DE69516573T2 - Vorrichtung zur Wirbelsäulenosteosynthese - Google Patents

Description

• Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Wirbelsäulen-Osteosynthese.
• Die Chirurgie der Wirbelsäule erfordert die Wiederherstellung der physiologischen Krümmungen, die Stabilisierung der Wirbel aufeinander sowie das Gleichgewicht oberhalb der unteren Glieder mittels des Sacrums und des Beckens. Bei der Bandscheiben/Wirbel-Aneinanderreihung rufen die Krümmungen und die physiologischen Abmessungen eine Ablenkungs-, eine Kompressions-, eine Lordose- oder eine Cyphose-Einwirkung je nach der betreffenden Wirbelhöhe hervor. Die Osteosynthese-Vorrichtung muss daher all diese Anforderungen in Betracht ziehen und umfasst allgemein Knochen-Verankerungselemente, die an den Wirbeln befestigt werden, sowie Wirbelsäulen-Abstützungsstangen, die an den Enden der über die Wirbel hinausragenden Verankerungselemente befestigt werden.
• Eine Vorrichtung, die Knochen-Verankerungselemente in Form von Pedikularschrauben enthält, ist aus der internationalen Anmeldung Nr. WO 91/16020 bekannt. Der Kopf jeder Schraube ist in einer Hülse eingeführt und wird von ihr gehalten, welche zwei parallele seitliche Schenkel aufweist, die zwischen ihnen einen Kanal zur Aufnahme der Abstützungsstange begrenzen. Diese Hülse nimmt ein Zwischen-Stützglied auf, das zwei kleine seitliche Verlängerungen mit ungefähr 3,3 mm Länge (0,13 Inch) hat, die auf der Stange aufliegen können. Der Kanal wird nach dem Einführen der Stange durch eine Mutter geschlossen, die auf die mit einem Gewinde versehene Außenwand der parallelen Schenkel geschraubt wird, wobei diese Mutter an den seitlichen Verlängerungen zum Anliegen kommt, die über die Enden der Hülse leicht herausragen.
• Die Einpflanzung dieser Art Vorrichtung hat den Nachteil, dass sie aufgrund des Überstehens des mit der Mutter im Eingriff befindlichen Spannschlüssels und der Schwenkbewegungen dieses Schlüssels an den umgebenden Geweben Verletzungen hervorruft. Diese Verletzungen sind weder für den Patienten noch für den die Operation durchführenden Chirurgen wünschenswert, da sie Blutungen hervorrufen können, welche die Implantation stören.
• Dieses Problem tritt hauptsächlich bei der durch die vorgenannte internationalen Anmeldung beschriebenen Vorrichtung auf, und zwar wegen des großen Durchmessers der Hülse und daher der Mutter.
• Außerdem gewährleisten diese Vorrichtungen über die Zeit hinweg keine vollkommene Immobilisierung der Abstützungsstangen bezüglich der Verankerungsschrauben aufgrund der großen und wiederholten Belastungen, die die Stangen auf die Schrauben ausüben und aufgrund der Tatsache, dass die Stangen häufig nicht vollständig senkrecht zu den Verankerungsschrauben sind.
• Es ist auch insbesondere durch die europäische Patentanmeldung Nr. 0 528 706 bekannt, Pedikularschrauben vorzusehen, deren Köpfe die vorgenannten parallelen Schenkel aufweisen; Ringe über diese Schenkel zu stülpen, wobei die Ringe gekrümmte Querlamellen aufweisen, die sich nach innen erstrecken und an den Stangen zum Anschlag kommen; Schraubstopfen auf die Innenwände der Gewindebohrungen der Schenkel zu schrauben, wobei diese Stopfen auf den gekrümmten Querlamellen axial zum Anliegen kommen, um die Stange festzuziehen; und dann an den oberen Enden der Schenkel Abdeckkappen anzubringen.
• Diese zweite Art der Vorrichtung verringert die an den Nachbargeweben hervorgerufenen Verletzungen. Allerdings haben einige Vorrichtungen den Nachteil, dass ihre Anbringung aufgrund des aufeinanderfolgenden In-Stellung-Bringens ihrer verschiedenen Elemente schwierig ist und lange dauert. So ist das Einfügen und richtige Positionieren dieser Elemente am Boden des Hohl raums schwierig, vor allem dann, wenn mehr oder weniger ausgiebige Blutungen auftreten, und zwar umso mehr, je kleiner die Abmessungen dieser Teile sind. Dies ist insbesondere beim Einführen der Gewinde der Stopfen in die Gewindebohrungen der Schenkel der Fall.
• Hieraus ergeben sich lange Eingriffszeiten, was für den Patienten nicht wünschenswert ist.
• Außerdem bewirken die Positionierung der Auflageflächen auf der Stange bezüglich des Rings, die Abmessungen dieser Auflageflächen sowie die Art der Befestigung dieser Flächen am Ring, dass die vollständige Immobilisierung der Stangen bezüglich der Schrauben über die Zeit hinweg nicht unter allen Umständen gewährleistet ist, und zwar aus denselben Gründen wie weiter oben angegeben.
• Gewisse bestehende Vorrichtungen haben darüber hinaus den Nachteil, dass sie relativ voluminös und daher für den Patienten wenig angenehm sind.
• Die Aufgabe der Erfindung besteht nun darin, all diesen Nachteilen abzuhelfen, indem eine Vorrichtung bereitgestellt wird, die es ermöglicht, eine vollständige Immobilisierung der Stangen bezüglich der Verankerungselemente zu gewährleisten, und zwar eine Immobilisierung, die über die Zeit hinweg den Belastungen widerstehen kann, die durch die Abstützungsstangen auf die Verankerungselemente ausgeübt werden, sowie diese Immobilisierung in allen Situationen zu gewährleisten, insbesondere wenn die Stangen nicht vollständig senkrecht zu den Verankerungselementen sind.
• Eine Aufgabe der Erfindung ist es auch, eine Vorrichtung bereitzustellen, die leicht und rasch in Stellung gebracht werden kann, für den Patienten angenehm ist und an den umliegenden Geweben keine Verletzungen hervorruft.
• Die erfindungsgemäße Vorrichtung weist auf an sich bekannte Weise Knochen-Verankerungselemente und mindestens eine Abstützungsstange auf, wobei jedes Verankerungselement zwei parallele seitliche Schenkel aufweist, die zwischen ihnen einen Kanal zur Aufnahme der Abstützungsstange begrenzen, sowie einen Ring, der um die Schenkel herum aufgepasst ist, und einen Stopfen, der zwischen den Schenkeln schraubbar ist, aufnehmen.
• Gemäß der Erfindung liegt der Stopfen beim Schrauben auf dem Ring auf, und der Ring umfasst zwei diametral gegenüberliegende Vertiefungen, die zwei konkave Flächen zur Berührung mit der Stange begrenzen, sowie mindestens eine nach außen hin radial hervorstehende und mit dem Ring einstückige Ausweitung, die sich größtenteils außerhalb des Umfangs des Rings über die seitlichen Enden der Schenkel erstreckt und die die mindestens eine der Berührungsflächen nach außen hin verlängert.
• Das Spannen des Stopfens ermöglicht dem Ring die Stange zwischen ihm und dem Boden des die Stange aufnehmenden Kanals zu spannen.
• Der Ring kommt somit mit der Stange nicht im wesentlichen in der Schraubachse des Stopfens in Berührung, sondern über eine oder zwei seitliche Berührungsflächen, die mit dem Ring einstückig sind, große Abmessungen haben und voneinander beabstandet sind.
• Die erzielte große Auflage ermöglicht es, eine vollständige Immobilisierung der Stange bezüglich der Knochen-Verankerungselemente zu gewährleisten, die über längere Zeit hinweg den wiederholten Belastungen, insbesondere Torsionsbelastungen widerstehen kann, die durch die Stange bei den unterschiedlichen Bewegungen der Wirbelsäule auf die Verankerungselemente ausgeübt werden, ohne dass man Gefahr läuft, dass Bewegungen der Stange bezüglich der Verankerungselemente auftreten.
• Diese Auflageflächen ermöglichen es auch durch ihre Abmessungen und ihren Abstand zueinander, dass eine richtige Positionierung der Stange in dem Kanal ohne einen Überstand selbst dann gewährleistet wird, wenn die Stange nicht vollkommen senkrecht zu dem Verankerungselement ist.
• Die Vorrichtung bewirkt keinerlei Verletzung der umgebenden Gewebe bei ihrer Implantation. Darüber hinaus ist sie nur wenig voluminös und befindet sich nach ihrer Implantation nahe an den Wirbelkörpern und ist daher für den Patienten angenehm.
• Vorzugsweise wird der Gewindestopfen mit dem Ring in derjenigen Stellung zusammengefügt, die er nach dem Anbringen an der Wirbelsäule in bezug auf ihn einnehmen soll.
• Der Ring und der Stopfen bilden somit eine Einheit, die in einem einzigen Schritt angebracht werden kann. Der Ring kann dann auf den Schenkeln des Verankerungselements aufgepasst werden, bis das Gewinde des Stopfens auf das Gewinde der Gewindebohrungen der Schenkel auftrifft. Der Stopfen wird dann schraubbereit in die passende Stellung bezüglich der Schenkel gebracht.
• Aufgrund dieser Anordnung lässt sich die Vorrichtung selbst im Boden des Hohlraums und im Falle stärkerer Blutungen leicht und rasch anbringen. Ein ziemlich beachtlicher Zeitgewinn von etwa 40 Minuten kann bei einem Eingriff erzielt werden.
• Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist der Ring eine mit ihm einstückige und sich zu ihm diametral erstreckende Querwand oberhalb der einen oder mehreren Flächen zur Berührung mit der Stange bezüglich des Verankerungselements auf, wobei der Stopfen auf dieser Wand gelagert ist.
• Diese Wand ermöglicht es, dass die durch den Stopfen ausgeübten Spannkräfte auf den Ring vollständig übertragen werden.
• In vorteilhafter Weise sind die Durchtritte, die beiderseits der Querwand zum Einführen der Schenkel des Verankerungselements durch den Ring hindurch vorgesehen sind, an den Querschnitt dieser Schenkel genau angepasst. Diese Anpassung ermöglicht es, den Ring bei seinem Aufpassen an den Schenkeln vollständig drehfest zu machen und durch dieses einfache Aufpassen eine vollkommene Positionierung der Auflageflächen bezüglich des Verankerungselements sowie eine vollkommene axiale Positionierung des Gewindes des Stopfens bezüglich des Gewindes der Gewindebohrungen der Schenkel zu erzielen.
• In vorteilhafter Weise schließen sich die eine oder mehreren Ausweitungen über abgerundete Wände mit relativ großem Krümmungsradius an den Ring an und ermöglichen eine gute Übertragung und Verteilung der durch die Stange ausgeübten Belastungen auf den Ring.
• Vorzugsweise besitzen die Stange und die sie berührenden Flächen des Rings Oberflächen-Rauhigkeiten, die beim Spannen des Rings miteinander innig zusammenwirken. Insbesondere kann es sich dabei um ineinandergreifende Diamantspitzen-Reliefs oder um eine Rändelung handeln.
• Vorzugsweise sind die Kanäle der Verankerungselemente, die Berührungsflächen und die eine oder mehreren Ausweitungen des Rings derart ausgebildet, dass ihre Achse zur Schraubachse des Stopfens nicht senkrecht ist, so dass sie ohne vorzustehen auf einer zum Verankerungselement nicht senkrechten Stange aufliegen können, wobei mehrere Verankerungselemente oder Ringe mit Kanälen, Berührungsflächen und Ausweitungen unterschiedlicher Neigungen bezüglich der Achse vorgesehen sind und je nach Bedarf alternativ verwendet werden können.
• Zum besseren Verständnis wird nun die Erfindung weiter unten anhand der beigefügten schematischen Zeichnung erneut beschrieben, die als nicht einschränkend aufzufassendes Beispiel zwei bevorzugte Ausführungsformen eines Knochen-Verankerungselements und einer der Stangen zeigt, die die erfindungsgemäße Vorrichtung aufweist.
• Fig. 1 ist eine Perspektivansicht unter verschiedenen Winkeln von diesem Verankerungselement, dieser Stange und der Ring/Stopfen-Gewindeeinheit, durch die dieses Element und diese Stange gemäß einer ersten Ausführungsform zusammengebaut sind;
• Fig. 2 ist eine Schnittansicht, die sich durch die Achse dieser unterschiedlichen Elemente nach dem Zusammenbau verläuft;
• Fig. 3 ist eine Ansicht der Ring/Stopfen-Gewindeeinheit gemäß einer zweiten Ausführungsform; und
• Fig. 4 ist eine Schnittansicht, die durch die Achse der Stange, dieser Einheit und des Knochen-Verankerungselements nach dem Zusammenbau mit dem Knochen-Verankerungselement verläuft.
• Fig. 1 und 2 zeigen eine Pedikularschraube 2, die das zuvor genannte Knochen-Verankerungselement bildet, eine Stange 3 zur Abstützung der Wirbelsäule und eine Einheit 4, die den Zusammenbau der Stange 3 mit der Schraube 2 ermöglicht.
• Der Kopf 2a der Schraube 2 umfasst zwei seitliche Schenkel 5, die zwischen ihnen einen Kanal 6 zur Aufnahme der Stange 3 begrenzen. Die Schenkel 5 haben einen kreisbogenförmigen Querschnitt und besitzen eine Gewindebohrung 7, die in ihren gegenüberliegenden Seiten eingearbeitet ist.
• Wie in Fig. 2 spezieller gezeigt, umfasst die Einheit 4 einen Ring 8, einen Gewindestopfen 9 und einen Niet 10 für den Zusammenbau des Rings 8 mit dem Gewindestopfen 9.
• Der Ring 8 besitzt zwei diametral gegenüberliegende Vertiefungen 15, die zwei konkave Flächen 16 zur Berührung mit der Stange 3 begrenzen, sowie zwei radial nach außen hervorstehende Ausweitungen 17, die mit ihr massiv verbunden sind. Die Vorsprünge 17 erstrecken sich größtenteils im Innern des Umfangs des Ringes 8 und verlängern die Berührungsflächen 16 nach außen hin.
• Die Ausweitungen 17 schließen sich durch abgerundete Wände 18 mit relativ großen Krümmungsradius an den Ring 8 an.
• Die Berührungsflächen 16 haben Diamantspitzen-Rauhigkeiten, die zu denjenigen (nicht dargestellt) der Stange 3 komplementär sind, die daher ineinandergreifen können, wenn sie miteinander in Berührung kommen.
• Der Ring 8 umfasst auch eine mit ihm einstückige und sich zu ihm diametral erstreckende Querwand 20 oberhalb der Berührungsflächen 16 bezüglich der Schraube 2. Wie man insbesondere in Fig. 1 sieht, besitzt diese Querwand 20 ein mittiges Loch 21 und begrenzt seitlich zwei Durchtritte 22, deren Kreisbogenform genau an diejenige des Querschnitts der Schenkel 5 angepasst ist.
• Der Stopfen 9 besitzt ein zu der Gewindebohrung 7 komplementäres Gewinde und hat einen poligonalen, insbesondere hexagonalen oberen Hohlraum 25 für den Eingriff eines Spannschlüssels. Der Boden des Stopfens 9 hat ein mittiges Loch.
• Der Niet 10 (in Fig. 1 nicht dargestellt) hat einen Kopf, der an der Wand 20 auf der Seite der Schraube 2 zum Anliegen kommt sowie ein diesem Kopf entgegengesetztes Ende, das in das mittige Loch der Wand 20 und des Stopfens 9 eingeführt werden kann. Dieses Ende dient dazu, in den hexagonalen Hohlraum 25 gequetscht zu werden, um den Zusammenbau mit einer Drehmöglichkeit des Stopfens 9 auf dem Ring 8 zu gewährleisten. Der Kopf des Niets 10 ist in den Berührungsflächen 16 eingebettet.
• In der Praxis wird nach dem Einpflanzen der Pedikularschrauben 2 in den Wirbeln die Stange 3 zwischen den Schenkeln 5 der Schrauben 2 eingeführt.
• Die verschiedenen Einheiten 4 werden dann auf die Köpfe 2a der Schrauben 2 aufgesetzt, wobei die Schenkel 5 in die Durchtritte 22 eingreifen.
• Deren Anpassung an den Querschnitt der Schenkel 5 ermöglicht es, den Ring 8 während dieses Einführens an den Schenkeln 5 völlig drehfest zu machen und eine vollkommene Positionierung der Auflageflächen 16 bezüglich der Schraube 2 sowie eine vollkommene axiale Positionierung des Gewindes des Stopfens 9 bezüglich des Gewindes der Gewindebohrungen der Schenkel 5 zu erzielen.
• Die Stopfen 9 werden dann in der Schraubrichtung mit Hilfe eines in ihren Hohlraum 25 eingeführten Schlüssels betätigt, um ihr Gewinde mit den Gewindebohrungen 7 in Eingriff zu bringen.
• Wie man in Fig. 2 sieht, kommen im Verlaufe dieses Schraubens die Wände 16 an der Stange 3 zum Anliegen und drücken sie an die den Boden des Kanals 6 begrenzenden Wände. In jeder Schraube kommt der Ring 8 somit mit der Stange 3 nicht vorwiegend in der Schraubachse des Stopfens 9 in Berührung, sondern durch die beiden seitlichen Berührungsflächen 16, deren Abmessungen groß sind und die relativ weit voneinander beabstandet sind.
• Dank dieser speziellen Ausgestaltung ermöglicht es die Vorrichtung, eine vollkommene Immobilisierung der Stange 3 bezüglich der Schraube 2 zu gewährleisten, die den wiederholten Belastungen wiederstehen kann, die durch die Stange 3 auf die Schrauben 2 während der verschiedenen Bewegungen der Wirbelsäule ausgeübt werden, und zwar ohne jegliche Gefahr, dass die Stange 3 bezüglich der Schrauben 2 gleitet.
• Fig. 3 und 4 zeigen eine zweite Ausführungsform der Erfindung. Die schon anhand von Fig. 1 und 2 beschriebenen Elemente, die sich in dieser zweiten Ausführungsform wiederfinden, tragen dieselben Bezugsziffern.
• Wie in Fig. 4 gezeigt, sind der Kanal 6, die Berührungsflächen 16 und die Ausweitung 17 des Rings 8 derart ausgebildet, dass ihre Achse zur Schraubachse des Stopfens 9 nicht senkrecht ist, wie dies zuvor der Fall war, sondern dass sie um einen von 90º verschiedenen Winkel bezüglich dieser Schraubachse ausgerichtet ist entsprechend der Ausrichtung der Stange 3 bezüglich der Schraube 2. In diesem Fall umfasst der Ring 8 im wesentlichen eine einzige Ausweitung 17 und eine konkave Vertiefung, die in die untere Fläche der Querwand 20 eingearbeitet ist, um die Stange 3 aufzunehmen.
• Somit sind die Berührungsflächen 16, die durch die Ausweitung 17 und die vorgenannte konkave Vertiefung begrenzt werden, derart geformt, dass sie an einer Stange 3 angreifen können, die zur Schraubachse des Stopfens 9 nicht senkrecht ist. Es sind mehrere Schrauben 2 oder Kanäle 6 aufweisende Ringe 8, Ausweitungen 17 oder konkave Vertiefungen mit unterschiedlichen Neigungen bezüglich der Schraubachse vorgesehen und können entsprechend den unterschiedlichen Neigungen der Stangen 3, die aufeinandertreffen können, verwendet werden.
• Selbstverständlich ist die Erfindung nicht auf die oben beispielhaft beschriebenen Ausführungsformen begrenzt, sondern beinhaltet vielmehr sämtliche Ausführungsvarianten.
• So kann z. B. der Ring 8 selbst dann, wenn die Stange 3 zur Achse der Schraube 2 senkrecht ist, nur eine einzige Ausweitung 17 aufweisen.

Claims (7)

1. Vorrichtung zur Wirbelsäulen-Osteosynthese, welche Knochen- Verankerungselemente (2) und mindestens eine Abstützungsstange (3) aufweist, wobei jedes Verankerungselement (2) zwei parallele seitliche Schenkel (5) aufweist, die zwischen ihnen einen Kanal (6) zur Aufnahme der Abstützungsstange (3) begrenzen, und einen Ring (8), der um die Schenkel (5) herum aufgepasst ist, sowie einen Stopfen (9), der zwischen den Schenkeln (5) schraubbar ist, aufnimmt,

wobei der Ring (8) derart ausgebildet ist, dass der Stopfen (9) beim Schrauben auf ihm aufliegt, so dass das Spannen des Stopfens (9) es dem Ring (8) ermöglicht, die Stange zwischen ihm und dem Boden des die Stange (3) aufnehmenden Kanals (6) einzuspannen,

wobei der Ring (8) zwei diametral gegenüberliegende Vertiefungen (15) aufweist, die zwei konkave Flächen (16) zur Berührung mit der Stange (3) begrenzen,

dadurch gekennzeichnet, dass

der Ring (8) mindestens eine nach außen hin radial hervorstehende und mit dem Ring (8) einstückige Ausweitung (17) aufweist, die sich größtenteils außerhalb des Umfangs des Rings (8) über die seitlichen Enden der Schenkel (5) erstreckt und die die mindestens eine der Berührungsflächen (16) nach außen hin verlängert.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Gewindestopfen (9) mit dem Ring (8) in derjenigen Stellung Zusammengefügt wird, die er (9) nach dem Anbringen an der Wirbelsäule in Bezug auf ihn (8) einnehmen soll.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Ring (8) eine mit ihm einstückige und sich zu ihm diametral erstreckende Querwand (20) oberhalb der einen oder mehreren Flächen (16) zur Berührung mit der Stange (3) bezüglich des Verankerungselements (2) aufweist, wobei der Stopfen (9) auf dieser Wand (20) gelagert ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchtritte (22), die beiderseits der Querwand (20) zum Einführen der Schenkel (5) des Verankerungselements (2) durch den Ring (8) hindurch vorgesehen sind, an den Querschnitt der Schenkel (5) angepasst sind.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die eine oder mehreren Ausweitungen (17) sich an den Ring (8) über abgerundete Wände (18) anschließen.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Stange (3) und die sie berührenden Flächen (16) des Rings (8) Oberflächen-Rauhigkeiten, die beim Spannen des Rings (8) miteinander innig zusammenwirken, oder eine Rändelung aufweisen.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Kanäle (6) der Verankerungselemente (2), die Berührungsflächen (16) und die eine oder mehreren Ausweitungen (17) des Rings (8) derart ausgebildet sind, dass ihre Achse zur Schraubachse des Stopfens (9) nicht senkrecht ist, so dass sie ohne vorzustehen auf einer zum Verankerungselement nicht senkrechten Stange (3) aufliegen können, wobei mehrere Verankerungselemente (2) oder Ringe (8), Kanäle (6), Berührungsflächen (16) und Ausweitungen (17) unterschiedlicher Neigungen bezüglich der Achse vorgesehen sind und je nach Bedarf alternativ verwendet werden können.