DE69222772T2

DE69222772T2 - System zur fixierung der wirbelsäule

Info

Publication number: DE69222772T2
Application number: DE69222772T
Authority: DE
Inventors: Jeffrey Keith Middleton
Original assignee: EISENSTEIN STEPHEN MICHAEL FEL
Current assignee: EISENSTEIN STEPHEN MICHAEL FEL
Priority date: 1991-05-18
Filing date: 1992-05-18
Publication date: 1998-05-14
Anticipated expiration: 2012-05-19
Also published as: GB2271284B; AU1756192A; GB9110778D0; GB9323715D0; EP0594632A1; WO1992020294A1; EP0594632B1; DE69222772D1; GB2271284A; US5899901A

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Verwendung in der Chirurgie. Insbesondere betrifft sie eine Vorrichtung zur Fixation derwirbelsäule, die an einem Wirbelkörper (z. B. einem Rückenwirbel oder einem Kreuzbein) angreifen und ein langgestrecktes Teil erfassen kann, das ein Stab, eine Stange, ein Draht oder dergleichen sein kann. Für jedes solches langgestrecktes Teil wird der Bequemlichkeit halber im folgenden der Begriff "Stab" verwendet. Zwei oder mehrere solche Vorrichtungen können an jeweiligen Rückenwirbeln angreifen und einen gemeinsamen Stab erfassen, der so wirken kann, daß er einen Wirbelsäulenschaden lindert, zum Beispiel Spondylitis ankylosans, lumbale Skoliose oder Spondylolisthesis. Die Erfindung betrifft auch chirurgische Instrumentenausrüstung zur Verwendung mit einer solchen Vorrichtung zur Fixation der Wirbelsäule.
Eine Vorrichtung zur Fixation der Wirbelsäule, die schon vorgeschlagen wurde, umfaßt:
1. ein Teil zum Angreifen an einem Wirbelkörper (im folgenden als "Schraube" bezeichnet), umfassend einen Schaft mit Gewinde zum Eingriff mit einem Rückenwirbel und einen Kopf, der bei Verwendung aus dem Wirbelkörper herausragt, wobei der Kopf mit einem Kanal ausgebildet ist, bequemerweise mit einem Schlitz, der nach dem Oberteil des Kopfes hin offen ist und sich über die Breite des Kopfes erstreckt, und in den ein Stab eingeschoben werden kann, der quer zu der Schraube verläuft.
2. Ein Stabspannelement (im folgenden "Unterlageteil" genannt), das in den Kopf eingeführt werden kann. Ist der Kanal ein Schlitz, wie oben beschrieben, erfolgt das Einschieben in Längsrichtung der Schraube, so daß dieses über dem Stab zu liegen kommt, wobei das Unterlageteil ausschließlich durch Rückbewegung in Längsrichtung aus dem Schlitz herausgelangen kann. Zu diesem Zweck besitzt der Kopf eine mittige Bohrung, die in Längsrichtung der Schraube ausgebildet ist. In der Draufsicht ist das Unterlageteil kreisförmig und kann in der Bohrung nach unten geschoben werden, weist jedoch einen zu großen Durchmesser auf, um in Querrichtung aus dem Schlitz heraus zu gelangen. Wenn der Kopf einen Schlitz besitzt, stimmt die Bohrung in geeigneter Weise mit diesem überein.
3. ein Befestigungselement mit Außengewinde (im folgenden als "Zapfen" bezeichnet), das in die Bohrung geschraubt werden kann, so daß der Stab fest zwischen dem Boden des Kanals und dem Unterlageteil festgespannt wird.
Da der zu festzuspannende Stab vorzugsweise zylindrisch ist, sind sowohl der Boden des Kanals als auch die Unterseite des Unterlageteils vorzugsweise so gekrümmt, daß sie sich an die Krümmung des Stabes anpassen.
In EP-A-441729, veröffentlicht am 14. August 1991, nach dem Prioritätsdatum der vorliegenden Erfindung (Art. 54(3) E.P.C.), ist ein System zur Fixation der Wirbelsäule beschrieben, bei dem ein "Unterlageteil" die Form eines Rings aufweist, das den Stab umschließt, und das in Kontakt mit einem "Zapfen" mit Außengewinde steht, der in eine Bohrung im Kopfteil einer "Schraube" eingeschraubt ist. Das Kopfteil wird danach mit einer Außenkappe abgedeckt.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein System zur Fixation derwirbelsäule geschaffen, umfassend:
eine Mehrzahl von Schrauben, die an Wirbelkörpern angreifen, und ein gemeinsames langgestrecktes Element zum Befestigen an den Schrauben, wobei jede Schraube einen Schaft mit Gewinde zum Verankern der Schraube in einem Wirbelkörper und einen Kopf zum Befestigen an dem langgestreckten Element aufweist, wobei der Kopf einen Kanal mit Innengewinde besitzt, der zum Oberteil des Kopfes hin offen ist und sich so über die Breite des Kopfes erstreckt, daß er das langgestreckte Element aufnimmt;
ein Unterlageteil für jede Schraube zum Anordnen in dem Kanal und mit einer Unterseite zum Eingriff mit dem langgestreckten Element;
und einen Zapfen mit Außengewinde für jede Schraube, wobei der Zapfen in den Kanal derselben geschraubt wird, um an der Oberseite des Unterlageteils anzugreifen und das Unterlageteil und das lang gestreckte Element in ihrer Lage zu sichern;
und des weiteren umfassend ein Unterlageteil-Handhabungswerkzeug und eine Einrichtung zum lösbaren mechanischen Befestigen des Unterlageteils an dem Unterlageteil-Handhabungswerkzeug.
Vorzugsweise umfaßt die Einrichtung zum lösbaren mechanischen Befestigen des Unterlageteils an dem Unterlageteil-Handhabungswerk zeug eine Bohrung mit Innengewinde in dem Unterlageteil und einen komplementären Vorsprung mit Außengewinde an dem Unterlageteil- Handhabungswerkzeug zum Eingreifen in die Gewindebohrung des Unterlageteils.
Es sei darauf hingewiesen, daß mit dieser Einrichtung die Handhabung dieser Unterlageteile im Vergleich zu der Handhabung bisheriger Unterlageteile viel leichter wird. Die Unterlageteile sind sehr klein und lassen sich von Hand oder mit einer Pinzette selbst unter Bedingungen außerhalb von Operationen schwer handhaben. Die bisherigen Unterlageteile sind äußerst schwierig zu handhaben und greifen bei einer Operation genau in die Bohrungen der Schrauben ein. Des weiteren ist auch die Herausnahme der bisherigen Unterlageteile, wenn das erforderlich sein sollte, sehr schwierig. Mit Hilfe der vorliegenden Erfindung werden diese Probleme praktisch beseitigt. Ein Unterlageteil, das am Ende eines Unterlageteil-Handhabungswerkzeugs getragen wird, kann einfach in der Bohrung einer Schraube nach unten geschoben werden. Dann kann das Werkzeug aus dem Eingriff mit dem Unterlageteil gelöst werden; das Unterlageteil wird sich infolge seines Kontakts mit dem Stab nicht drehen. Zum Herausnehmen kann das Werkzeug in Eingriff mit dem Unterlageteil gebracht werden, und dann kann das Unterlageteil aus der Bohrung herausgezogen werden.
Es können zwar ein Unterlageteil mit einem mit Außengewinde versehenen Vorsprung oder andere Einrichtungen zum lösbaren mechanischen Befestigen konstruiert werden, z. B. eine Bajonettbefestigung, jedoch wird ein Unterlageteil mit einer Bohrung mit Innengewinde bevorzugt. Am bequemsten ist das eine durchgehende Bohrung, die nach der gekrümmten Unterseite hin verläuft.
Vorzugweise besitzt der oben genannte Zapfen zwei Enden von identischer Form, die beide in sich einen Angriffsabschnitt eines Zapfen-Einführungswerkzeugs aufnehmen können. Zum Beispiel können beide Enden die Form einer quadratischen Aufnahme oder vorzugsweise einer sechseckigen Aufnahme besitzen. Das läßt sich in geeigneter Weise erreichen mit Hilfe einer durch den Zapfen führenden durchgehenden Bohrung mit quadratischem oder mit sechseckigem Querschnitt. Bei den bisherigen Vorrichtungen war ein Ende des Zapfens zwecks Aufnahme eines Schraubenzieherkopfes geschlitzt, oder nur an einem Ende zwecks Zusammengriff mit einem Mutterschlüssel mit Kontaktflächen ausgebildet. Es sei darauf hingewiesen, daß das Drehen eines Schraubenziehers nicht besonders formschlüssig erfolgt, und daß ein Rutschen des Schraubenziehers potentiell sehr nachteilig wirkt, während bei einer Operation Platzbeschränkungen vorhanden sind, die die Anwendung eines Mutterschlüsseis erschweren. Bei dem neuartigen Zapfen erfolgt das Drehen rutschfrei und platzeffektiv, und das Vorsehen einer Dreheinrichtung an beiden Enden des Zapfens ist vorteilhaft, da der Chirurg nicht festzustellen braucht, wie der Zapfen einzuführen ist; jede von beiden Weisen ist möglich.
Zur Verwendung mit einem Zapfen des Systems zur Fixation der Wirbelsäule können zwei Zapfen-Einführungswerkzeuge vorgesehen werden: ein Zapfen-Einführungswerkzeug zum Einführen eines Zapfens in die Bohrung einer Schraube; und ein Zapfen-Befestigungswerkzeug zum Bewegen eines in die Bohrung eingeführten Zapfens in seine Position, in der er so gegen das Unterlageteil drückt, daß der Stab fest zwischen dem Unterlageteil und dem Boden des Kanals eingespannt wird. Ein Zapfen-Einführungswerkzeug besitzt einen Kopf, der so in einem Ende eines Zapfens aufgenommen werden kann, daß ein Widerstand dagegen geschaffen wird, daß der Zapfen aus dem Kopf herausgleitet. Der Kopf weist vorzugsweise eine ferdernde Vorrichtung auf, zum Beispiel eine federbelastete Kugel, oder am einfachsten einen federnden Draht, um federnd gegen den Zapfen zu drücken. Ein Zapfen-Einführungswerkzeug besitzt vorzugsweise einen Handgriff mit geringem Drehmoment, also einen Handgriff, der nur ein kleines Moment um seine Achse erzeugt. Vorzugsweise weist der Handgriff die Form eines einfachen Stabes ohne Querstück auf. Durch diese Einrichtung wird es praktisch unmöglich, ein verkantetes Gewinde in die Bohrung der Schraube einzudrücken, wenn der Zapfen schief ein geführt werden sollte.
Ein Zapfen-Befestigungswerkzeug besitzt einen Kopf, der in einem Ende eines Zapfens aufgenommen werden kann, wobei dieser Kopf in geeigneter Weise eine enge Drehungspassung darin besitzt. Dieser Kopf weist in geeigneter Weise eine einfache Form auf, er besitzt z. B. keine federnde Vorrichtung als Unterstützung zum Festhalten des Zapfens; das ist nicht erforderlich, denn der Zapfen ist schon gesichert infolge seines Zusammengriffs mit der Bohrung der Schraube, der durch Verwendung des Zapfen-Einführungswerkzeugs entsteht. Das Zapfen-Zapfen-Einführungswerkzeug besitzt vorzugsweise einen Handgriff mit großem Drehmoment, zum Beispiel einen Handgriff mit einem Querarm, um eine große Hebelwirkung zu erzeugen.
Vorzugsweise ist die Anordnung des Zapfens und des Unterlageteils so, daß die Unterseite des Zapfens an der Oberseite des Unterlageteils angreifen kann, ohne die an dem Unterlageteil vorhandene Einrichtung zum lösbaren mechanischen Befestigen des Unterlageteils an dem Unterlageteil-Handhabungswerkzeug zu berünren. Auf diese Weise kann die Einrichtung, z.B. der Vorsprung oder die Bohrung, nicht beschädigt werden, wenn das Unterlageteil zwischen dem Zapfen und dem Stab festgespannt wird, und dadurch kann, falls das notwendig sein sollte, die Herausnahme mit Hilfe eines Unterlageteil-Handhabungswerkzeug gewährleistet werden.
In geeigneter Weise ist ein Instrumentensatz zur Verwendung in bezug auf ein System gemäß der vorliegenden Erfindung vorgesehen, umfassend:
ein Schraubeneinsetzwerkzeug zum Erfassen des Kopfes der Schraube, um die Schraube in einen Wirbelkörper einführen;
eine Mehrzahl von Unterlageteil-Handhabungswerkzeugen, vorzugsweise mindestens sechs, wodurch eine Mehrzahl von Unterlageteilen an diesen zum Zwecke der Bereitschaft für eine Operation angeordnet werden kann;
eine Mehrzahl von Zapfen-Einführungswerkzeugen, vorzugsweise mindestens sechs, wodurch eine Mehrzahl von Zapfen an diesen zum Zwecke der Bereitschaft für eine Operation angeordnet werden kann;
ein Zapfen-Befestigungswerkzeug.
Vorzugsweise umfaßt der Satz des weiteren Instrumente zum Aus bilden eines Lochs ineinemwirbelkörper. Diese Instrumentenausrüstung umfaßt in geeigneter Weise:
einen Körner zum Herstellen einer Vertiefung an einer zu bohrenden Steile;
einen Bohrer mit einem Absatz, der der maximalen Tiefe des erforderlichen Lochs entspricht;
ein Gewindeausbildungswerkzeug zum Ausbilden eines Gewindes, das dem der Schraube entspricht, in einem von dem Bohrer gebohrten Loch.
Vorzugsweise umfaßt der Satz ein Meßtastwerkzeug zum Tasten in dem von dem Bohrer gebohrten Loch zum Zwecke des Testens desselben. Der Meßtaster umfaßt vorzugsweise einen schmalen Fühlerabschnitt zum Positionieren in dem Loch, wobei das Ende des Fühlerabschnitts in Querrichtung gebogen ist, um einen Fühlerkopf zu bilden.
Vorzugsweise umfaßt der Satz ein Stabeinschiebewerkzeug mit einem Kopf, der so gekrümmt ist, daß er sicher mit einem Stab zusammengreift und diesen vorzugsweise umschließt. Bei Verwendung kann dieses Werkzeug nahe an einer Schraube mit dem Stab so in Zusammengriff gebracht werden, daß der Stab gegen den Boden des Kanals gedrückt wird, während sich das Unterlageteil und der Zapfen in der Bohrung der Schraube befinden.
Vorzugsweise umfaßt der Satz einen Stab aus hoch zugfestem Material, das vom menschlichen Körper vertragen wird, zum Beispiel aus rostfreiem Stahl, und ein Stück duktileres Material, zum Beispiel aus Aluminium, das zur Herstellung eines Modells der erforderlichen Form des Stabes verwendet werden kann. Der Satz kann des weiteren eine Biegeausrüstung zum Zurechtbiegen eines Stabes umfassen.
Das Schrauben-Einführungswerkzeug umfaßt in geeigneter Weise einen Kopf, um in den Kopf der Schraube einzugreifen und diesen vorzugsweise aufzunehmen, wobei der Kopf des Werkzeugs ein Querstück zur Positionierung in dem Schlitz in Eindrehungseingriff aufweist, und der Kopf des Werkzeugs eine Einrichtung aufweist, um einen Widerstand gegen das Lösen des Kopfes des Werkzeugs aus dem Eingriff in den Kopf der Schraube zu schaffen. Diese Einrichtung umfaßt in geeigneter Weise eine federnde Vorrichtung, zum Beispiel einen um den Querstab geschlungenen federnden Draht. Das Schraubeneinsetzwerkzeug weist vorzugsweise einen Handgriff mit einem Querarm auf, um eine große Hebelwirkung zu erzeugen. Vorzugsweise ist der Arm im wesentlichen parallel zu dem Querstück im Kopf des Werkzeugs, so daß durch die Orientierung des Arms diejenige des Schlitzes im Kopf der Schraube bezeichnet wird.
Vorzugsweise ist ein Werkzeug vorhanden, das verwendet werden kann zum Vergrößern oder Verkleinern des Abstandes und/oder der Schräglage zwischen den in jeweiligen Wirbelkörpern befestigten Schrauben, um Verformungen derselben durch Schräglage, Ausrichtung oder Abstände zu korrigieren, wobei das Werkzeug ein Paar Schenkel umfaßt, von denen jeder ein distales Eingriffsende aufweist, das in eine Schraube eingreifen kann, wobei der Abstand zwischen den Eingriffsenden durch eine Regelschraube reguliert wird.
In geeigneter Weise umfaßt das Werkzeug einen Rahmen, an dem jeder Schenkel schwenkbar befestigt ist, und an dem die Regelschraube so befestigt ist, daß er sich drehen, jedoch nicht axial bewegen kann, wobei ein Bund mit Innengewinde so an der Regelschraube befestigt ist, daß er durch Drehen der Schraube axial bewegt werden kann, wobei an dem Bund zwischen diesem und jedem Schenkel ein jeweiliger quer verlaufender Seitenarm befestigt ist, wobei jeder Seitenarm schwenkbar an dem Bund befestigt und schwenkbar an einem Schenkel befestigt ist an einer Stelle, die von dem Drehpunkt des Schenkels an dem Rahmen beabstandet ist. Vorzugsweise befindet sich der Drehpunkt jedes Schenkels an dem Rahmen zwischen dem Eingriffsabschnitt und dem Drehpunkt des Schenkels an dem Seitenarm; vorzugsweise näher an dem Drehpunkt des Schenkels an dem Seitenarm. In geeigneter Weise ist ein Ende jedes Seitenarms ist schwenkbar an dem nichteingeifenden Ende des jeweiligen Schenkels befestigt, und das andere Ende jedes Seitenarms ist schwenkbar an dem Bund befestigt.
Vorzugsweise ist jeder Schenkel an einer Stelle zwischen seinem Drehpunkt an dem Rahmen und seinem Eingriffsende in Richtung zu dem anderen Schenkel geknickt. Jeder Schenkel weist in geeigneter Weise einen Endabschnitt auf, in dem sein Eingriffsende untergebracht ist, wobei dieser Endbereich in einem kleinen Winkel aus der allgemeinen Ebene des Schenkels nach außen gebogen ist.
Vorzugsweise ist an dem Eingriffsende jedes Schenkels ein Stift befestigt, der in Querrichtung aus dem Schenkel hervorragt, wobei der Stift sicher in einem eingekehlten Halsstück aufgenommen werden kann, das an der Basis des Kopfes einer Schraube vorgesehen werden kann.
Vorzugsweise enthält der Instrumentensatz mindestens zwei Röntgenmarkierungen zum Einführen in Löcher, die in einem Wirbelkörper gebohrt wurden, wobei die Markierungen dazu dienen, festzustellen, ob die Löcher vor dem Einsetzen der Gewebestiel-Schrauben ordentlich ausgerichtet sind. Die Röntgenmarkierungen können von mindestens zwei visuell unterschiedlichen Arten sein, wobei die erste Art zur Verwendung in Löchern auf der linken Seite eines Wirbelkörpers dient und die zweite Art zur Verwendung in Löchern auf der rechten Seite eines Wirbelkörpers dient.
Vorzugsweise enthält der Instrumentensatz ein Einstellwerkzeug zum Feineinstellen der Orientierung der mit Gewinde versehenen Schlitze der Schrauben, wobei das Einstellwerkzeug einen Kopf in Form eines Querstücks zum Eindrehen in eine Position in dem mit Gewinde versehenen Schlitz und einen Handgriff mit einem Arm in einer bekannten Orientierung zu dem Querstück im Kopf des Werkzeugs aufweist, am bequemsten im wesentlichen parallel zu dem Querstück im Kopf des Werkzeugs, um eine einfache Anzeige und Einstellung der Schlitzorientierung zu schaffen.
Jedes Teil der oben beschriebenen Vorrichtung ist in geeigneter Weise aus rostfreiem Stahl. Vorzugsweise ist jedes Teil, das in Kontakt mit einem Patienten kommen soll - die Schraube, das Unterlageteil und der Zapfen, und Vorrichtungen wie Bohrer - aus rostfreiem Stahl von chirurgischer Qualität, der zum Beispiel dem Britischen Standard (BS) 3531/21980 COMP B entspricht.
Nunmehr werden die verschiedenen Aspekte der vorliegenden Erfindung gemäß der obigen Beschreibung weiter beispielhaft beschrieben unter Verweis auf die beiliegenden Zeichnungen, in denen:
Fig. 1 eine Schraube zum Befestigen in einen Rückenwirbel in einer Seitenansicht zeigt;
Fig. 2 den Kopf der Schraube von Fig. 4 mit Blick in Richtung des Pfeils A zeigt;
Fig. 3 ein Unterlageteil zur Verwendung mit der Schraube in einer Seitenansicht zeigt;
Fig. 4 einen Zapfen zur Verwendung mit der Schraube in einer Seitenansicht zeigt;
Fig. 5 eine an einem Rückenwirbel befestigte Schraube zeigt, bei der der Kopf hervorragt;
Fig. 6 einen Körner zeigt;
Fig. 7 einen Bohrer zeigt;
Fig. 8 ein Gewindeausbildungswerkzeug zeigt;
Fig. 9 ein Meßtastwerkzeug zeigt;
Fig. 10 ein Schraubeneinsetzwerkzeug zeigt;
Fig. 11 ein Unterlageteil-Handhabungswerkzeug zeigt;
Fig. 12 das Ende des Werkzeugs von Fig. 11 ausführlicher zeigt;
Fig. 13 ein Zapfen-Einführungswerkzeug zeigt;
Fig. 14 eine vergrößerte Ansicht des Endes des Werkzeugs von Fig. 13 ist;
Fig. 15 eine Ansicht ist, die der von Fig. 14 entspricht, jedoch in einer rechtwinkligen Ansicht;
Fig. 16 ein Zapfen-Befestigungswerkzeug zeigt;
Fig. 17 ein Stabeinschiebewerkzeug zeigt;
Fig. 18 ein Auseinanderdrück- und Zusammenpreßwerkzeug zum Ändern des Abstands zwischen Schrauben in einer Draufsicht zeigt;
Fig. 19 eine Seitenansicht des Werkzeugs von Fig. 18 ist; und
Fig. 20 eine Draufsicht ist, die der von Fig. 18 entspricht, wobei eine Deckplatte abgenommen ist;
Fig. 21 eine Röntgenmarkierung einer ersten Art zeigt;
Fig. 22 eine Röntgenmarkierung einer zweiten Art zeigt;
Fig. 23 eine Seitenansicht eines Einstellwerkzeugs zeigt; und
Fig. 24 eine Draufsicht auf den Endabschnitt des Einstellwerk zeugs von Figur 23 zeigt.
Die in Fig. 1 dargestellte Schraube dient zum Positionieren in einer Wirbelbogenwurzel in einem Ruckenwirbel. Sie weist einen Schaft 2 mit Gewinde und einen Kopf 4 auf. Der Schaft ist mit einer konischen Schneidspitze 6 ausgebildet, durch die dieser inweicheren Wirbelsäulenbereichen, zum Beispiel imkreuzbein, selbstschneidend sein kann. Typischerweise beträgt die Länge des mit Gewinde versehenen Schafts 30 mm oder 40 mm, und dieser ist annähernd 6 mm im Außendurchmesser
Zwischen dem Schaft 2 und dem Kopf 4 befindet sich ein eingekehltes Halsstück 8.
Der Kopf 4 hat einen Schlitz 12, der zum Oberteil des Kopfes hin offen ist und über die Breite des Kopfes verläuft und in einer halbzylindrischen Bodenwand 14 endet. In dem Schlitz ist effektiv einen Teil des Schlitzes bildend eine Bohrung 16 vorhanden, die koaxial mit dem mit Gewinde versehenen Schaft 2 ist. Die Bohrung 16 ist vom Oberteil der Bohrung bis zu einer Position von annähernd zwei Dritteln des Weges darin nach unten mit einem Schraubengewinde ausgebildet, das in Fig. 1 durch Strichellinien bezeichnet ist.
Der Schlitz 12 ist von einer Breite, die gerade das Hindurchschieben eines Stabes 20 (siehe Fig. 5) zuläßt. Der Zweck der Schraube ist es, den Stab 20 fest in seiner Lage zu spannen, wobei der Stab senkrecht zu der Schraube verläuft und sich zu einer oder zu mehreren weiteren Schrauben erstreckt, um eine Wirbelsäulenstütze zu schaffen. Der Stab wird mit Hilfe des Unterlageteils und des Zapfens von Fig. 3 und Fig. 4 festgespannt.
Das Unterlageteil 22 besitzt eine kreisförmig zylindrische Seitenwand 24, eine ebene Oberseite 26 und eine konkave Unterseite 28. Die Krümmung der Unterseite 28 paßt mit der des Stabes 20 zusammen. Zwischen den Seiten 26 und 28 verläuft eine mit Innengewinde versehene durchgehende Bohrung 30. Der Durchmesser des Unterlageteils 22 ist so groß, daß dieses mühelos durch Axialeinführung in der Bohrung aufgenommen werden kann, jedoch so groß, daß es dann nicht durch die Seitenabschnitte des Schlitzes nach der Seite herausrutschen kann. Zum Herausnehmen des Unterlageteils muß dann eine Axialbewegung nach rückwärts erfolgen.
Der Zapfen 32 ist eine Madenschraube mit einer durchgehenden Bohrung 34, die einen sechseckigen Querschnitt aufweist. Das Außengewinde 36 des Zapfens 32 kann mit dem Gewinde 18 zusammengreifen, das im oberen Abschnitt der Bohrung 16 im Kopf der Schraube ausgebildet ist.
Bei Anwendung der Schraube wird deshalb der mit Gewinde versehene Schaft mit einem Rückenwirbel in Zusammengriff gebracht, indem er in diesen geschraubt wird, bis das Halsstück 8 am Rückenwirwirbel anstößt. Dann wird der Stab 20 in dem Schlitz positioniert,
das Unterlageteil wird in der Bohrung angeordnet, und der Zapfen wird in die Bohrung geschraubt, um das Unterlageteil gegen den Stab zu drücken, bis der Stab fest zwischen der gekrümmten Bodenwand des Schlitzes und der gekrümmten Seite des Unterlageteils eingespannt ist.
Diese Einführungsoperation wird sehr unterstützt mit Hilfe der durchgehenden Gewindebohrung 30 in dem Unterlageteil 22 und durch das in Fig. 11 und Fig. 12 dargestellte Unterlageteil-Handhabungswerkzeug. Das Unterlageteil-Handhabungswerkzeug besitzt einen gerändelten zylindrischen Handgriffbereich 38 (der keine Querarme oder andere Einrichtungen mit großem Drehmoment aufweist) und einen schmaleren zylindrischen Spitzenbereich 40, an dessen Ende ein Vorsprung 42 mit Gewinde befestigt ist (siehe Fig. 12), der in die Gewindebohrung 30 des Unterlageteils eingeschraubt werden kann. Zum Einführen des Unterlageteils in die Bohrung wird dieses auf den Vorsprung 42 des Unterlageteil-Handhabungswerkzeugs aufgeschraubt und in der Bohrung nach unten geschoben, bis seine gekrümmte Fläche auf dem Stab zu liegen kommt. Dann wird das Unterlageteil-Handhabungswerkzeug abgeschraubt. Das Unterlageteil kann der Drehbewegung des Unterlageteil-Handhabungswerkzeugs nicht folgen, da seine gekrümmte Fläche auf dem Stab liegt. Ebenso kann das Unterlageteil-Handhabungswerkzeug verwendet werden, um in das Unterlageteil einzugreifen, wenn ein Unterlageteil aus einer Bohrung herausgenommen werden soll. Der mit Außengewinde versehene Vorsprung 42 des Unterlageteil-Handhabungswerkzeugs ist etwas länger als die Bohrung 30 des Unterlageteils, so daß dann, wenn das Einsetzen beendet ist, das Unterlageteil etwas von dem Stab abgehoben ist, jedoch nicht um so viel, daß es sich mit der Drehbewegung des Unterlageteil-Handhabungswerkzeugs drehen könnte.
Das Befestigen des Zapfens 32 in seiner Lage wird zustandegebracht durch Anwendung des in Fig. 13 bis Fig. 15 dargestellten Zapfen-Einführungswerkzeugs und des in Fig. 16 dargestellten Zapfen-Befestigungswerkzeugs.
Das Zapfen-Einführungswerkzeug weist einen gerändelten zylindrischen Handgriff 44 (der keine Querarme oder andere Einrichtungen mit großem Drehmoment aufweist) und einen schmaleren zylindrischen Spitzenbereich 46 auf. Am Ende 48 des Spitzenbereichs 46 ist ein Vorsprung 48 mit rechteckigem Querschnitt befestigt, durch dessen schmalere Breite eine Bohrung 49 verläuft, durch die hindurch ein federndere Draht 50 befestigt ist. Die jeweiligen Enden des federnden Drahts 50, die in 51 aus den jeweiligen Seiten des Vorsprungs 48 hervorstehen, sind konvex gekrümmt. Die Anordnung ist so, daß ein Zapfen 32 auf den Vorsprung 48 aufgesetzt werden kann, wobei die breitere Abmessung des Vorsprungs 48 durch die Bohrung des Zapfens zwischen parallelen sechseckigen ebenen Flächen verläuft und jeder hervorstehende Abschnitt 51 des Drahtes 50 etwas zusammengedrückt wird, so daß eine federnde Kraft erzeugt wird, die die Abnahme des Zapfens von dem Vorsprung 48 verhindern kann. Zum Einführen des Zapfens in die Bohrung 16 im Schraubenkopf wird das Einführungswerkzeug verwendet. Da dieses einen Handgriff mit geringem Drehmoment besitzt, ist es sehr unwahrscheinlich, daß ein verkantetes Gewinde ausgebildet wird, falls der Zapfen ungenau eingeführt wird.
Sobald das Zapfen-Einführungswerkzeug verwendet wurde, um den Zapfen in die Bohrung 16 einzuführen, wird es herausgezogen, und der Zapfen-Befestigungswerkzeug von Fig. 16 wird an den Zapfen angesetzt. Das Zapfen-Befestigungswerkzeug besitzt einen geränderten zylindrischen Handgriff 52, der einander entgegengesetzte Querarme 54 aufweist, die nach jeder Seite desselben verlaufen. Von dem Handgriff geht ein schmalerer zylindrischer Nasenbereich 56 aus und endet in einem Drehkopf 58 mit sechseckigem Querschnitt. Wenn der Drehkopf 58 in Eingriff mit dem Zapfen gebracht ist, wird das Werkzeug so gedreht, daß der Stab festgespannt wird. Mit Hilfe der Arme 54 kann ein großes Drehmoment erzeugt werden, so daß eine feste Spannung zustandekommt.
In den Handgriff 52 des Zapfen-Befestigungswerkzeugs ist eine Bohrung 60 eingearbeitet, um das Gewicht zu verringern.
Da der Zapfen 32 an beiden seiner Enden gleich ist, spielt es keine Rolle, in welcher Weise er in die Bohrung 16 eingeführt wird. Wenn er gegen die obere Seite 26 des Unterlageteils 22 drückt, tut er das auf einer ringförmigen Fläche zwischen der Bohrung 30 in dem Unterlageteil und dem Umfang der oberen Seite 26. Infolgedessen kann das Gewinde der Bohrung dort, wo es an der oberen Seite 26 endet, nicht durch den Zapfen 32 beschädigt werden. Dadurch sollte das Gewinde der Bohrung 30 stets den mit Schraubengewinde versehenen Vorsprung 42 des Unterlageteil-Handhabungswerkzeugs aufnehmen können, falls eine Herausnahme erforderlich ist.
Nunmehr wird die Instrumentenausrüstung zum Einführen der Schraube in einen Rückenwirbel unter Verweis auf die Figuren 6 bis 10 beschrieben.
Fig. 6 zeigt einen Körner zum Ausbilden einer Vertiefung in einem Rückenwirbel. Der Körner besitzt einen schmalen zylindrischen, gerändelten Handgriff 61 und weist eine vierf lächige Spitze 62 auf. Sobald die Vertiefung mit dem Körner ausgebildet ist, kann der Bohrer von Fig. 7 sicher verwendet werden. Der Bohrer besitzt einen Bohrerkopf 64 mit einem Durchmesser, der etwas kleiner ist als der Innendurchmesser des mit Gewinde versehenen Schaftes 2 der Schraube. Der Bohrerkopf 64 ist so lang wie der Schaft 2 und endet an einem Absatz 66, wodurch gesichert wird, daß die richtige Tiefe gebohrt wird. Bei Verwendung wird das Bohrstück im allgemeinen mit einem Handbohrer gedreht.
Wenn in das Kreuzbein gebohrt wurde, kann nunmehr im allgemeinen die Schraube eingesetzt werden und hat eine Selbstschneidewirkung. In anderen Abschnitten der Wirbelsäule wird nun das Gewindeausbildungswerkzeug von Fig. 8 benutzt, um ein Gewinde auszubilden, das dem des Gewindeschafts der Schraube entspricht. Damit das notwendige Drehmoment erzeugt werden kann, besitzt das Gewindeausbildungswerkzeug in seinem Handgriffbereich, an dem dem Gewindeausbildungsteil entgegengesetzten Ende, ein Querstück 68.
Das in Fig. 9 dargestellte Meßtastwerkzeug kann dazu verwendet werden, das Bohrloch aus zutasten, um zum Beispiel zu bestätigen, daß es sich gänzlich im Knochen befindet. Das Meßtastwerkzeug weist einen Handgriffbereich 70 auf, der an einem Fühlerbereich 72 aus Draht befestigt ist, dessen freies Ende so um 90º gebogen ist, daß ein Fühlerkopf 74 entsteht.
Die Figuren 21 und 22 zeigen Markierungen 126, 128 in Form von Stahlhaken von etwa 50 mm Länge. Die Markierungen werden so verwendet, daß bei Bedarf eine zusätzliche Bestätigung der Ausrichtung des Bohrlochs mit einem Bilderzeugungsverfahren erfolgen kann, zum Beispiel durch Röntgen, daß das Bohrloch ausgerichtet wurde, wobei die Markierungen auf dem Bild auftauchen. Die Markierungen 126 für Löcher auf der linken Seite der Wirbelsäule sind glatt (Figur 21), und die Markierungen 128 für Löcher auf der rechten Seite der Wirbelsäule sind verschlungen (Figur 22) und wurden durch Verdrehen ausgebildet. Bei Verwendung werden die Markierungen in die Bohrlöcher eingeführt, und es wird ein Bild aufgenommen. Dann kann die Ausrichtung der Löcher bestätigt werden mit den glatten/verschlungenen Markierungen zur Unterstützung der Bildinterpretation auf der rechten/der linken Seite.
Nach diesen Vorgängen kann mit Hilfe des in Fig. 10 dargestellten Schraubeneinsetzwerkzeugs eine Schraube in das Loch eingeführt werden. Das Schraubeneinsetzwerkzeug besitzt einen gerändelten zylindrischen Handgriffbereich 76 mit einander entgegengesetzten Querarmen 78, so daß ein großes Drehmoment erzeugt werden kann. Des geringen Gewichts halber wurde der Handgriffbereich 76 so bearbeitet, daß eine Bohrung 80 entstanden ist. Der Handgriffbereich 76 führt zu einem schmaleren zylindrischen Nasenbereich 82, der breiter wird und in einem Kopf 84 endet, um den Kopf der Schraube aufzunehmen. Derkopf 84 weist ein zylindrisches Aufnahmeteil 86 auf, durch das hindurch ein Querstück 88 diametral befestigt wird. Die Basis des Aufnahmeteils ist mit zwei schmalen Längskanälen 90 ausgebildet, die zu einer schmalen Querbohrung 92 führen. Von der Querbohrung 92 verläuft ein federnder Draht durch einen Kanal 90, über das Querstück 88, durch das andere Loch 90 und zurück zu der Bohrung 92. Mit Hilfe dieses federnden Drahtes hält das Schraubeneinsetzwerkzeug den Kopf der Schraube sicher fest, wobei sich der Schlitz der Schraube über dem Querstück 88 befindet und federnd den Draht verdrückt.
Sobald die Schraube eingeführt ist, kann eine Feineinstellung der Ausrichtung des Schlitzes 12 zur Aufnahme des Stabes 20 durch Verwendung des Einstellwerkzeugs in den Figuren 23 und 24 erfolgen. Das Einstellwerkzeug besitzt einen T-förmigen Kopf, der in den Schlitz der Schraube und, mit Hilfe des gerändelten Handgriffbereiches 132 und seiner einander entgegengesetzten Querarme 134, die nach jeder der Seiten desselben verlaufen, parallel zum Schlitz paßt. Die Ausrichtung des Schlitzes kann so reguliert werden, daß er so genau wie möglich mit den Schlitzen seiner benachbarten Schrauben ausgerichtet wird und dadurch der Stab 20 leichter eingeschoben werden kann.
In den Handgriff 132 des Einsteilwerkzeuges wurde eine Bohrung 135 eingearbeitet, um das Gewicht zu verringern.
Während das Unterlageteil und der Zapfen eingesetzt werden, kann es notwendig werden, den Stab 20 in seine Position an der Basis des Schlitzes 12 zu schieben. Das kann mit dem in Fig. 17 dargestellten Stabeinschiebewerkzeug leicht ausgeführt werden. Das Stabeinschiebewerkzeug besitzt einen konkaven Nasenbereich 96, in dem der Stab sicher aufgenommen werden kann, wobei das Stabeinschiebewerkzeug nach einer Seite der Schraube hin etwas mit dem Stab in Eingriff kommt.
Bei einem chirurgischen Eingriff ist es typischerweise notwendig, mehrere Schrauben an benachbarten Rückenwirbeln und/oder dem Kreuzbein zu befestigen, und es kann erwünscht sein, die Schrauben nach deren Positionierung dazu zu verwenden, die Schräglage, die Ausrichtung oder den Zwischenraum zwischen den Körpern, an denen sie befestigt sind, zu verändern. Das kann leichter werden durch Verwendung des in den Figuren 18, 19 und 20 dargestellten Auseinanderdrück- und Zusammenpreßwerkzeugs. Dieses umfaßt im wesentlichen ein Paar Schenkel 100, 102, deren freies Ende jeweils in einem rollenförmigen Stift 103, 104 endet. Jeder Stift kann in das eingekehlte Halsstück 8 einer Schraube eingreifen. Die Stifte 103, 104 können außerhalb der Schrauben positioniert werden und in Richtung zueinander bewegt werden, um die Schrauben in Richtung zueinander zu schieben, und in dieser Position kann der Stab befestigt werden. Wahlweise können sie zwischen zwei Schrauben positioniert und voneinander wegbewegt werden, und in dieser Position kann der Stab befestigt werden.
Der in Fig. 20 dargestellte Mechanismus umfaßt eine mit Gewinde versehene Regeischraube 106, die mit Hilfe eines Handgriffs 108 gedreht werden kann, jedoch durch eine Schraubenanordnung 110 mit axialem Drehpunkt an einer Axialbewegung gehindert wird. Mit der Regelschraube 106 greift ein mit Innengewinde versehener Bund 112 zusammen, der sich in Axialrichtung frei bewegen kann. Es sei darauf hingewiesen, daß durch Drehen der Regelschraube 106 der Bund 112 längs der Regeischraube bewegt wird. Auf jeder Seite des Bundes ist schwenkbar das innere Ende eines jeweiligen Seitenarms 114, 116 gelagert. Das andere Ende jedes Seitenarms ist schwenkbar an dem nicht eingreifenden Ende eines jeweiligen Schenkels gelagert. Jeder Schenkel ist schwenkbar an einem Rahmen um einen jeweiligen Drehpunkt 118, 180 herum gelagert, der sich näher an dem nicht eingreifenden Ende als an dem Eingriffsende des jeweiligen Schenkels befindet. Zwischen dem jeweiligen Drehpunkt 118, 120 und dem Eingriffsende des jeweiligen Schenkels ist der Schenkel in 122, 124 in Richtung zu dem anderen Schenkel geknickt. Wie in Fig. 19 zu sehen ist, ist der Bereich des Eingriff sendes jedes Schenkels in einem kleinen Winkel relativ zu der allgemeinen Ebene des Schenkels nach oben gebogen, um den optimalen Winkel zur Verwendung zu erzielen.
Die Vorrichtung, die für einen vorgegebenen chirurgischen Eingriff zur Verfügung stehen muß, kann folgendes umfassen: die erforderliche Anzahl von Schrauben, Unterlageteilen und Zapfen;
einen Körner, einen Bohrer und ein Gewindeausbildungswerkzeug; ein Meßtastwerkzeug;
glatte und verschlungene Röntgenmarkierungen je nach Bedarf;
Unterlageteil-Handhabungswerkzeuge, deren Anzahl der Anzahl der erforderlichen Unterlageteile entspricht, wobei jedes Unterlageteil vorher auf ein Unterlageteil-Handhabungswerkzeug aufgesetzt wird;
Zapfen-Einführungswerkzeuge, deren Anzahl der Anzahl der erforderlichen Zapfen entspricht, wobei jeder Zapfen vorher auf ein Zapfen-Einführungswerkzeug aufgesetzt wird;
ein Zapfen-Befestigungswerkzeug;
ein Schraubeneinsetzwerkzeug;
ein Einstellwerkzeug;
ein Stabeinschiebewerkzeug;
ein Auseinanderdrück- und Zusammenpreßwerkzeug; einen Stab aus rostfreiem Stahl.
Des weiteren kann ein Werkzeug zum Biegen des Stabes aus rostfreiem Stahl in die erforderliche Form vorhanden sein, und es kann ein Stab aus duktilem Material, zum Beispiel aus Aluminium, zur Herstellung eines Modells der erforderlichen Form des Stabes vorhanden sein.

Claims

1. System zur Fixation der Wirbelsäule, umfassend: eine Mehrzahl von Schrauben, die an Wirbelkörpern angreifen, und ein gemeinsames ianggestrecktes Element (20) zum Befestigen an den Schrauben, wobei jede Schraube einen Schaft (2) mit Gewinde zum Verankern der Schraube in einem Wirbelkörper und einen Kopf (4) zum Befestigen an dem langgestreckten Element aufweist, wobei der Kopf einen Kanal (12, 16) mit Innengewinde besitzt, der zum Oberteil des Kopfes hin offen ist und sich so über die Breite des Kopfes erstreckt, daß er das langgestreckte Element aufnimmt;

ein Unterlageteil (22) für jede Schraube zum Anordnen in dem Kanal und mit einer Unterseite (28) zum Eingriff mit dem langgestreckten Element;

und einen Zapfen (32) mit Außengewinde für jede Schraube, wobei der Zapfen in den Kanal derselben geschraubt wird, um an der Oberseite (26) des Unterlageteils anzugreifen und das Unterlageteil und das langgestreckte Element in ihrer Lage zu sichern;

und des weiteren umfassend ein Unterlageteil-Handhabungswerkzeug und eine Einrichtung (30, 42) zum lösbaren mechanischen Befestigen des Unterlageteils an dem Unterlageteil-Handhabungswerkzeug.

2. System zur Fixation der Wirbelsäule nach Anspruch 1, bei dem die Einrichtung zum lösbaren mechanischen Befestigen des Unterlageteils an dem Unterlageteil-Handhabungswerkzeug eine Bohrung (30) mit Innengewinde in dem Unterlageteil und einen komplementären Vorsprung (42) mit Außengewinde an dem Unterlageteil-Handhabungswerkzeug zum Eingreifen in die Gewindebohrung des Unterlageteils umfaßt.

3. System zur Fixation der Wirbelsäule nach Anspruch 2, umfassend:

ein Zapfen-Einführungswerkzeug mit einem Eingriffsabschnitt (48, 58) zum Zusammengreifen mit dem Zapfen, wobei der Zapfen zwei Enden mit identischer Form aufweist, die jeweils den Eingriffsabschnitt des Zapfen-Einführungswerkzeugs aufnehmen können.

4. System zur Fixation der Wirbelsäule nach Anspruch 3, umfassend ein erstes solches Zapfen-Einführungswerkzeug in Form eines Zapfeneinsetzwerkzeugs, das zum Einführen eines Zapfens in den Gewindeschlitz verwendet wird und einen Griff (44) für ein niedriges Drehmoment aufweist, und ein zweites solches Zapfeneinführungswerkzeug in Form eines Zapfen-Befestigungswerkzeugs, das zum Festziehen eines Zapfens in der Gewindebohrung verwendet wird und einen Griff (52) für ein hohes Drehmoment aufweist.

5. Instrumentensatz, umfassend ein System zur Fixation der Wirbelsäule nach einem vorhergehenden Anspruch, und des weiteren umfassend:

ein Schraubeneinsetzwerkzeug zum Erfassen des Kopfes einer Schraube, um die Schraube in einen Rückenwirbel einzusetzen; und

eine Mehrzahl von Unterlageteil-Handhabungswerkzeugen zum vorherigen Anordnen einer Mehrzahl von Unterlageteilen an diesen zum Zwecke der Bereitschaft für eine Operation.

6. Instrumentensatz nach Anspruchs für ein System zur Fixation der Wirbelsäule nach Anspruch 4, umfassend:

eine Mehrzahl von Zapfen-Einführungswerkzeugen zum vorherigen Anordnen einer Mehrzahl von Zapfen an diesen zum Zwecke der Bereit schaft zum Einsetzen der Zapfen in die Kanäle einer Mehrzahl von Schrauben;

und ein Zapfen-Befestigungswerkzeug zum Festziehen der Mehrzahl von Zapfen in den Kanälen der Mehrzahl von Schrauben.

7. Instrumentensatz nach Anspruchs oder 6, des weiteren umfassend Instrumente zum Ausbilden eines Lochs in einem Wirbelkörper und zum Feststellen des Zustands dieses Lochs, wobei diese weiteren Instrumente umfassen:

einen Körner zum Herstellen einer Vertiefung an einer Bohrstelle;

einen Bohrer mit einem Absatz (66), der der maximalen Tiefe des erforderlichen Lochs entspricht;

ein Gewindeausbildungswerkzeug zum Ausbilden eines Gewindes, das dem der Schraube entspricht, in einem von dem Bohrer gebohrten Loch;

und ein Meßtastwerkzeug zum Tasten in dem von dem Bohrer gebohrten Loch zur Bestätigung, daß sich das Loch sowohl unten als auch an den Seiten vollkommen in dem Wirbelknochen befindet.

8. Instrumentensatz nach Anspruch 5, 6 oder 7, umfassend ein Einstellwerkzeug zum Feineinstellen der Orientierung des Gewindekanals, wobei das Einstellwerkzeug einen Kopf (130) in Form eines Querstücks zum Einbringen in eine Stelle in dem Gewindekanal und einen Griff (132) mit einem quer angeordneten Arm (134) im wesentlichenparallel zu dem Querstück aufweist.

9. Instrumentensatz nach einem der Ansprüche 5 bis 8, des weiteren umfassend:

ein Stück duktiles Material, das zur Herstellung eines Modells der erforderlichen Form des langgestreckten Elementes verwendet wird;

ein Stück hochzugfestes Material, das vom menschlichen Körper vertragen wird und für das langgestreckte Element verwendet wird;

und ein Stabeinschiebewerkzeug mit einem Kopf (96) zum Eingriff mit dem langgestreckten Element, wobei das Stabeinschiebewerkzeug verwendet wird, um das langgestreckte Element in den Kanal einer Schraube hineinzudrücken.

10. Instrumentensatz nach einem der Ansprüche 5 bis 9, des weiteren umfassend ein Auseinanderdrück- und Zusammenpreßwerkzeug zum Vergrößern oder Verkleinern des Abstandes und/oder der Schräglage zwischen den in jeweiligen Wirbelkörpern befestigten Schrauben, wobei das Auseinanderdrück- und Zusammenpreßwerkzeug ein Paar Schenkel (100, 102) besitzt, von denen jeder ein distales Eingriffsende (103, 104) aufweist, das in eine Schraube eingreifen kann, wobei der Abstand zwischen den Eingriffsenden durch eine Regelschraube (106) reguliert wird, wobei das Auseinanderdrück- und Zusammenpreßwerkzeug einen Rahmen umfaßt, an dem jeder Schenkel schwenkbar befestigt ist, und an dem die Regelschraube so befestigt ist, daß er sich drehen, jedoch nicht axial bewegen kann, wobei ein Bund (112) mit Innengewinde so an der Regelschraube befestigt ist, daß er durch Drehen der Schraube axial bewegt werden kann, wobei an dem Bund zwischen diesem und jedem Schenkel ein jeweiliger quer verlaufender Seitenarm (114, 116) befestigt ist, wobei jeder Seitenarm schwenkbar an dem Bund befestigt und schwenkbar an einem Schenkel befestigt ist an einer Stelle, die von dem Drehpunkt des Schenkels an dem Rahmen beabstandet ist.

11. Instrumentensatz nach einem der Ansprüche 5 bis 10, des weiteren umfassend mindestens zwei visuell unterschiedliche Markierungen (126, 128) zum Einführen in Löcher, die in einem Wirbelkörper gebohrt wurden, wobei die Markierungen verwendet werden, um auf einem durch ein Bilderzeugungssystem hergestellten Bild festzustellen, ob die Löcher vor dem Einsetzen der Schrauben richtig ausgerichtet sind.