WO2012048689A4 - Knochenverankerungseinrichtung - Google Patents

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WO2012048689A4
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Frank Heuer
Jörg Franke
Ralph Kothe
Ulf Liljenqvist
Guy MATGÉ
Michael Putzier
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Aces Gmbh
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Definitions

  • the invention relates to a bone anchoring device which can preferably be implanted for stabilization of the spinal column.
  • the anchoring device has a mechanism that clamps the implant between at least two cortical bone sections. The tension takes place so that the distal tip of the bone anchor is pressed by a compressive force against a solid bone layer. This creates a further bearing point, which protects the bone anchor against loosening, especially at bending loads.
  • Osteoporosis is characterized by a decrease in apparent bone density, resulting in a reduction in the structural integrity of the bone.
  • the clinical challenge in the operative stabilization of such a spinal column is the stable anchoring of implants, which often has insufficient strength due to the reduced bone density. For example, if a pedicle screw is screwed into an osteoporotic vertebra and connected in combination with a dorsal implant system, a bending or lever movement of the distal end of the pedicle screw results due to the bending load.
  • pedicle screws can be augmented with bone cement.
  • the cement is injected in the liquid state into the cancellous bone of the vertebra. After hardening of the cement block, he offers the pedicle screw, next to the pedicle, another support which increases the stability against screw lever movements (Schultheiss 2002).
  • Cement injection involves numerous risks (unwanted cement leakage into the spinal canal, intervertebral disc or the vascular system, necrosis due to high local reaction temperatures, corrosion between implant and X-ray contrast agent admixture). Particularly noteworthy is that the bone cement remains irreversibly in the vertebra and a possibly necessary revision is considerably more difficult.
  • cementless bone anchoring devices are known which are designed to increase their diameter after implantation in the bone. Biomechanical studies have shown that they are able to significantly increase the pullout strength, as they have a larger diameter than the pedicle or the insertion opening when clamped (Wan 2010). In some cases, the expandable pedicle screws have a comparable pull-out strength as with cement-augmented pedicle screws (Bostan 2009). In addition, implantable dowels are mentioned (US4011602A 1975; EP0194409B1 1985; US5713904A 1997; US2008221624A1 2005; WO2009120969A2 2008; WO2009155577A2 2008) which have expandable mechanisms.
  • a dowel improves the connection, however, only if the wall or the material against which the dowel presses, can apply a corresponding counterforce.
  • effective fixation with mechanisms that provide a spreading in the circumferential direction is not possible because the bone density of the surrounding cancellous bone is very low.
  • bone anchors for fracture treatment are known, which have been optimized to ensure that axial traction in the bone anchor ensures constant contact of the fracture surfaces (e.g., US 7,601,152 or DE 908906).
  • these bone anchors are not suitable for building up an axial compressive force, which is necessary to support against shear movements of the bone anchor within a vertebral body.
  • the connection to other components for the rigid fixation of two or more vertebral bodies is not feasible.
  • the object of the present invention is therefore to provide an implant which is capable of firmly anchoring in the bone, in particular in the osteoporotic vertebral body.
  • the anchoring device should be braced axially between at least two cortical sections in the vortex, so that at least two bearings arise, which offer the anchoring device a higher stability against bending stress.
  • the anchorage device in such a way that it is easy implantable and revisable.
  • the anchoring device generates a compressive stress between at least two cortical layers in the vortex.
  • this can be achieved by the anchoring device extending to the anterior vertebral edge, producing an anterior support surface there by means of a spreading device, and posteriorly the pedicle or the posterior vertebral body wall surrounding the pedicle forms a posterior support surface and both support surfaces are braced against each other by a compressive force become.
  • An alternative possibility is to generate the bicortical tension directly on the pedicle by here a distal expansion element is braced against a sleeve.
  • the sleeve is characterized in that it applies the counter tension either by a collar, or in the form of a bone thread located in the pedicle.
  • the strength of the connection to the bone with the anchoring device, in particular against rotation can be increased by additionally extending elements from the screw shaft into the surrounding cancellous bone.
  • An advantage of the present invention is that the implant according to the invention achieves a significant gain in stability compared to other anchoring devices, in particular in the case of osteoporotic bone.
  • the additional support and the simultaneous axial clamping reduce the susceptibility of the anchoring device to bending loads. This significantly reduces screw lever movements and thus screw loosening.
  • the implant according to the invention can be easily and completely removed from a vertebra.
  • Fig. 1 shows the implantable invention for fixation of a vertebra.
  • Fig. 2 describes the first embodiment of the invention using the example of a braceable pedicle screw.
  • Fig. 3 explains the spreading mechanism.
  • Fig. 4 shows a second embodiment possibility and the use of a compression spring for maintaining the axial preload.
  • Fig. 5 illustrates a possibility of bicortical support of a pedicle screw on the pedicle.
  • Fig. 6 shows a further embodiment of the pedicle screw, wherein the tension of the screw in the vertebral body and in the pedicle is combined.
  • Fig. 7 shows the implantation order of the embodiment shown in Fig. 6.
  • FIG. 8 shows a modification of the embodiment shown in FIG. 6 in that the pedicle screw can adapt its length.
  • Fig. 9 shows another modification of the previous embodiment.
  • Fig. 10 illustrates the fifth embodiment of the clampable pedicle screw.
  • Fig. 11 shows a modification of the embodiment shown in Fig. 10.
  • FIG. 12 shows a pedicle screw with spreading elements that can be extended distally from the screw shaft.
  • Fig. 13 shows an alternative embodiment in which the spreading can be moved without thread.
  • the implant (2) according to the invention can be implanted in a vertebra (1) (FIG. 1).
  • the pedicle screw (1) consists of a distal (10), a middle (20) and a proximal shaft component (30), wherein on the proximal component at least one head part (40) is attached, which serves to the screw with a dorsal component connect.
  • This dorsal component serves to connect to a connecting element, e.g. a rod, which is typically connected to other bone anchors and thus further vertebral bodies.
  • the screw head (40) is varied in the following embodiments to simultaneously show a polyaxial and monoaxial connection variant.
  • the pedicle screw may include a throughbore (50) for application over a guidewire and / or for receiving components of a spreading mechanism.
  • the main components may be designed so that they can be combined with each other and / or interchangeable.
  • at least one of the components may include an elastically deformable region (e.g., 3101) or a resilient element (419, 6160). This component acts as a spring that can store a preload force and compensate for any changes in the depth of engagement of the pedicle screw.
  • the pedicle screw is clamped between the anterior (101) and posterior vertebral body edges (102).
  • the pedicle screw consists of a threaded screw shank (320) which merges with the proximal screw shank (330), a screw head (340) and a central throughbore (350).
  • the pedicle screw (3) is characterized in that it has a distal support device (310) (Fig. 2).
  • the distal support device (310) includes spreading elements (3101).
  • the spreading elements can be adjusted by suitable pretreatment so that they have the tendency to bend or curve in the circumferential direction, which is initially prevented by a closure cap (311, 312, 313) for implantation.
  • the spreading elements (3101) may have at their ends a contour (3102) e.g.
  • the cap (312) can be provided on the circumference with additional profile attachments (3112), which have the task of securing the cap (312) from self-rotation when the cap (312) is axially biased or removed in the context of a revision.
  • the head of the closure cap (3113) may be supported on the anterior vertebral edge (101) in addition to the expansion elements (3101).
  • the surface or the entire cap head (311, 312, 313) can be designed so that it has an increased friction and at the same time allows a large contact surface.
  • the increased friction or ingrowth of the closure cap head (313) and / or the spreading elements (3101) can be achieved, for example, by a porous coating, roughening or a coating with osteoconductive or osteoinductive materials such as (tri) calcium phosphate, hydroxilapatite, BMP or RGD become.
  • a connecting rod (352) is fixed in the cap (e.g., 313).
  • the connecting rod is mounted in a connecting sleeve (351) and freely accessible at the proximal outlet of the pedicle screw.
  • the connecting sleeve (351) is firmly connected to the distal support device (310) and rotatably mounted in the through hole (350) of the pedicle screw (3).
  • the pedicle screw (31) is first implanted in the vertebra (FIG. 3). Subsequently, (32) the connecting rod (352) is inserted into the connecting sleeve (351) and connected to the cap (311) e.g. Threaded (3115). Now, the connecting rod is pushed in the anterior direction, so that the cap of the spreading elements (3101) dissolves and releases them. The spreading elements (3101) unfold (33) due to their residual stress or due to a deeper insertion of the pedicle screw (3) in the anterior direction. If a tensile force is applied to the connecting rod (352), the cap (3115) connected thereto can also be used for further spreading of the spreading elements (3101) (illustration 34 in FIG. 3).
  • the distal support device (310) may initially be inserted and opened without the screw shaft (320, 330, 340). This is followed by screwing in the proximal screw shaft (330) via the connecting sleeve (351). Screwing in the screw shaft (330) can thus be used simultaneously to adjust the preload of the pedicle screw (3).
  • the pedicle screw (4) consists of a distal support device (410) with spreading elements (4101), a central shaft region (420), a proximal shaft region (430), a screw head (440) and a through-bore (450) (FIG 4).
  • this embodiment is similar to the previously described pedicle screw (3).
  • the central screw shank (420) does not require a thread because the bone anchoring element is bi-tensioned (101, 102), but may include surface modification (roughening, coating) for osteoinduction or augmentation of osteointegration.
  • the middle segment (420) may also be reduced in diameter to provide little dynamics or flexibility of the bone anchoring element.
  • a distal support device (410) may also be provided via a spring located on the shaft (420), e.g. a compression spring are biased (419).
  • a dedicated anterior support (compare 310, 410) is dispensed with, since the bicortical support is generated on the inner (102) and outer pedicle (103).
  • This pedicle screw essentially has a central (520) and a proximal (530) shaft region and a screw head (540) (FIG. 5).
  • the proximal screw shaft (530) has a surface suitable for anchoring in the pedicle, e.g. a thread.
  • the central screw shaft (520) is equipped with spreading elements (521) which are connected in the distal direction with a threaded sleeve (522).
  • the proximal screw shaft may have a collar (531) remote from it, which serves to inter alia. to define the maximum screw-in depth.
  • the collar (531) may on the one hand be made of a rigid material (for example steel, titanium or PEEK), but in order to maintain a prestress, it is advisable to equip it with a certain elasticity in the longitudinal direction. This can be achieved, for example, by a compression spring, an elastic material (e.g., PCU, silicone), or by slots or plate-spring layering of corresponding discs.
  • an anatomical configuration of the collar (531) adapted to the pit between the transverse process and the facet joint, can bring about an improvement in the supporting action of this bearing.
  • the pedicle screw (5) is first screwed (51) into the pedicle up to the proximal shaft collar (531).
  • the spreading of the spreading elements (521) can, depending on the embodiment, e.g. done by a rotation of the threaded rod.
  • the threaded sleeve (522) is pulled in the direction of the screw head and the spreading elements are moved to the abutment against the posterior vertebral edge (102) (52).
  • Decisive here is that the spreading of the screw as in the other variants produce a bias in the screw longitudinal direction to the surrounding bone, and the improved anchoring is not only caused by a radial expansion.
  • the support on the pedicle is achieved by a distal extension (510) of the pedicle screw shaft that can be connected to or connected to the screw shaft.
  • the support in the region of the vertebra (1) or on the anterior vertebral edge (101) is also supported by conditioning the extension (510) on the ventral cortical vertebral wall and the buildup of a compressive force in the screw shaft to its tension.
  • the support device (510) can be connected to the threaded rod (551) or to the threaded sleeve (522), or introduced into the pedicle prior to implantation of the pedicle screw, in which case the threaded rod (551), the threaded sleeve (522) or the screw shaft (530) serves as a guide, which allows the transmission of bending moments and / or axial forces on the supporting device (510).
  • a sub-variant of this fourth embodiment variant has a second threaded sleeve at the distal end of the screw.
  • the second threaded sleeve presses on the support device (510) and biases it axially, while at the same time placing the expansion elements (521) and bracing them against the dorsal cortex (102).
  • the generation of the axial compressive stress in this variant or sub-variant according to the invention is not produced by the screwing depth of the pedicle screw, but by a separate mechanism (for example by an internal threaded spindle).
  • the pedicle screw (6) comprises a distal (610), middle (620) and proximal (630) shaft region, and a screw head (640) located on the proximal screw shaft (630). Furthermore, the pedicle screw (6) has a central through-hole (650) (FIG. 6).
  • the main feature of this pedicle screw is that the design variants (1 or 2) and (3) are combined herewith in order to benefit from the advantages of the aforementioned embodiments.
  • the distal support device (610) has at least two expansion elements (6110), a bearing (6111), guide grooves (6120) and at least one threaded sleeve (6150).
  • the guide grooves (6120) have the task of providing a rotation-stable but translatable connection with the central screw component (620), wherein in the guide grooves (6120) distal guide rails (6210) fulfill this function.
  • the middle screw component (620) has further guide rails (6230) at the proximal end, which are connected in a rotationally secure and translationally displaceable manner with the proximal screw component (630). There, the guide rails (6230) are mounted in proximal guide grooves (6320).
  • the proximal screw component (630) has expansion elements (6310), a threaded sleeve (6350) and a proximal collar (631) similar to the distal support device (610).
  • In the central through-hole (650) is a connecting rod (651).
  • the screw head (640) may be fixedly connected to either the connecting rod (651) or the proximal collar (631).
  • the connecting rod (651) preferably has a bearing at the distal end (6511) and in the central region (6520).
  • the connecting rod (651) preferably has two threaded portions (distally 6510 and proximal 6530) disposed in opposite directions such that upon twisting of the connecting rod (651), the distal threaded sleeve (6150) extends further distally and the proximal threaded sleeve (6350) continues proximally be moved.
  • the distal bearing (6511 with 6111) and the middle bearing (6520 with 6250) have the task that the central screw component (620) remains in the same position when the spreading elements are clamped at the distal or proximal end simultaneously and that the length of the bone anchor (6) remains constant.
  • the pedicle screw (6) is first screwed into the vertebra (FIG. 7). First, the correct pedicle screw length must be determined so that the expansion elements (6110 and 6310) reach their support points in the vertebra. Subsequently, the connecting rod (651) is rotated so that the distal and proximal spreading members (6110 and 6310) are erected (62). At the same time remove the threaded sleeves (6150 and 6350) from the middle screw component (620).
  • the spreading elements are positioned and moved apart in the screw longitudinal direction until an optimal tension of the pedicle screw (6) is achieved in the vertebral body.
  • Fig. 8 a modification of this embodiment is shown, with which it is possible to automatically adjust the pedicle screw length L of the embodiment (6a) between the anterior (101) and posterior vertebral body edge (102).
  • the distal supporting device (610) is connected to the connecting rod (651) via an elastic element, for example a compression spring (6160).
  • the connecting rod (651) is free to move along the pedicle screw axis for implantation.
  • a rotation of the connecting rod (651) distracts the threaded sleeves (6150 and 6350).
  • the distal tip (6111) comes into contact with the anterior vertebral body edge (101) or reaches the maximum adjustment range, the spreaders (6110 and 6310) are placed and the pedicle screw (6a) can axially clamp.
  • a simplified distal support (6110) is presented which, by building up a compressive force, spreads and supports directly against the anterior vertebral body edge (101) (FIG. 9).
  • This embodiment variant of the support can be implemented distally, proximally or on both regions of the screw shaft or combined with another axial expansion mechanism as described above.
  • parts of the distal (710) (FIG. 11), middle (720) (FIG. 10) or proximal (730) shaft region of the pedicle screw can be designed such that they have one or more openings ( 721) opening in the through hole (750) (Fig. 10).
  • a rod (751) In the through hole (750) of the pedicle screw (7) is a rod (751), preferably with a guide sleeve (752) attached thereto.
  • On or in this guide sleeve are fixed one or more spreading elements (for example in the form of wires), which altogether function as a supporting element (753).
  • the spreading elements or wire ends can be rounded, bent or formed blunt with the aid of platelets (754).
  • the spreading members / wires (753) may exit the shaft portion either through the central throughbore (750) or through the openings (721).
  • the pedicle screw (7) is screwed into the vertebra (71, 73).
  • the rod (751) is moved in the distal direction (72, 74), which displaces the support element (s) (753) outwardly through the openings (721) or throughbore (750).
  • the wires (753) can be pushed out of the screw inside until they find a cortical vortex edge hold.
  • any or all of the wires may be biased to spread on application to the screw shaft in the radial direction, thereby imparting increased resistance to torsion to the screw shaft (730).
  • the distal support device is produced from a sleeve which has one or more expansion elements (753).
  • the spreading elements are thereby reshaped or pretreated in such a way that they endeavor to expand in the radial direction as soon as they leave the passage openings (721) of the pedicle screw tip (710) (FIG. 12).
  • Suitable materials include nitinol, other highly elastic materials or shape memory alloys.
  • the pedicle screw (75) is constructed so that the spreading elements are attached to a guide sleeve (752).
  • the guide sleeve (752) is guided in the central through hole, has an internal thread and is mounted on a threaded rod (751).
  • the expansion elements (753) and the associated passage openings (721) are arranged so that they protect the guide sleeve (752) against rotation.
  • the threaded rod (7511) can be rotated, wherein the guide sleeve (752) then moves along the threaded rod (751), which in turn has the expansion or retraction of the expansion elements (753) result.
  • an internal threaded rod (751) is dispensed with (FIG. 13).
  • the guide sleeve (752), together with the expansion elements (753), can be mounted on an instrument and inserted through the central throughbore (750).
  • a fuse element such as e.g. a clamping ring (7521) fixes the position of the guide sleeve (752) within the throughbore (750).
  • the clamping ring may be a locking mechanism, an elastic ring which is thicker by axial clamping and thus against the wall (750) is supported or a lock, for example. be used based on a spring washer or wedge-shaped clamping elements.
  • the main advantage of this embodiment (76) is that the pedicle screw consists of a continuously cannulated body and the pedicle screw can be minimally invasively implanted over a guide wire.

Abstract

Osteoporose gehört zu einer der zehn wichtigsten Erkrankungen und geht mit der Knochendichteabnahme bis hin zu Frakturen in der Wirbelsäule einher. Durch die reduzierte Festigkeit des Knochens ist die Festigkeit einer Knochenverankerung und damit eine Stabilisierung mit Hilfe von Implantaten erheblich erschwert. Die hier vorgestellte Erfindung betrifft eine Verankerungseinrichtung die vorzugsweise zur Stabilisierung der Wirbelsäule implantiert werden kann. Die Verankerungseinrichtung besitzt dazu mindestens einen Mechanismus mit Spreizelementen (3101), welche insbesondere eine axiale Vorspannung der Verankerungseinrichtung innerhalb des Wirbelkörpers oder innerhalb des Pedikels generieren. Diese Vorspannung erhöht die Verankerungsstabilität da die Abstützung, im Gegensatz zu den bekannten Pedikelschrauben, nicht in Umfangsrichtung sondern in Längsrichtung gegen harte, kortikale Knochenschichten erfolgt.

Description

KNOCHENVERANKERUNGSEINRICHTUNG Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft eine Knochenverankerungseinrichtung die vorzugsweise zur Stabilisierung der Wirbelsäule implantiert werden kann. Die Verankerungseinrichtung besitzt einen Mechanismus der das Implantat zwischen mindestens zwei kortikalen Knochenabschnitten verspannt. Die Verspannung erfolgt dabei so dass die distale Spitze des Knochenankers durch eine Druckkraft gegen eine feste Knochenschicht gedrückt wird. Dadurch entsteht eine weitere Lagerstelle, welche den Knochenanker insbesondere bei Biegebelastungen vor einer Lockerung schützt.
Stand der Technik
Osteoporose ist durch die Abnahme der apparenten Knochendichte gekennzeichnet und hat damit eine Reduktion der strukturellen Integrität des Knochens zur Folge. Die klinische Herausforderung bei der operativen Stabilisierung einer derartigen Wirbelsäule besteht in der stabilen Verankerung von Implantaten, die aufgrund der reduzierten Knochendichte oft eine unzureichende Festigkeit aufweist. Wird beispielsweise eine Pedikelschraube in einen osteoporotischen Wirbel eingeschraubt und in Kombination mit einem dorsalen Implantatsystem verbunden, ergibt sich aufgrund der Biegebelastung eine Schneid- oder Hebelbewegung des distalen Endes der Pedikelschraube.
Aus den Anmeldungen (WO0126568A1 1999; WO2009047630A2 2007) ist bekannt, dass Pedikelschrauben mit Knochenzement augmentiert werden können. Dabei wird der Zement im flüssigen Zustand in die Spongiosa des Wirbels injiziert. Nach Aushärtung des Zementblocks bietet er der Pedikelschraube, neben dem Pedikel, ein weiteres Auflager das die Stabilität gegenüber Schraubenhebelbewegungen erhöht (Schultheiss 2002). Die Zementinjektion birgt jedoch zahlreiche Risiken (unerwünschte Zementaustritte in Spinalkanal, Bandscheibe oder das Gefäßsystem, Nekrotisierung durch hohe lokale Reaktionstemperaturen, Korrosion zwischen Implantat und Röntgenkontrastmittelbeimengung). Besonders hervorzuheben ist, dass der Knochenzement irreversibel im Wirbel verbleibt und eine gegebenenfalls notwendige Revision erheblich erschwert wird.
Aus (EP0567423B1 1992; US6668688B2 2001) sind zementfreie Knochenverankerungseinrichtungen bekannt, die so ausgestaltet sind, dass sie ihren Durchmesser nach der Implantation im Knochen vergrößern. Aus biomechanischen Studien ist bekannt, dass sie in der Lage sind die Auszugsfestigkeit signifikant zu erhöhen, da sie im verspannten Zustand einen größeren Durchmesser als der Pedikel bzw. als die Insertionsöffnung besitzen (Wan 2010). Stellenweise wird von den expandierbaren Pedikelschrauben eine vergleichbare Auszugsfestigkeit wie bei zementaugmentierten Pedikelschrauben berichtet (Bostan 2009). Des Weiteren werden implantierbare Dübel erwähnt (US4011602A 1975; EP0194409B1 1985; US5713904A 1997; US2008221624A1 2005; WO2009120969A2 2008; WO2009155577A2 2008), welche expandierbare Mechanismen besitzen. Ein Dübel verbessert die Verbindung jedoch nur, wenn die Wandung bzw. das Material wogegen sich der Dübel drückt, eine entsprechende Gegenkraft aufbringen kann. Im osteoporotischen Wirbelkörper ist eine wirksame Fixierung mit Mechanismen die eine Aufspreizung in Umfangsrichtung vorsehen nicht möglich, da die Knochendichte der umgebenden Spongiosa sehr niedrig ist.
In der Literatur wurde die Stabilität bzw. Festigkeit der hier erwähnten Systeme im Knochen überwiegend durch Ausreißversuche beschrieben (Bullmann 2010). Diese können die physiologische Lastsituation der Verankerungseinrichtung am und im Knochen nur unzureichend abbilden, da die dorsalen Stabilisierungssysteme vornehmlich eine Biegebelastung an den Pedikelschrauben produzieren (Waits 2009). Dies scheint der Grund zu sein warum bisher entwickelte Implantatsysteme auf ihre axiale Auszugsfestigkeit hin optimiert wurden. In neueren Studien konnte jedoch gezeigt werden, dass durch eine kurzzeitig zyklische Biegebelastung der Verankerungseinrichtungen die axiale Auszugsfestigkeit reduziert werden kann (Burval 2007).
Weiterhin sind Knochenanker zur Frakturversorgung bekannt, die dahingehend optimiert wurden dass eine axiale Zugkraft im Knochenanker die stete Berührung der Frakturflächen sicherstellen soll (z.B. US 7,601,152 oder DE 908906). Diese Knochenanker eignen sich jedoch nicht zum Aufbau einer axialen Druckkraft, welche zur Abstützung gegen Scherbewegungen des Knochenankers innerhalb eines Wirbelkörpers notwendig ist. Außerdem ist bei diesen Knochenankern die Anbindung an weitere Komponenten zur biegesteifen Fixierung von zwei oder mehreren Wirbelkörpern nicht realisierbar.
Eine weitere Möglichkeit zum Erreichen einer bikortikalen Abstützung für eine Wirbelkörperverschraubung wurde in (EP1050276B1 1999) beschrieben, wobei diese Methode einen ventralen Zugang benötigt. Dieser Zugang und die Durchdringung des Wirbelkörpers nach ventral ist in der Praxis jedoch nicht erwünscht da dies zu einem hohen Risiko für den Patienten durch eine mögliche Verletzung der Aorta und Vena Cava führt.
Darstellung der Erfindung
Technische Aufgabe
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht daher in der Bereitstellung eines Implantats das sich im Knochen, insbesondere im osteoporotischen Wirbelkörper, fest zu verankern vermag. Dazu soll sich die Verankerungseinrichtung zwischen mindestens zwei kortikalen Abschnitten im Wirbel axial verspannen lassen, so dass wenigstens zwei Lagerstellen entstehen, die der Verankerungseinrichtung eine höhere Stabilität gegenüber einer Biegebelastung bieten. Des Weiteren gilt es die Verankerungseinrichtung so auszugestalten, dass sie einfach implantierbar und revidierbar ist.
Technische L ö sung
Die Aufgabe wird dadurch gelöst, indem die Verankerungseinrichtung eine Druckspannung zwischen mindestens zwei kortikalen Schichten im Wirbel erzeugt. Dies kann einerseits dadurch erreicht werden, dass die Verankerungseinrichtung bis zur anterioren Wirbelkante reicht, dort mit Hilfe einer Spreizvorrichtung eine anteriore Abstützfläche produziert, und posterior der Pedikel oder die den Pedikel umgebende, posteriore Wirbelkörperwand ein posteriore Abstützfläche bildet und beide Stützflächen über eine Druckkraft gegeneinander verspannt werden. Eine alternative Möglichkeit besteht darin, die bikortikale Verspannung direkt am Pedikel zu erzeugen indem hier ein distales Spreizelement gegen eine Hülse verspannt wird. Die Hülse ist dadurch gekennzeichnet, dass sie die Gegenspannung entweder durch einen Kragen, oder in Form eines im Pedikel befindlichen Knochengewindes aufbringt.
Optional kann die Festigkeit der Verbindung zum Knochen mit der Verankerungseinrichtung insbesondere gegen eine Verdrehung erhöht werden, indem zusätzlich Elemente aus dem Schraubenschaft in die umgebende Spongiosa ausgefahren werden.
Vorteilhafte Wirkungen
Vorteilhaft bei der vorliegenden Erfindung ist, dass das erfindungsgemäße Implantat einen signifikanten Stabilitätsgewinn im Vergleich zu anderen Verankerungseinrichtungen erzielt, insbesondere bei osteoporotischem Knochen. Die zusätzliche Abstützung und die gleichzeitige axiale Verspannung reduzieren die Anfälligkeit der Verankerungseinrichtung gegenüber Biegebelastungen. So lassen sich Schraubenhebelbewegungen und damit Schraubenlockerungen erheblich reduzieren. Das erfindungsgemäße Implantat kann aus einem Wirbel leicht und vollständig wieder entfernt werden.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Fig. 1 zeigt die implantierbare Erfindung zur Fixierung eines Wirbels.
Fig. 2 beschreibt die erste Ausführungsvariante der Erfindung am Beispiel einer verspannbaren Pedikelschraube.
Fig. 3 erklärt den Spreizmechanismus.
Fig. 4 zeigt eine zweite Ausgestaltungsmöglichkeit und die Verwendung einer Druckfeder für das Aufrechterhalten der axialen Vorspannung.
Fig. 5 illustriert eine Möglichkeit der bikortikalen Abstützung einer Pedikelschraube am Pedikel.
Fig. 6 zeigt eine weitere Ausgestaltungsform der Pedikelschraube, wobei die Verspannung der Schraube im Wirbelkörper und im Pedikel kombiniert wird.
Fig. 7 zeigt die Implantationsreihenfolge der in Fig. 6 gezeigten Ausführungsvariante.
Fig. 8 stellt eine Modifikation der in Fig. 6 gezeigten Ausführungsvariante dahin gehend, dass die Pedikelschraube ihre Länge adaptieren kann, dar.
Fig. 9 zeigt eine weitere Modifikation der vorherigen Ausführungsform.
Fig. 10 stellt die fünfte Ausgestaltungsform der verspannbaren Pedikelschraube dar.
Fig. 11 zeigt eine Modifikation der in Fig. 10 gezeigten Ausgestaltungsform.
Fig. 12 zeigt eine Pedikelschraube mit aus dem Schraubenschaft distal ausfahrbaren Spreizelementen.
Fig. 13 stellt eine alternative Ausführungsform dar, bei welcher die Spreizelemente ohne Gewinde verfahren werden können.
Weg(e) zur Ausführung der Erfindung
Die technischen Lösungen sind nachfolgend oft beispielhaft beschrieben. Dies soll als Mittel zur Erläuterung des zugrundeliegenden Gedankens aufgefasst und nicht als auf die jeweilige konkrete Darstellung beschränkt verstanden werden.
Das erfindungsgemäße Implantat (2), in der weiteren Beschreibung auch Pedikelschraube genannt, kann in einen Wirbel (1) implantiert werden (Fig. 1). Die Pedikelschraube (1) besteht aus einer distalen (10), einer mittleren (20) und einer proximalen Schaftkomponente (30), wobei an der proximalen Komponente wenigstens ein Kopfteil (40) befestigt ist, der dazu dient die Schraube mit einer dorsalen Komponente zu verbinden. Diese dorsale Komponente dient zur Anbindung an ein Verbindungselement, z.B. einen Stab, welcher typischerweise mit weiteren Knochenankern und damit weiteren Wirbelkörpern verbunden wird. Der Schraubenkopf (40) wird in den folgenden Ausführungen variiert, um gleichzeitig eine polyaxiale und monoaxiale Anbindungsvariante zu zeigen. Auf die Funktion und Ausgestaltung des Schraubenkopfes (40) wird in der folgenden Beschreibung nicht näher eingegangen da diese nicht erfindungswesentlich ist. Des Weiteren kann die Pedikelschraube eine Durchgangsbohrung (50) zur Applikation über einen Führungsdraht und/oder zur Aufnahme von Komponenten eines Spreizmechanismus enthalten. Die Hauptkomponenten können so ausgestaltet sein, dass sie miteinander kombinierbar und/oder austauschbar sind. Zur Aufrechterhaltung einer dauerhaften Vorspannung kann wenigstens eine der Komponenten einen elastisch deformierbaren Bereich (z.B. 3101) oder ein federelastisches Element (419, 6160) beinhalten. Diese Komponente fungiert als Feder die eine Vorspannkraft speichern und etwaige Änderungen der Einschraubtiefe der Pedikelschraube ausgleichen kann. Verspannt wird die Pedikelschraube zwischen der anterioren (101) und posterioren Wirbelkörperkante (102).
In einer ersten Ausführung (3) besteht die Pedikelschraube aus einem Schraubenschaft (320) mit Knochengewinde, welcher zum proximalen Schraubenschaft (330) übergeht, einem Schraubenkopf (340) und einer zentralen Durchgangsbohrung (350). Die Pedikelschraube (3) ist dadurch gekennzeichnet, dass sie eine distale Abstützvorrichtung (310) besitzt (Fig. 2). Die distale Abstützvorrichtung (310) beinhaltet Spreizelemente (3101). Die Spreizelemente können durch geeignete Vorbehandlung so eingestellt sein, dass sie das Bestreben haben sich in Umfangsrichtung aufzubiegen bzw. zu krümmen, was jedoch von einer Verschlusskappe (311, 312, 313) zur Implantation zunächst verhindert wird. Die Spreizelemente (3101) können an deren Enden eine Kontur (3102) z.B. einen Hinterschnitt beinhalten, so dass die Verschlusskappe (311, 312, 313) die Spreizelemente (3101) sicher zusammenhalten kann. Die Verschlusskappe (312) kann am Umfang mit zusätzlichen Profilaufsätzen (3112) versehen sein, die die Aufgabe haben die Verschlusskappe (312) vor einer Eigenrotation zu sichern wenn die Verschlusskappe (312) axial vorgespannt oder im Rahmen einer Revision entfernt wird. Der Kopf der Verschlusskappe (3113) kann sich zusätzlich zu den Spreizelementen (3101) an der anterioren Wirbelkante (101) abstützen. Dazu kann die Oberfläche bzw. der gesamte Verschlusskappenkopf (311, 312, 313) so gestaltet sein, dass er eine erhöhte Reibung aufweist und gleichzeitig eine große Anpressfläche ermöglicht. Die erhöhte Reibung bzw. ein Einwachsen des Verschlusskappenkopfes (313) und/oder der Spreizelemente (3101) kann beispielsweise durch eine poröse Beschichtung, Aufrauhung, oder eine Beschichtung mit osteokonduktiven bzw. osteoinduktiven Materialien wie (Tri)Kalziumphosphat, Hydroxilapatit, BMP oder RGD erreicht werden. In der Verschlusskappe (z.B. 313) befindet sich eine Verbindungsstelle (3115), an welcher ein Verbindungsstab (352) fixiert ist. Der Verbindungsstab ist in einer Verbindungshülse (351) gelagert und am proximalen Ausgang der Pedikelschraube frei zugänglich. Die Verbindungshülse (351) ist mit der distalen Abstützvorrichtung (310) fest verbunden und in der Durchgangsbohrung (350) der Pedikelschraube (3) drehbar gelagert. Bei der Implantation wird die Pedikelschraube (31) zuerst in den Wirbel implantiert (Fig. 3). Anschließend (32) wird der Verbindungsstab (352) in die Verbindungshülse (351) gesteckt und mit der Verschlusskappe (311) z.B. durch ein Gewinde verbunden (3115). Nun wird der Verbindungsstab in die anteriore Richtung geschoben, so dass sich die Verschlusskappe von den Spreizelementen (3101) löst und diese freigibt. Die Spreizelemente (3101) entfalten sich (33) aufgrund ihrer Eigenspannung bzw. aufgrund einer tieferen Insertion der Pedikelschraube (3) in anteriorer Richtung. Wird eine Zugkraft am Verbindungsstab (352) appliziert, kann die damit verbundene Kappe (3115) außerdem zur weiteren Aufspreizung der Spreizelemente (3101) genutzt werden (Darstellung 34 in Abb. 3). Hier kann die zusätzliche Verwendung von Profilaufsätzen (3112) zur Rotationshemmung dienlich sein. Als Alternative zur in (31) gezeigten Implantationssequenz kann die distale Abstützvorrichtung (310) zunächst ohne den Schraubenschaft (320, 330, 340) eingebracht und geöffnet werden. Anschließend folgt das Einschrauben des proximalen Schraubenschafts (330) über die Verbindungshülse (351). Das Einschrauben des Schraubenschafts (330) kann damit gleichzeitig zur Einstellung der Vorspannung der Pedikelschraube (3) verwendet werden.
In einer zweiten Variante besteht die Pedikelschraube (4) aus einer distalen Abstützvorrichtung (410) mit Spreizelementen (4101), einem mittleren Schaftbereich (420), einem proximalen Schaftbereich (430), einem Schraubenkopf (440) und einer Durchgangsbohrung (450) (Fig. 4). Generell ist diese Ausführung ähnlich der vorher beschriebenen Pedikelschraube (3). Es besteht ein Unterschied im mittleren Bereich des Schraubenschafts (320 - 420). Der mittlere Schraubenschaft (420) benötigt kein Gewinde, da das Knochenverankerungselement bikortikal (101, 102) verspannt wird, kann jedoch eine Oberflächenmodifikation (Aufrauhung, Beschichtung) zur Osteoinduktion oder Erhöhung der Osteointegration enthalten. Das mittlere Segment (420) kann außerdem im Durchmesser reduziert werden, so dass eine geringe Dynamik oder Flexibilität des Knochenverankerungselements entsteht. Dies hat den Vorteil, dass bei einer kleinen Auslenkung des proximalen Endes der Pedikelschraube (4) das distale Ende der Schraube weniger manipuliert wird und so besser osseointegrieren kann, außerdem wird der Effekt des "Stress-Shieldings" reduziert und das Anwachsen von Knochen dadurch gefördert. Der proximale Schraubenschaft (430) ist im Pedikel eingeschraubt. Dieser Gewindeabschnitt ist ausschlaggebend für den Halt des Knochenverankerungselements im Wirbel unter Zugbelastung und generiert das Gegenlager zur distalen Abstützung bei Biegebelastung. Alternativ zur Generierung einer axialen Vorspannung über die Biegeelastizität der Spreizelemente (4101) kann eine distale Abstützvorrichtung (410) auch über eine am Schaft (420) befindliche Feder, z.B. eine Druckfeder vorgespannt werden (419).
In einer dritten Ausführungsvariante der Pedikelschraube (5) wird auf eine dedizierte anteriore Abstützung (vgl. 310, 410) verzichtet, da die bikortikale Abstützung am inneren (102) und äußeren Pedikel (103) generiert wird. Diese Pedikelschraube besitzt im Wesentlichen einen mittleren (520) und einen proximalen (530) Schaftbereich sowie einen Schraubenkopf (540) (Fig. 5). Der proximale Schraubenschaft (530) besitzt eine zur Verankerung im Pedikel geeignete Oberfläche, z.B. ein Gewinde. Der mittlere Schraubenschaft (520) ist mit Spreizelementen (521) ausgestattet, welche in distaler Richtung mit einer Gewindehülse (522) verbunden sind. Am proximalen Ende kann der proximale Schraubenschaft fernen einen Kragen (531) aufweisen, welcher dazu dient u.a. die maximale Einschraubtiefe zu definieren. Der Kragen (531) kann einerseits aus einem steifen Werkstoff (z.B. Stahl, Titan oder PEEK) gefertigt sein, zur Aufrechterhaltung einer Vorspannung bietet es sich jedoch an diesen mit einer gewissen Elastizität in Längsrichtung auszustatten. Dies kann beispielsweise durch eine Druckfeder, eine elastisches Material (z.B. PCU, Silikon) oder durch Schlitze oder tellerfederartige Schichtung entsprechender Scheiben erreicht werden. Ferner kann eine anatomische Ausgestaltung des Kragens (531), angepasst an die Grube zwischen Querfortsatz und Facettengelenk, eine Verbesserung der Stützwirkung dieser Lagerstelle bewirken. Bei der Implantation wird zuerst (51) die Pedikelschraube (5) in den Pedikel bis zum proximalen Schaftkragen (531) eingeschraubt. Das Aufspreizen der Spreizelemente (521) kann je nach Ausgestaltung z.B. durch eine Drehung des Gewindestabs erfolgen. Bei weiterer Drehung des Gewindestabs wird die Gewindehülse (522) in Richtung des Schraubenkopfes gezogen und die Spreizelemente werden bis zum Anliegen an die posteriore Wirbelkante (102) verschoben (52). Entscheidend ist hier dass die Spreizelemente der Schraube wie bei den übrigen Varianten eine Vorspannung in Schraubenlängsrichtung zum umgebenden Knochen erzeugen, und die verbesserte Verankerung nicht nur durch eine radiale Aufweitung entsteht. Eine alternative Anordnung bei der einerseits der Pedikelschraubenkopf (540) mit dem Gewindestab (551) verbunden ist, und andererseits der Schraubenschaft (530) mit den Spreizelementen (521), erlaubt die Aufspreizung durch Drehung des Kopfes (540) während der Schraubenschaft (530) im Pedikel stehen bleibt.
In einer vierten Ausgestaltungsvariante wird die Abstützung am Pedikel durch eine mit dem Schraubenschaft verbindbare bzw. damit verbundene distale Verlängerung (510) des Pedikelschraubenschafts erreicht. Die Abstützung im Bereich des Wirbels (1) bzw. an der anterioren Wirbelkante (101) wird dabei ebenfalls durch Anlage der Verlängerung (510) an der ventralen kortikalen Wirbelkörperwand und den Aufbau einer Druckkraft im Schraubenschaft zu dessen Verspannung unterstützt. Die Abstützvorrichtung (510) kann dabei mit dem Gewindestab (551) oder mit der Gewindehülse (522) verbunden sein, oder vor der Implantation der Pedikelschraube in den Pedikel eingebracht werden, wobei in diesem Fall der Gewindestab (551), die Gewindehülse (522) oder der Schraubenschaft (530) als Führung dient, die die Übertragung von Biegemomenten und/oder Axialkräften auf die Abstützvorrichtung (510) gestattet. Eine Untervariante dieser vierten Ausgestaltungsvariante besitzt eine zweite Gewindehülse am distalen Ende der Schraube. Durch Verdrehen des Gewindestabs (551) drückt die zweite Gewindehülse (z.B. mittels ein Linksgewindes) auf die Abstützvorrichtung (510) und spannt diese axial vor, während gleichzeitig die Spreizelemente (521) aufgestellt und gegen die dorsale Kortikalis (102) verspannt werden. Die Erzeugung der axialen Druckspannung wird bei dieser Variante bzw. Untervariante erfindungsgemäß nicht durch die Einschraubtiefe der Pedikelschraube, sondern durch einen separaten Mechanismus (z.B. durch eine innenliegende Gewindespindel) erzeugt.
In einer fünften Ausgestaltungsvariante besteht die Pedikelschraube (6) aus einem distalen (610), mittleren (620) und proximalen (630) Schaftbereich, sowie aus einem am proximalen Schraubenschaft (630) befindlichen Schraubenkopf (640). Des Weiteren besitzt die Pedikelschraube (6) eine zentrale Durchgangsbohrung (650) (Fig. 6). Das Hauptmerkmal dieser Pedikelschraube ist, dass hier die Ausgestaltungsvarianten (1 oder 2) und (3) mit einander kombiniert sind, um von den Vorteilen der zuvor genannten Ausgestaltungen zu profitieren. Die distale Abstützvorrichtung (610) besitzt wenigstens zwei Spreizelemente (6110), ein Lager (6111), Führungsnuten (6120) und mindestens eine Gewindehülse (6150). Die Führungsnuten (6120) haben die Aufgabe eine rotationsstabile aber translationsfähige Verbindung mit der mittleren Schraubenkomponente (620) zu schaffen, wobei in den Führungsnuten (6120) distale Führungsschienen (6210) diese Funktion erfüllen. Die mittlere Schraubenkomponente (620) hat am proximalen Ende weitere Führungsschienen (6230), welche mit der proximalen Schraubenkomponente (630) rotationssicher und translatorisch verschiebbar verbunden sind. Dort sind die Führungsschienen (6230) in proximalen Führungsnuten (6320) gelagert. Die proximale Schraubenkomponente (630) besitzt ähnlich der distalen Abstützvorrichtung (610) Spreizelemente (6310), eine Gewindehülse (6350) und einen proximalen Kragen (631). In der zentralen Durchgangsbohrung (650) befindet sich ein Verbindungsstab (651). Der Schraubenkopf (640) kann entweder mit dem Verbindungsstab (651) oder dem proximalen Kragen (631) fest verbunden sein. Der Verbindungsstab (651) besitzt vorzugsweise am distalen Ende (6511) und im mittleren Bereich (6520) ein Lager. Der Verbindungsstab (651) besitzt bevorzugt zwei Gewindebereiche (distal 6510 und proximal 6530), die gegenläufig angeordnet sind, so dass beim Verdrehen des Verbindungsstabes (651) die distale Gewindehülse (6150) weiter nach distal und die proximale Gewindehülse (6350) weiter nach proximal verschoben werden. Das distale Lager (6511 mit 6111) und das mittlere Lager (6520 mit 6250) haben die Aufgabe, dass die mittlere Schraubenkomponente (620) an der gleichen Position verbleibt, wenn die Spreizelemente am distalen bzw. proximalen Ende gleichzeitig verspannt werden und dass die Länge des Knochenankers (6) konstant bleibt. Für die Implantation (61) wird zuerst die Pedikelschraube (6) in den Wirbel eingeschraubt (Fig. 7). Zuvor muss die korrekte Pedikelschraubenlänge bestimmt werden, damit die Spreizelemente (6110 und 6310) ihre Abstützstellen im Wirbel erreichen. Anschließend wird der Verbindungsstab (651) gedreht, so dass die distalen und proximalen Spreizelemente (6110 und 6310) aufgestellt werden (62). Dabei entfernen sich gleichzeitig die Gewindehülsen (6150 und 6350) von der mittleren Schraubenkomponente (620). Die Spreizelemente werden so aufgestellt und in Schraubenlängsrichtung auseinandergefahren bis eine optimale Verspannung der Pedikelschraube (6) im Wirbelkörper erreicht wird. In Fig. 8 ist eine Modifikation dieser Ausführung dargestellt, mit welcher es möglich ist, die Pedikelschraubenlänge L der Ausführungsvariante (6a) automatisch zwischen der anterioren (101) und posterioren Wirbelkörperkante (102) anzupassen. Dabei ist die distale Abstützvorrichtung (610) über ein elastisches Element, beispielsweise eine Druckfeder (6160) mit dem Verbindungsstab (651) verbunden. Der Verbindungsstab (651) kann sich entlang der Pedikelschraubenachse zur Implantation frei bewegen. Wird die Pedikelschraube in den Wirbel geschraubt (63) erreicht die distale Abstützvorrichtung (610) noch nicht die anteriore Wirbelkörperkante (101). Eine Rotation des Verbindungsstabs (651) distrahiert die Gewindehülsen (6150 und 6350). Kommt die distale Spitze (6111) mit der anterioren Wirbelkörperkante (101) in Kontakt oder ist der maximale Verstellbereich erreicht, werden die Spreizvorrichtungen (6110 und 6310) aufgestellt und die Pedikelschraube (6a) kann sich axial verspannen.
In einer weiteren Modifikation (6b) dieser Ausführungsvariante ist eine vereinfachte distale Abstützung (6110) vorgestellt, die sich durch Aufbau einer Druckkraft direkt an der anterioren Wirbelkörperkante (101) ausbreitet und abstützt (Fig. 9). Diese Ausführungsvariante der Abstützung ist distal, proximal oder an beiden Bereichen des Schraubenschafts implementierbar oder mit einem anderen axialen Aufspreizmechanismus wie zuvor beschrieben kombinierbar.
In einer sechsten Variante (7) können Teile des distalen (710) (Fig. 11), mittleren (720) (Fig. 10) oder proximalen (730) Schaftbereiches der Pedikelschraube so ausgestaltet sein, dass sie am Umfang eine oder mehrere Öffnungen (721) besitzen, welche in der Durchgangsbohrung (750) münden (Fig. 10). In der Durchgangsbohrung (750) der Pedikelschraube (7) befindet sich ein Stab (751), bevorzugt mit einer daran befestigten Führungshülse (752). An oder in dieser Führungshülse sind ein oder mehrere Spreizelemente (z.B. in Gestalt von Drähten) fixiert, welche insgesamt als Abstützelement (753) fungieren. Zur Vermeidung einer Penetration der kortikalen Wand des Wirbelkörpers können die Spreizelemente bzw. Drahtenden abgerundet, abgebogen oder mit Hilfe von Plättchen (754) stumpf ausgebildet sein. Die Spreizelemente / Drähte (753) können entweder durch die zentrale Durchgangsbohrung (750) oder durch die Öffnungen (721) aus dem Schaftbereich austreten. Zur Implantation wird die Pedikelschraube (7) in den Wirbel eingeschraubt (71, 73). Als nächstes wird der Stab (751) in die distale Richtung bewegt (72, 74), was das Abstützelement bzw. die Spreizelemente (753) durch die Öffnungen (721) oder Durchgangsbohrung (750) nach außen verschiebt. Die Drähte (753) können dabei soweit aus dem Schraubeninneren geschoben werden, bis sie an einer kortikalen Wirbelkante Halt finden. Alternativ können einzelne oder alle Drähte so vorgespannt sein, dass sich diese bei Ausbringung in radiale Richtung zum Schraubenschaft ausbreiten und so dem Schraubenschaft (730) einen erhöhten Widerstand gegen Verdrehung verleihen.
In einer weiteren Ausgestaltungsform (75) wird die distale Abstützeinrichtung aus einer Hülse hergestellt, welche ein oder mehr Spreizelemente (753) besitzt. Die Spreizelemente sind dabei so umgeformt bzw. vorbehandelt, dass sie bestrebt sind sich in radialer Richtung auszudehnen sobald sie die Durchgangsöffnungen (721) der Pedikelschraubenspitze (710) verlassen (Fig. 12). Hierzu geeignete Materialien sich beispielsweise Nitinol, andere hochelastische Werkstoffe oder Formgedächtnislegierungen. Die Pedikelschraube (75) ist so aufgebaut, dass die Spreizelemente an einer Führungshülse (752) befestigt sind. Die Führungshülse (752) wird in der mittleren Durchgangsbohrung geführt, besitzt ein Innengewinde und ist auf einem Gewindestab (751) gelagert. Die Spreizelemente (753) und die dazu gehörigen Durchgangsöffnungen (721) sind so angeordnet, dass sie die Führungshülse (752) gegen eine Verdrehung schützen. Mit einem Instrument kann der Gewindestab (7511) gedreht werden, wobei sich die Führungshülse (752) dann entlang des Gewindestabs (751) bewegt, was wiederum das Aus- oder Einfahren der Spreizelemente (753) zur Folge hat.
Alternativ zur vorherigen Ausgestaltungsform (75) wird in dieser Ausführungsform (76) auf einen internen Gewindestab (751) verzichtet (Fig. 13). Die Führungshülse (752) kann zusammen mit den Spreizelementen (753) auf ein Instrument montiert werden und durch die zentrale Durchgangsbohrung (750) eingeführt werden. Ein Sicherungselement wie z.B. ein Klemmring (7521) fixiert die Stellung der Führungshülse (752) innerhalb der Durchgangsbohrung (750). Alternativ zum Klemmring kann ein Rastmechanismus, ein elastischer Ring welcher durch axiales Verspannen dicker wird und sich so gegen die Wandung (750) stützt oder eine Verriegelung z.B. basierend auf einer Federscheibe oder keilförmigen Spannelementen verwendet werden. Der Hauptvorteil dieser Ausführungsform (76) ist, dass die Pedikelschraube aus einem durchgehend kanüliertem Grundkörper besteht und die Pedikelschraube so minimal-invasiv über einen Führungsdraht implantiert werden kann.

Claims (15)

  1. Eine Knochenverankerungseinrichtung bestehend aus mindestens einer Schaftkomponente (10, 20, 30) und einem Kopfteil (40), dadurch gekennzeichnet, dass an mindestens einer der Schaftkomponenten ein Abstützelement angebracht ist, welches eine Abstützung der Knochenverankerungseinrichtung primär in deren Längsrichtung erlaubt.
  2. Eine Knochenverankerungseinrichtung bestehend aus einer proximalen Schaftkomponente (30, 320, 330) mit einem Knochengewinde sowie einem Kopf (340) zur Anbindung an ein Implantatsystem zur Stabilisierung der Wirbelsäule, dadurch gekennzeichnet dass sich im distalen Bereich des Schafts eine Abstützvorrichtung (310, 510, 610, 753) befindet, die dazu geeignet ist, sich an der anterioren Wand (101) eines Wirbelkörpers von innen heraus abzustützen, die über mindestens ein Verbindungselement (351, 352, 551, 752) mit dem Schraubenschaft (30) verbunden ist und die relativ zu diesem in Längsrichtung einstellbar ist.
  3. Eine Knochenverankerungseinrichtung bestehend aus einer Schaftkomponente (30, 630, 730) mit einem Knochengewinde und einem Kopf (640, 740) zur Anbindung an ein Implantatsystem zur Stabilisierung der Wirbelsäule, dadurch gekennzeichnet dass sich innerhalb des Schafts eine in Längsrichtung der Knochenverankerungseinrichtung wirkende Abstützvorrichtung (610, 6110, 753) befindet, die mittels mindestens einem Stellelement (551, 651, 751) aus Aussparungen innerhalb des Schaftbereichs herausfahrbar ist.
  4. Eine Knochenverankerungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet dass die Abstützvorrichtung im Wesentlichen aus Armen (3101, 753) besteht, die mit einem Verstellelement (351, 651, 751) verbunden sind wodurch die Ausfahrlänge der Arme einstellbar ist.
  5. Eine Knochenverankerungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet dass die Arme (3101, 753) der Abstützvorrichtung an deren distalen Enden abgerundet, abgebogen oder mit Tellern versehen sind, die dazu geeignet sind den Widerstand gegen eine Penetration oder Fraktur des angrenzenden Knochens zu erhöhen.
  6. Eine Knochenverankerungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet dass die Arme (3101, 753) der Abstützvorrichtung an deren distalen Enden durch ein Verschlusselement (311, 312, 313, 411) zusammengehalten werden und das Verschlusselement zur Aufhebung des Zusammenhalts in der Schraubenlängsachse verschoben werden kann.
  7. Eine Knochenverankerungseinrichtung mit einer Abstützvorrichtung bestehend aus federelastischen Armen (3101, 753) und einem Verschlusselement (311, 312, 313, 411) zum Zusammenhalt der Arme nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet dass das Verschlusselement am Umfang eine Oberflächenkontur aufweist, die dazu geeignet ist die Arme nach Aufhebung des Zusammenhalts weiter im Durchmesser aufzuspreizen und dass das Verschlusselement (311, 312, 313, 411) in Längsrichtung der Schraubenachse verstellbar gelagert ist.
  8. Eine Knochenverankerungseinrichtung bestehend aus einer proximalen Schaftkomponente (530, 630) mit einem Knochengewinde und einem Kopf (540, 640) zur Anbindung an ein Implantatsystem zur Stabilisierung der Wirbelsäule, dadurch gekennzeichnet dass sich im distalen Bereich des Schafts eine Abstützvorrichtung (520, 521) zur Abstützung gegen kortikalen Knochen befindet, und sich diese Abstützvorrichtung sowohl im Durchmesser aufweiten als auch in Längsrichtung zur Schraubenachse verschieben lässt.
  9. Eine Knochenverankerungseinrichtung bestehend aus einer proximalen Schaftkomponente (630) mit einem Knochengewinde und einem Kopf (640) zur Anbindung an ein Implantatsystem zur Stabilisierung der Wirbelsäule, dadurch gekennzeichnet dass sich im Schaftbereich (620) zwei Abstützvorrichtungen (6110, 6310) zur Abstützung gegen kortikalen Knochen befinden die sich über ein Stellelement (551, 651) sowohl im Durchmesser aufweiten als auch in Längsrichtung zur Schraubenachse zum Aufbau einer Druckkraft in der Knochenverankerungseinrichtung verschieben lassen.
  10. Eine Knochenverankerungseinrichtung mit mindestens einem Abstützelement gemäß einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet dass die im Wesentlichen in Schraubenlängsachse verlaufenden Arme des Abstützelements (521, 6110, 6310) mit vorgeprägten Knicken oder Ausnehmungen versehen sind, und die Arme des Abstützelements mit einem Verbindungselement (522, 6150, 6350) verbunden sind oder eine Einheit bilden, welches andererseits mit einem Verstellelement (551, 651) verbunden ist.
  11. Eine Knochenverankerungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet dass mindestens ein Abstützelement (410, 610, 6110, 6111) mit einem in Längsrichtung des Knochenankers wirkenden federelastischen Element (419, 6160) verbunden ist um sich gegen eine anteriore und / oder dorsale kortikale Wand eines Wirbelkörpers abzustützen und dagegen eine Druckkraft aufzubauen.
  12. Eine Knochenverankerungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet dass die Spreizelemente (610, 6110, 6111, 753) mit einem in Längsrichtung des Knochenankers wirkenden Verstellelement (651, 751) verbunden sind und das Verstellelement als Gewindespindel mit einem oder zwei gegenläufigen Gewinden ausgebildet ist.
  13. Eine Knochenverankerungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet dass die Spreizelemente (610, 6110, 6111, 753) mit einem in Längsrichtung des Knochenankers wirkenden Verstellelement (651, 751) verbunden sind, das Verstellelement als Zug- oder Druckstab ausgebildet ist und mit einem Klemmmechanismus versehen ist, welcher dazu geeignet ist den Zug-/Druckstab in jeder Position gegen die Wandung einer Bohrung (50, 750) zu verspannen und damit in seiner Längsposition zu arretieren.
  14. Eine Knochenverankerungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet dass die Spreizelemente (610, 6110, 6111, 753) aus einem hochelastischen oder plastisch verformbaren Material hergestellt sind, insbesondere aus Nitinol, einer Kobalt-Chrom-Legierung, einer Titanlegierung, aus Reintitan oder aus einem hochfesten Kunststoff wie PEEK oder PEKK.
  15. Methode zur Implantation einer Knochenverankerungseinrichtung mit einer in Längsrichtung wirkenden Abstützeinrichtung und Ausbringung der Abstützeinrichtung, bestehend aus den Schritten:
    Präparation der Implantationsstelle;
    Eröffnen des Knochens mit einem scharfkantigen Instrument;
    Implantation der Knochenverankerungseinrichtung mit Hilfe eines Implantations-Instruments;
    Ausbringung der Abstützeinrichtung mit einem Instrument bis die Abstützeinrichtung am kortikalen Knochen anliegt.
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