zustand primär durch den Kunststoffmantel 13 bedingt ist. Die vorerwähnte Biegeelastizität des Längsträgers 11 ist in Fig. 2 mit einem Doppelpfeil 14 angedeutet. Sie ist derart bemessen, dass bei Einspannung des Längsträgers 11 an einem Ende dieser innerhalb eines formstabilen Zustandes um einen Winkel von 5° bis 12°, insbesondere etwa 8° elastisch auslenkbar ist (Doppelpfeil 14).
Es sei an dieser Stelle auch noch erwähnt, dass die beschriebene Vorrichtung Längsträger-Verbindungsmittel umfassen kann, mittels denen wenigstens zwei Längsträgerabschnitte miteinander verbindbar sind. Die Längsträger-Verbindungsmittel können zum Beispiel zwei gegenüberliegende Längsträger-Aufnahmeöffnungen oder -schlitze aufweisen, in die jeweils ein Längsträger-Endabschnitt einfügbar und mittels einer Klemmschraube od. dgl. fixierbar ist.
Die Längsträger-Verbindungsmittel können entweder starr oder vorzugsweise auch biegeelastisch ausgebildet sein. Sie erlauben eine segmentweise Implantation von Längsträgern und äußerst individuelle Stabilisierung eines Wirbelsäulenabschnittes.
Den Figuren 1 und 2 kann im übrigen noch entnommen werden, dass die Stabilisation eines Wirbelsäulenabschnitts mittels der erfindungsgemäßen Vorrichtung stets so erfolgt, dass eine Flexibilität nur im Rahmen einer Flexion und Extension vorliegt. Damit wird Druck auf Deckplatte und Bandscheibe erheblich reduziert, ohne dass die für die Ernährung der Bandscheibe wichtige axiale Deformation derselben verloren geht.
Der beschriebene Längsträger muß natürlich auch so gestaltet sein, dass er sich mit einer vorbestimmten Kraft, die oberhalb anatomischer bzw. in vivo Spitzenkräfte liegt, dauerhaft verformen lässt. Diese Verformung erfolgt außerhalb der Implantation, wobei sie vorzugsweise ohne gesonderte HilfsVorrichtungen möglich sein soll. Die Verformung erfolgt „vor Ort" durch den Operateur.
Sowohl in Längsträger-Längsrichtung als auch quer dazu soll der Längsträger gegenüber anatomisch üblichen Schubkräften stabil, d.h. unnachgiebig sein. Darüber hinaus ist es sehr häufig wünschenswert, wenn der Längsträger torsionsfest gestaltet ist, um sicherzustellen, dass das betroffene Wirbelkörpersegment i.w. nur um einen nach posterior verschobenen Drehpunkt sich in der Regel etwa horizontal erstreckt. Wie bereits oben erwähnt, kann der Längsträger flachbandartig bzw. streifenförmig ausgebildet sein. Bei der beschriebenen Ausführungsform sind rundstabartige Längsträger implantiert.
Bezüglich der Biegeelastizität des erfindungsgemäßen Längsträgers sei noch erwähnt, dass der eingangs genannte Winkelbereich sich auf eine Länge des Längsträgers 11 bezieht, die dem Abstand zwischen zwei benachbarten Wirbelkörpern, also einem Abstand von etwa 2-6 cm, insbesondere etwa 4-5 cm entspricht.
Im übrigen wird bzgl. bevorzugter Ausführungsformen noch auf diejenigen gemäß den Ansprüchen 16-18 verwiesen, wonach zum Beispiel die Seele flachbandartig bzw. streifenförmig ausgebildet sein kann, und zwar mit einer Breite, die gleich/kleiner der entsprechenden Dimension des Längsträgers ist. Diese Konfiguration bietet sich natürlich primär für flachbandartige Längsträger an.
Die Breite und/oder Höhe der flachbandartigen Seele kann über die Länge des Längsträgers zumindest über einen Längsabschnitt desselben kontinuierlich oder stufenförmig variieren.
Für eine rotationssymmetrische Seele wird diesbezüglich auf Anspruch 17 verwiesen.
Insbesondere ist es grundsätzlich auch denkbar, dass der Durchmesser der Seele sich zumindest abschnittsweise kontinuierlich vergrößert oder verkleinert, so dass die Seele die Form eines Keiles oder Konus erhält. Auch ist eine stufenförmige Veränderung des Durchmessers der Seele denkbar, wobei in letztgenanntem Fall die Übergänge im Bereich einer Stufe vorzugsweise gerundet sind, um stufenbedingte Spannungen zu reduzieren oder gänzlich zu vermeiden.
Alternativ ist es auch denkbar, im Bereich eines stufenförmigen Übergangs eine Hohlkehle auszubilden, um Spannungen abzubauen.
Sämtliche in den Anmeldungsunterlagen offenbarten Merkmale werden als erfindungswesentlich beansprucht, soweit sie einzeln oder in Kombination gegenüber dem Stand der Technik neu sind.
Bezug szeiche n
10 Pedikelschraube
11 Längsfräger
12 Seele
13 Kunststoffummantelung
14 Doppelpfeil
15 Stabilisationssystem S Wirbelsäule
V Wirbelkörper

Claims

Vorrichtung zur dynamischen Stabilisierung von Knochen oder Knochenfragmenten, insbesondere RückenwirbelkörpernA n s p rüch e
1. Vorrichtung zur dynamischen Stabilisierung von Knochen oder Knochenfragmenten, insbesondere Rückenwirbelkörpern (V), mit wenigstens einem an den Wirbelkörpern (V) fixierbaren Längsträger (11), d a d u rc h g eke n n zei ch n et, d a ss der wenigstens eine Längsträger (11) derart ausgebildet ist, dass er durch Aufbringung einer vorbestimmten Biegekraft von einem ersten stabilen Formzustand „AΛΛ in einen zweiten alternativen stabilen Formzustand „ET plastisch verformbar, jedoch sowohl im ersten Zustand als auch im zweiten Zustand innerhalb vorbestimmter Grenzen („elastischer Flexbereich") elastisch biegbar ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, d a d urch g eken nzei ch n et, d a ss der Längsträger (11) bei Einspannung an einem Ende innerhalb eines formstabilen Zustandes „A" oder „B" auf einer Länge, die dem Abstand zwischen zwei benachbarten Wirbelkörpern oder etwa 2 bis 5 cm entspricht, um einen Winkel von 5° bis 12°, insbesondere etwa 8° elastisch auslenkbar ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, d ad u rch g eken n zeic h n et, d a ss der Längsträger (11) sowohl gegenüber anatomisch üblichen Längsschubkräften als auch gegenüber anatomisch üblichen Querschubkräften stabil bzw. unnachgiebig ausgebildet ist.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, d a d u rch g e k e n n zeich n et, da ss der Längsträger (11) im wesentlichen torsionsfest ausgebildet ist
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, d a d u rc h g e ke n nze ich net, d a ss der Längsträger (11) flachbandartig bzw. streifenförmig ausgebildet ist.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dad u rch g eken nzeich n et, dass der Längsträger (11) rotationssymmetrisch ausgebildet ist.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, d a d u rch g e ke n n zeich n et, d a ss der Längsträger (11) hohl, insbesondere als Hohlstab ausgebildet ist.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, d a d u rch g e ken nzeich n et, d a ss der Längsträger (11) eine insbesondere plastisch verformbare Seele (12) aus Metall, insbesondere Titan oder Titanlegierung umfaßt, die von einem humanverträglichen, insbesondere die Elastizität innerhalb eines stabilen Formzustandes gewährleistenden Kunststoff (13) ummantelt ist.
9. Vorrichtung, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 8, d a du rc h g e ken nzeich n et, d a ss der Längsträger (11) so dimensioniert ist, dass im elastischen Flexbereich die Oberflächenspannung desselben stets unterhalb der dynamischen Bruchspannung liegt.
10. Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dad urch g e ken nzeich net, dass bei einem Längsträger mit Seele (12) sowohl diese als auch die Ummantelung (13) so dimensioniert sind, dass im elastischen Flexbereich die Oberflächen- Spannung sowohl von Seele (12) als auch Ummanteluπg (13) stets unterhalb der jeweiligen dynamischen Bruchspannung liegt.
11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 10, d a d u rch g e ke n n ze ich n et, d a ss die Seele (12) mehrschichtig ummantelt ist.
12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, d a d u rch g eken n z ei ch n et, d a ss sie Knochenverankerungsmittel, insbesondere Pedikelschrauben (10) umfaßt, an denen der oder die Längsträger (11) fixierbar sind.
13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, d a d u rch g e ke n n ze ich n et, d ass sie Längsträger-Verbindungsmittel umfaßt, mittels denen wenigstens zwei Längsträger-Abschnitte miteinander verbindbar sind.
14. Vorrichtung nach Anspruch 13, d ad u rch g eke n nze ich n et, d ass die Längsträger-Verbindungsmittel zwei gegenüberliegende Längsträger- Aufnahmeöffnungen aufweisen, in die jeweils ein Längsträger-Endabschnitt einfügbar und mittels einer Klemmschraube od. dgl. Klemmelement fixierbar ist.
15. Vorrichtung, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 14, d ad urch g eken n ze i ch n et, dass die Knochenverankerungsmittel Längsträger-Aufnahmeöffnungen aufweisen, deren axialer Abstand vom gegenüberliegenden distalen Ende variabel ist, so dass ein entsprechend unterschiedlicher Abstand des Längsträgers (11) vom Wirbelkörper (V) einstellbar ist.
16. Vorrichtung, nach einem der Ansprüche 8 bis 15, d a d u rch g eken n ze ich n et, d ass die Seele (12) flachbandartig bzw. streifenförmig ausgebildet ist, und zwar mit einer Breite, die kleiner/gleich der entsprechenden Dimension des Längsträgers ist.
17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 15, d a d u rc h g eken nzeich n et, d a ss die Seele (12) rotationssymmetrisch, insbesondere kreisförmig ist, und zwar entweder mit konstantem oder mit variierendem Durchmesser über die Länge des Längsträgers.
18. Vorrichtung nach Anspruch 17, d a d u rch g eke n nze i c h n et, d a ss der Durchmesser der Seele sich zumindest abschnittsweise kontinuierlich vergrößert oder verkleinert und/oder stufenförmig verändert, wobei in letztgenanntem Fall die Übergänge im Bereich einer Stufe jeweils spannungsarm, insbesondere gerundet ausgebildet sind.
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