DE60014462T2

DE60014462T2 - Wirbelsäulenfixationssystem

Info

Publication number: DE60014462T2
Application number: DE60014462T
Authority: DE
Inventors: Ja-Kyo Nowon-gu Gu; Howard S. An; Tae-Hong Lim
Original assignee: Lim Tae-Hong Naperville
Current assignee: AN, HOWARD S., CHICAGO, ILL., US; Lim Tae-Hong Naperville Ill Us; U&I Corp
Priority date: 1999-01-30
Filing date: 2000-01-27
Publication date: 2006-05-18
Anticipated expiration: 2020-01-28
Also published as: EP1023873A2; KR20000052241A; DE60014462D1; EP1023873A3; US6280443B1; ATE278361T1; KR100324698B1; EP1023873B1; ES2228310T3

Description

Hintergrund der Erfindung
1. Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft im Allgemeinen ein Wirbelsäulenfixationssystem, das bei der Immobilisierung einer Folge von Wirbelsäulenknochen zum Einsatz gelangt. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung ein Wirbelsäulenfixationssystem, das gestattet: die Implantation und Orientierung von Pedikel-Schrauben an der anatomisch besten Stelle, wobei die Platzierung und Ausrichtung der Schrauben flexibel erfolgt; die einfache und leichte Verbindung zwischen dem Stab und den Schrauben, ohne dass es während des Zusammenbaus zu einer übermäßigen Belastung der Wirbelsäule und/oder der Implantate kommt; einen von oben zu verschraubenden Mechanismus zur Verriegelung der Vorrichtung vor Ort, wobei die Wirbelsäule und die Implantate besser eingesehen werden können und zugänglich sind; eine starre segmentweise Fixierung für einen verbesserten Korrekturerhalt und soliden Fusionsprozess; sowie ein flaches Profil der Vorrichtung.
2. Beschreibung des Standes der Technik
Die menschliche Wirbelsäule stellt ein komplexes säulenförmiges Gebilde aus Wirbelknochen und Bindegewebe dar. Die Wirbel, Bandscheiben und Bänder bilden eine komplizierte Anordnung, und durch das komplexe Zusammenspiel dieser Strukturen werden die Beweglichkeit, der Schutz des Rückenmarks und die Lastverteilung im Körper gewährleistet. Wenn krankhafte Befunde oder Verletzungen vorliegen, ist dieses empfindliche Gleichgewicht gestört, und es kommt zu krankhaften Veränderungen der Wirbelsäule. Vielfach können die Wirbelsäulenerkrankungen auf konservativem, nicht-chirurgischem Wege behandelt werden, zum Beispiel durch Arzneimittelgaben, Übungen oder Physiotherapien. Bestimmte Wirbelsäulenerkrankungen, zum Beispiel degenerative Instabilität, Missbildungen, Traumen und Tumore, erfordern jedoch eine chirurgische Intervention zur Behandlung von Schmerzen, die durch Nervenwurzelkompression und instabile Zwischenwirbelgelenke hervorgerufen werden.
Zu den Operationsverfahren an der thorakolumbalen Wirbelsäule zählen die Durchtrennung der Weichteile und oftmals das Entfernen der tragenden Strukturen, zum Beispiel von Wirbelknochen und Bandscheiben, um die Nervenelemente zu dekomprimieren. Derartige Dekompressionsverfahren führen zu einer Instabilität der Wirbelsäule, und oftmals ist es erforderlich, Wirbelsäulensegmente zur Wiederherstellung der Stabilität zu fusionieren. Eine interne Fixierung mit Instrumentierung geht einher mit einer chirurgischen Fusion zur Erhöhung der knöchernen Fusion, indem eine vorübergehende, jedoch starre Fixierung erreicht wird, die eine stabile Umgebung für eine Knochenfusion sowie eine Erhaltung der Korrekturstellung der Wirbelsäule bereitstellt.
Eine Vielzahl von internen Wirbelsäulenfixationssystemen sind entwickelt und in der Wirbelsäulenchirurgie eingesetzt worden, um eine solche starre Fixierung durch Implantieren von künstlichen Anordnungen in die oder an der Wirbelsäule zu erreichen. Wirbelsäulenimplantate können je nach Implantationsort in anteriore oder posteriore Instrumentationssysteme eingeteilt werden. Anteriore Implantate werden an den anterioren Teil der Wirbelsäule gekoppelt, während die posteriore Instrumentation an dem posterioren Teil der Wirbelsäule erfolgt. Der Einsatz posteriorer Implantate unter Verwendung von Pedikel-Schrauben, die durch längliche Stäbe gekoppelt werden, ist mittlerweile ein gängiges Verfahren, da diese in der Lage sind, eine starre Fixierung zu erzielen. Derartige posteriore Implantate weisen im Allgemeinen Paare von Stäben auf, die entlang der Wirbelsäulenlängsachse angeordnet werden und die dann mittels Schrauben, die durch die Pedikel in die jeweiligen Wirbelkörper eingeführt werden, an der Wirbelsäule befestigt werden.
Das Operationsverfahren zur Erreichung einer posterioren Fixierung unter Verwendung von Pedikel-Schrauben und Verbindungsstäben umfasst im Allgemeinen die Einführung der Schrauben in Pedikel unter einem vorgegebenen Winkel und in vorgegebener Tiefe, die vorübergehende Kopplung der Stäbe an die Schrauben, die Richtigstellung der Wirbelsäulenkrümmung und die sichere Verbindung der Stäbe mit den Schrauben zur starren Fixierung. Ein bei diesem Operationsverfahren festgestelltes erhebliches Problem wird mit dem Koppeln eines Stabes an eine Mehrzahl von Schrauben in Verbindung gebracht, die im Allgemeinen nicht korrekt angeordnet sind, da Eindrehwinkel und Eindrehtiefe der Schraube von den anatomischen und pathologischen Verhältnissen der Patienten bestimmt werden sollten, die sich sowohl im Hinblick auf die Wirbelhöhen als auch von Patient zu Patient unterscheiden können. Es ist bekannt, dass Versuche, ein derartiges Problem anzugehen, zu einer unnötig hohen Belastung der Wirbelsäule durch die Pedikel-Schrauben und längeren OP-Zeiten führen, was bekanntermaßen zahlreiche operationsbedingte Komplikationen mit sich bringt.
Für eine erfolgreiche posteriore Wirbelsäuleninstrumentierung ist es von wesentlicher Bedeutung, die Schrauben und die Stäbe auf der Wirbelsäule sicher zu montieren, ohne unnötige Kräfte auf die Wirbelsäule und die Implantate auszuüben, wodurch es zu einem akuten Versagen oder einer Materialermüdung der chirurgischen Konstruktion kommen kann. Zahlreiche Problemlösungsversuche wurden unternommen. Derartige Versuche können in zwei Verfahren unterteilt werden. Das erste Verfahren besteht in der Verwendung eines Verbindungsstücks, das ein Loch zum Einpassen eines Stabes an einem Ende und ein Langloch zum Koppeln mit Schrauben an dem anderen Ende (ISOLA^® Spinal System, AcroMed Corporation, Cleveland, OH) aufweist. Durch die Verwendung eines Langlochs eröffnet dieses Verbindungsstück gewisse Freiheitsgrade im Hinblick auf den Abstand zwischen dem Stab und den Schraubenachsen, jedoch nicht im Hinblick auf den Eindrehwinkel der Schraube und des Kopplungselements. Eine Mehrzahl von unter unterschiedlichen Winkeln geneigten Unterlegscheiben gelangen zum Einsatz, um einen gewissen Spielraum hinsichtlich der Abwinkelung beim Koppeln der abgewinkelten Schrauben und Stäbe zu erhalten. Die zweckdienliche Auswahl und Nutzung verschiedener Unterlegscheiben bedeuten jedoch, dass während der Operation, die zeitlich und räumlich äußerst begrenzt sein sollte, viele Teile in mühsamer Kleinarbeit gehandhabt werden müssen. Der Einsatz von Unterlegscheiben erhöht außerdem das Implantatprofil, was den Patienten Beschwerden macht und oftmals in einer erneuten Operation mündet, um die Implantate wieder zu entfernen. Das andere Verfahren besteht in der Verwendung von Polyaxialschrauben, die im Hinblick auf die Abwinkelung der Schrauben Spielräume eröffnen. Beim Einsatz von Polyaxialschrauben ist es jedoch generell schwierig, die Schrauben mit dem Stab zu koppeln, der von dem Schraubenkopf beabstandet angeordnet ist. Ein Beispiel einer polyaxialen Pedikel-Schraube mit durchgängigem Stab-Klemm-Verriegelungsmechanismus ist in dem US-Patent Nr. 5,961,518 von Errico et al. mit Erteilungstag 5. Oktober 1999 offenbart. Eine derartige Polyaxialschraube umfasst eine Baugruppe aus Pedikel-Schraube und Koppelelement, die einen polyaxialen Spielraum für eine Abwinkelung bei der Implantation im Hinblick auf die Aufnahme des Stabes bereitstellt und die eine reduzierte Anzahl von Elementen aufweist und somit eine entsprechend rasche Implantation ermöglicht. Bei dieser Erfindung sollte jedoch die Baugruppe aus Schraube und Stange mittels einer Mutter, die seitlich ausgerichtet ist, verriegelt werden (d.h., die Befestigungsmutter liegt während der Operation der Flanke des Patienten gegenüber), was angesichts eines sehr begrenzten seitlichen Operationsfeldes sehr schwierig zu bewerkstelligen ist. In der Tat bevorzugen die meisten Chirurgen den von oben zu verschraubenden Mechanismus (d.h. die Achse des zu befestigenden Elements liegt der Rückseite des Patienten gegenüber), da der von oben zu verschraubende Mechanismus eine bessere Sicht und einen besseren Zugang als der seitlich zu verschraubende Mechanismus bietet. Die polyaxiale Kopplung von Schraube und Stange, die in früheren Erfindungen Verwendung finden, gewährleisten wahrscheinlich weder eine ausreichende kraftschlüssige Verbindung, um Schlupf und Rotation der Schraube im Hinblick auf den Stab zu vermeiden, noch den polyaxialen Spielraum für eine Abwinkelung bei der Implantation. Die ausreichende Verschlusskraft bei Kopplungen ist erforderlich, um eine starre Fixierung herbeizuführen, um eine stabile Umgebung für eine erfolgreiche Knochenfusion herzustellen und auch um die Korrektur zu erhalten, bis es zu einer soliden Knochenfusion kommt. Ein Spielraum zur Kontrolle sowohl der Abwinkelung als auch des Abstandes zwischen der Schraube und dem Stab ist nicht nur erforderlich, um die OP-Zeit zu verkürzen, sondern auch um unnötige Belastungen für Implantat und Wirbelsäule verhindern, die dazu führen können, dass die Operation misslingt.
US-A 5613968 (der Oberbegriff des Patentanspruchs 1 basiert auf diesem Dokument) offenbart eine orthopädische Fixationsvorrichtung mit eine Befestigungsring, einem universellen Zwischenstück, einem Gewinde-Fixationselement und einer Befestigungsmutter. Das universelle Zwischenstück hat eine kreisförmige Öffnung und ist an einem Ende mit einer vorstehenden bogenförmigen Fläche und an einem anderen Ende mit einer ausgesparten bogenförmigen Fläche versehen, die konzentrisch zu der vorstehenden bogenförmigen Fläche ist. Die Befestigungsmutter ist mit einer vorstehenden oder ausgesparten bogenförmigen Fläche versehen, die sich auf einer dem universellen Zwischenstück gegenüberliegenden Seite befindet. Das Gewinde-Fixationselement weist einen Blockierabschnitt auf, der mit einer vorstehenden oder ausgesparten bogenförmigen Fläche versehen ist, die sich auf einer dem universellen Zwischenstück gegenüberliegenden Seite befindet. Die vorstehenden und ausgesparten bogenförmigen Flächen der Befestigungsmutter und des Gewinde-Fixationselements sind mit dem universellen Zwischenstück verrastbar.
WO 94 00066 A offenbart eine osteosynthetische Fixationsvorrichtung, die aus einer Sicherungskomponente, welche einen konischen Kopfabschnitt und eine daran anstoßenden Verankerungskomponente zur Befestigung im Knochen aufweist, sowie einer kugelsegmentförmigen, geschlitzte Klemmkomponente mit einer konischen Bohrung zur Aufnahme des konischen Kopfabschnittes besteht um innerhalb einer mit einer kugelsegmentförmigen Bohrung ausgestatteten Verbindungskomponente geklemmt zu werden. Die Sicherungskomponente hat ein axial angeordnetes Zugelement versehen, welches die axiale Bewegung und Verkeilung des konischen Kopfabschnittes in der entsprechenden Bohrung gestattet. Die Sicherungskomponente eignet sich als Platte-/Schraube-System, als externe oder interne Fixiervorrichtung sowie insbesondere zur Wirbelsäulenfixation.
Zusammenfassung der Erfindung
Daher ist es vorrangiges Ziel der vorliegenden Erfindung, ein zuverlässiges, von oben zu verschraubendes Wirbelsäulenfixationssystem bereitzustellen, das Pedikel-Schrauben, Stäbe und Verbindungs- und Befestigungsmittel aufweist, das Implantationsspielraum nicht nur in Bezug auf die Abwinkelung der Schraube eröffnet, sondern auch im Hinblick auf den Abstand zwischen dem Schraubenkopf und dem Stab, wobei eine reduzierte Anzahl von Elementen zur leichten, einfachen und raschen Implantation eingesetzt wird.
Es ist ebenso Ziel der vorliegenden Erfindung, die Verbindungsverschlußkraft zu verbessern, um eine starre Fixierung unter Bewahrung des Implantationsspielraums zu erreichen.
Weiterhin ist es Ziel der vorliegenden Erfindung, die Anwendung von unnötigen Belastungen auf das Implantat und die Wirbelsäule zu vermeiden, die zu einem Misslingen der Operation führen können.
Die vorstehenden Ziele der Erfindung werden durch die vorliegende Erfindung erreicht, die ein posteriores transpedikuläres Instrumentationssystem ist, das aufweist:
eine Mehrzahl von Pedikel-Schrauben, wobei jede Pedikel-Schraube einen Stiel hat, der von einem oberen Abschnitt davon vorsteht, wobei der Stiel an seiner Außenfläche Gewinde, einen unterhalb des Stiels gebildeten kugelförmigen Kopf und einen Gewindeschaft hat, welcher in das Pedikel des Wirbels eingeführt wird;
ein Paar Stäbe, die in der seitlichen Partie der Wirbelsäule angeordnet sind und mit den Pedikel-Schrauben verbunden sind, wobei sich die Stäbe auf beiden Seiten der Dornfortsätze entlang der Länge der Wirbelsäule erstrecken, um die Bewegung der verletzten oder entlasteten Wirbel zu verhindern;
eine Anzahl von Verbindungsstücken zum Koppeln jeder der Pedikel-Schrauben mit den Stäben mit seitlicher Verstellung, wobei jedes Verbindungsstück einen Stabdurchgang, der zur Aufnahme des Stabes ausgebildet ist, und einen Stützabschnitt einer halbkugelförmigen Schale hat, welche einen Rotationsfreiheitsgrad beim Koppeln der Pedikel-Schraube und des Verbindungsstücks bereitstellt, wobei der Stützabschnitt eine Öffnung, die durch die Mitte des Stützabschnitts hindurch gebildet ist, um den Stiel der Pedikel-Schraube zu halten, und eine ausgesparte halbkugelförmige Wand darin hat;
eine Anzahl von Fixierkappen, wobei jede Fixierkappe eine Stielbohrung, die so gebildet ist, dass der Stiel der Pedikel-Schraube durch sie hindurch passt, und eine ausgesparte halbkugelförmige untere Fläche hat; und
eine Anzahl von Fixierelementen, wobei jedes Fixierelement in die Fixierelementbohrung des Verbindungsstücks eingeführt wird, um den Stab, der in den Stabdurchgang des Verbindungsstücks eingeführt ist, zu befestigen, wobei die Fixierelementbohrung in einem oberen Abschnitt des Verbindungsstücks gebildet ist, um den Stabdurchgang rechtwinklig zu kreuzen, wobei der kugelförmige Kopf sechs abgeschnittene Abschnitte entlang seiner Äquatorlinie hat, um in seinem Mittelabschnitt eine sechseckige Form zu bilden.
Im Einzelnen bilden der runde Abschnitt in dem kugelförmigen Kopf der Pedikel-Schraube und die ausgesparte halbkugelförmige Wand in dem Stützabschnitt des Verbindungsstücks ein kugelförmiges Gelenk (mit der das Verbindungsstück und somit der Stab in die erforderliche Drehstellung platziert werden können). Mittlerweile wird durch den Einsatz von Verbindungsstücken unterschiedlicher Größe eine laterale Verstellung des Stabes bereitgestellt, welcher in unterschiedlichen Abständen von den Pedikel-Schrauben auf Grund unterschiedlicher anatomischer Verhältnisse angeordnet werden kann. Außerdem wird durch die Verwendung des kugelförmigen Kopfes der Pedikel-Schraube sowie der halbkugelförmigen Wand, die sich geringfügig im Durchmesser unterscheiden, der Verschlusskraft verbessert und eine starre Fixierung bereitgestellt. Ein ähnlicher Verriegelungsmechanismus wird eingesetzt, um eine starre Verbindung des Stabes mit dem Verbindungsstück zu erzielen.
Weitere Ziele und Vorzüge der vorliegenden Erfindung ergeben sich auf Grund der nachstehenden Beschreibung in Verbindung mit den begleitenden Figuren.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 zeigt eine perspektivische Explosionsdarstellung eines Wirbelsäulenfixationssystems der vorliegenden Erfindung.
2 zeigt eine Schnittdarstellung von vorn, die eine Pedikel-Schraube und ein Verbindungsstück darstellt, die unabhängig vom Einschraubwinkel der Pedikel-Schraube polyaxial in Eingriff kommen.
3 zeigt eine Draufsicht auf die Verbindungsstücke unterschiedlicher Größe zum Koppeln der Pedikel-Schraube an einen Stab mit lateraler Verstellung.
4 zeigt eine Schnittdarstellung von vorn, die darstellt, dass das Verbindungsstück nicht korrekt an eine runde Teilfläche der Pedikel-Schraube angepasst ist, bevor eine Fixierkappe mit einem Stiel der Pedikel-Schraube in Eingriff gelangt, und vollständig an eine runde Teilfläche einer Pedikel-Schraube angepasst ist, indem die Fixierkappe mit dem Stiel in Eingriff gelangt.
5 zeigt eine Schnittdarstellung von vorn, die einen Stabdurchgang darstellt, der angelegt ist, um eine äußere Grenze aus zwei Kreisen mit geringfügig unterschiedlichen Durchmessern aufzuweisen, die an leicht exzentrischen mittleren Stellungen angeordnet sind und mit dem Stab durch ein Fixierelement angepasst ist.
6 zeigt eine Vorderansicht von oben, die einen Zustand darstellt, in dem diese Fixiervorrichtung in der Wirbelsäule implantiert ist.
Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
Die vorliegende Erfindung wird im Folgenden detailliert mit Bezug auf die begleitenden Figuren beschrieben, in denen gleiche Bezugszeichen entsprechende Teile in mehreren Ansichten bezeichnen. Es versteht sich, dass diese Figuren lediglich typische Ausführungsformen der Erfindung darstellen und daher als nicht einschränkend für die Lehre der Erfindung anzusehen sind.
Unter Bezugnahme nun auf 1 weist eine Pedikel-Schraube 10, die in einen ausgewählten Pedikel der Wirbelsäule eines Patienten implantiert werden soll, einen Stiel 11, der von einem oberen Abschnitt davon vorsteht, einen kugelförmigen Kopf 13, der unterhalb des Stiels 11 gebildet ist, und einen Gewindeschaft 15 auf. Der Stiel 11 hat Gewinde 12 auf seiner Außenfläche. Der kugelförmige Kopf 13 hat sechs abgeschnittene Abschnitte 16 entlang seiner Äquatorlinie, um eine Sechskantform in seinem mittleren Abschnitt zum Einführen der Pedikel-Schraube 10 mittels eines Schraubenschlüssels, Sechskantschlüssels o.dgl. herzustellen. Ein runder Abschnitt 14 bildet den oberen Abschnitt des kugelförmigen Kopfes 13, der als Teil eines Kugelgelenks zwischen der Pedikel-Schraube 10 und einem Verbindungsstück 30 dient, das nachstehend beschrieben wird. Obwohl in der 1 als Bolzen dargestellt ist, wird der Schaft 15 der Pedikel-Schraube 10 zur Verankerung in der und zum Halten der Wirbelsäule verwendet und kann daher jedwede Art von Gewinde haben, das für das sichere Halten des Knochens geeignet ist.
Das Verbindungsstück 30 in 1, das einen Stab 20 mit einer Pedikel-Schraube 10 verbindet, weist einen Stabaufnahmeabschnitt an einem Ende und einen Schraubenaufnahmeabschnitt an dem anderen Ende auf.
Der Stabaufnahmeabschnitt des Verbindungsstücks 30 hat einen Stabdurchgang 31, um den Stab 20 hindurch aufzunehmen und eine Fixierelementbohrung 32, die in einem oberen Abschnitt des Stabaufnahmeabschnitts des Verbindungsstücks 30 gebildet ist und rechtwinklig zum Stabdurchgang 31 kreuzt. Die Fläche der Fixierelementbohrung 32 weist ein Gewinde auf, um mit einem Fixierelement 40 in Eingriff zu kommen, das eine Außenfläche mit Gewinde aufweist, um den Stab 20 sicher an dem Verbindungsstück 30 zu befestigen.
Das Fixierelement 40 hat eine Aussparung 41 (siehe 1) mit sechseckigern Querschnitt zum Einführen in die Fixierelementbohrung unter Verwendung eines Inbusschlüssels. Die Länge des Fixierelements sollte gering genug sein, um nicht von der oberen Fläche der Fixierelementbohrung 32 des Verbindungsstücks 30 hervorzustehen, um so das Profil der gesamten Anordnung flacher zu machen.
Der Schraubenaufnahmeabschnitt des Verbindungsstücks 30 weist einen Stützabschnitt 33 von halbkugelförmiger Gestalt, der eine Öffnung 34 hat, die gebildet ist, um den Stiel 11 der Pedikel-Schraube 10 aufzunehmen, und eine ausgesparte halbkugelförmige Wand 35 darin auf. Der Durchmesser der ausgesparten halbkugelförmigen Wand 35 ist etwas geringer als der des runden Abschnitts 14 des oberen Abschnitts des kugelförmigen Kopfs 13. Der Stiel 11 der Pedikel-Schraube 10, der sich durch die Öffnung 34 hindurch erstreckt, ist im Eingriff mit einer Fixierkappe 50.
Die Fixierkappe 50 in 1 weist eine Stielbohrung 52 auf, die aus einem Gewindeloch, das gebildet ist, um mit dem Stiel 11 der Pedikel-Schraube 10 in Eingriff zu kommen, und einer ausgesparten kugelförmigen untere Fläche 51 besteht, die gebildet ist, um das Innere ihrer Fläche mit einer Höhlung auszubilden.
Wie in 2 dargestellt, wird der runde Abschnitt 14, der an dem oberen Abschnitt der Pedikel-Schraube 10 ausgebildet ist, während der Instrumentierung in der ausgesparten halbkugelförmigen Wand 35 der Öffnung 34 gehalten. Der runde Abschnitt 14 der Pedikel-Schraube 10 und die ausgesparte halbkugelförmige Wand 35 des Stützabschnitts 33 des Verbindungsstücks 30 sind nahezu in denselben kugelförmigen Flächen gebildet. Auf diese Weise wird das Verbindungsstück 30 vor dem Verschrauben in Bezug auf die Pedikel-Schraube 10 frei gedreht, und auf diese Weise gelangen die Pedikel-Schraube 10 und das Verbindungsstück 30 polyaxial in Eingriff, unabhängig vom Einschraubwinkel der Pedikel-Schraube 10. Zusätzlich zu dieser polyaxialen Verstellbarkeit wird durch die Verwendung des Verbindungsstücks 30 mit unterschiedlichen Abständen zwischen dem Stab und den Schraubenaufnahmeabschnitten die Möglichkeit einer seitlichen Verstellung bei der Kontrolle der Stabposition bereitgestellt (siehe 3). Diese Merkmale erlauben ein einfaches Koppeln des Stabes 20 mit der Pedikel-Schraube 10 unter Verwendung des Verbindungsstücks 30 in allen Richtungen.
Nachdem der Stab 20 vollständig mit der Pedikel-Schraube 10 unter Verwendung des Anschlussstücks 30 in Eingriff gelangt ist, wird eine feste Fixierung zwischen der Pedikel-Schraube 10 und dem Verbindungsstück 30 durch Verschrauben der Fixierkappe 50 erreicht, und eine feste Fixierung zwischen dem Stab 20 und dem Verbindungsstück 30 wird durch Verschrauben des Fixierelements 40 erreicht. Es sollte beachtet werden, dass die Anordnung in beiden Fällen vom posterioren Aspekt der Wirbelsäule her vor Ort verriegelt werden kann (Verschraubung von oben her), wie in 6 gezeigt ist. Dieses Verfahren einer Verschraubung von oben ermöglicht einen einfachen Verriegelungsmechanismus, der eine bessere Sicht und einen besseren Zugang bereitstellt als ein über die Seite zu verschraubender/verriegelnder Mechanismus.
Zusätzliche einmalige Merkmale der vorliegenden Erfindung sind in Zusammenhang mit dem Mechanismus zum Erhalt einer starren Verbindung zwischen der Pedikel-Schraube 10 und dem Stab 20 unter Verwendung des Verbindungsstücks 30 zu sehen. Unter Bezugnahme auf 4 ist die Feintoleranz des Durchmessers des runden Abschnitts 14 der Pedikel-Schraube 10 etwas größer als bei der inneren halbkugelförmigen Wand 35 des Verbindungsstücks 30. Wenn die Fixierkappe 50 im Eingriff mit dem Stiel 11 der Pedikel-Schraube 10 ist, die sich durch die Öffnung 34 des Stützabschnitts 33 erstreckt, und verschraubt ist, entsteht ein nicht korrekt angepasster Oberflächenkontakt, solange die Lage und Ausrichtung des Verbindungsstücks 30 im Hinblick auf die Schraube 10 und den Stab 20 vor Ort beibehalten wird. Eine derartige kugelgelenkartige Verbindung mit nicht korrekt angepasstem Oberflächenkontakt stellt eine verbesserte Anti-Schlupf-Vorrichtung innerhalb des Gelenks im Vergleich zu einem herkömmlichen Kugelgelenk mit korrekt angepasstem Oberflächenkontakt bereit. Außerdem schließt ein derartiger nicht korrekt angepasster Oberflächenkontakt die Verformung des Stützabschnitts 33 der halbkugelförmigen Schalenform ein, wenn die Fixierkappe 50 verschraubt ist. Der verformte Stützabschnitt 33 des Verbindungsstücks 30, das aus einer elastischen Titanlegierung besteht, tendiert dazu, in seine ursprüngliche Form zurückzukehren, wodurch die Fixierkappe 50 gedrückt wird. Diese elastische (oder Feder-)Kraft verhindert ein Lockern der Fixierkappe 50, wodurch die Verwendung einer zusätzlichen Mutter verhindert wird, die bei früheren Wirbelsäulenfixationssystemen eingesetzt wurde, um ein Lockern zu verhindern.
Ein ähnliches Verfahren wird verwendet, um die Fixierung von Stab 20 und Verbindungsstück 30 nachhaltig zu verbessern. Wie in 5 gezeigt, ist der Querschnitt des Stabdurchgangs 31 so gefertigt, dass er eine äußere Grenze aus zwei Kreisen von geringfügig unterschiedlichen Durchmessern hat, die in geringfügig exzentrischen Mittelpositionen angeordnet sind, um ein Loch von nicht perfektem kreisförmigem Durchmesser zu bilden. Wenn der Stab 20 zur Fixierung durch das Fixierelement 40 komprimiert wird, wird dadurch mindestens ein Drei-Punkte-Kontakt zwischen dem Stab 20 und dem Stabdurchgang 31 unabhängig vom Biegezustand des Stabes bereitgestellt, wodurch Rotation und Schlupf des Verbindungsstücks 30 im Hinblick auf den Stab 20 noch wirkungsvoller verhindert werden.
Nachstehend folgt die Beschreibung des Implantationsverfahrens zu der vorliegenden Erfindung, um die in 6 gezeigte chirurgische Konstruktion zu bewerkstelligen. Die Pedikel-Schraube 10 wird in den Pedikel an der anatomisch geeignetsten Stelle und in der besten Ausrichtung auf jeder Wirbelhöhe eingeführt, ohne die Anordnung der Schrauben bei der späteren Befestigung des Stabes an die Pedikel-Schrauben zu berücksichtigen. Der Stab 20 wird mit dem Verbindungsstück 30 durch den Stabdurchgang 31 in Eingriff gebracht und vorübergehend in dem Stabdurchgang 31 durch Aufbringen eines geringfügigen Kompressionsdrucks unter Verwendung des Fixierelements 40 ineinandergeschoben. Daraufhin wird die Anordnung aus Stab und Verbindungsstück auf dem kugelförmigen Kopf 13 der Pedikel-Schraube 10 angeordnet, und die Fixierkappe 50 wird mit dem Stiel 11 der Pedikel-Schraube 10 in Eingriff gebracht. Sodann wird die Anordnung vor Ort verriegelt, indem die Fixierkappe 50 und das Fixierelement 40 verschraubt werden. Die Verwendung des Verbindungsstücks 30 erlaubt die Anordnung des Stabes 20 seitlich der Pedikel-Schraube 10, wodurch das Profil der vorliegenden Erfindung bedeutend flacher wird. Die Variabilität bei der Platzierung der Schrauben und der Verbindung Schraube-Stange, die bei der vorliegenden Erfindung zum Tragen kommt, erlaubt es dem Chirurgen, die Schraube an der anatomisch geeignetsten Stelle und Anordnung zu implantieren, ohne dass der Ausrichtung der Pedikel-Schrauben Rechnung getragen werden muss. Auf Grund dieser Merkmale wird auch die Notwendigkeit minimiert, den Stab 20 so präzise zu biegen, wie es bei der Implantation einiger Wirbelsäulenfixationssysteme erforderlich ist, die nicht über eine derartige Variabilität der Verbindung Schraube-Stange verfügen.
Die Erfindung stellt ein Wirbelsäulenfixationssystem zum Gebrauch bei der Immobilisierung einer Reihe von Wirbelsäulenknochen bereit, das eine Mehrzahl von Pedikel-Schrauben (10), ein Paar Stangen (20) und Verbindungsstücke (30) aufweist. Die Pedikel-Schraube weist einen kugelförmigen Kopf (13) mit einem runden Abschnitt (14) an einem oberen Abschnitt des kugelförmigen Kopfes, einen Gewindeschaft (15) zur Einführung durch die Pedikel und einen mit Gewinde versehenen Stiel (11) oben auf dem kugelförmigen Kopf auf. Das Verbindungsstück (30) weist einen Stabdurchgang (31) zur Aufnahme des Stabes (20) durch ihn hindurch, eine Fixierelementbohrung (32), die in einem oberen Abschnitt des Verbindungsstücks gebildet ist, und einen Stützabschnitt (33) auf, der eine Öffnung hat, die zum Einpassen des Stiels der Pedikel-Schraube und einer ausgesparten halbkugelförmigen Wand (35) gebildet ist. Ein kugelförmiges Gelenk an der Pedikel-Schraube und dem Verbindungsstück erlaubt es, dass das Verbindungsstück in mehreren Richtungen verstellt werden kann, so dass die Schrauben unter jedem Winkel implantiert werden können, ohne dass die Schrauben akkurat angeordnet werden müssen. Der kugelförmige Kopf (13) der Pedikel-Schraube (10) und die halbkugelförmige Wand (35) weisen leicht unterschiedliche Durchmesser auf, die die Verriegelungskraft verbessern und eine starre Fixierung bereitstellen. Eine starre Kopplung wird zwischen dem Stab (20) und dem Verbindungsstück (30) dadurch erreicht, dass der Querschnitt des Stabdurchgangs (31) mit nicht perfekter halbkreisförmiger Gestalt ausgebildet ist, wodurch der Drei-Punkte-Kontakt zwischen dem Stab und dem Stabdurchgang ermöglicht wird. Die Anordnung wird vor Ort verriegelt durch Verschrauben der Fixierkappe (50) und eines Fixierelements (40) vom posterioren Aspekt der Wirbelsäule her.

Claims

Wirbelsäulenfixationssystem, das aufweist: eine Mehrzahl von Pedikel-Schrauben (10), wobei jede Pedikel-Schraube (10) einen Stiel (11) hat, der von einem oberen Abschnitt davon vorsteht, wobei der Stiel an seiner Außenfläche Gewinde, einen unterhalb des Stiels (11) gebildeten kugelförmigen Kopf (13) und einen Gewindeschaft (15) hat, welcher in das Pedikel des Wirbels eingeführt wird; ein Paar Stäbe (20), die in der seitlichen Partie der Wirbelsäule angeordnet sind und mit den Pedikel-Schrauben (10) verbunden sind, wobei sich die Stäbe (20) auf beiden Seiten der Dornfortsätze entlang der Länge der Wirbelsäule erstrecken, um die Bewegung der verletzten oder entlasteten Wirbel zu verhindern; eine Anzahl von Verbindungsstücken (30) zum Koppeln jeder der Pedikel-Schrauben (10) mit einem der Stäbe mit seitlicher Verstellung, wobei jedes Verbindungsstück einen Stabdurchgang (31), der zur Aufnahme des Stabs (20) ausgebildet ist, und einen Stützabschnitt (33) einer halbkugelförmigen Schale hat, welche einen Rotationsfreiheitsgrad beim Koppeln der Pedikel-Schraube (10) und des Verbindungsstücks (30) bereitstellt, wobei der Stützabschnitt (33) eine Öffnung, die durch die Mitte des Stützabschnitts (33) hindurch gebildet ist, um den Stiel (11) der Pedikel-Schraube (10) zu halten, und eine ausgesparte halbkugelförmige Wand (35) darin hat; und eine Anzahl von Fixierkappen (50), wobei jede Fixierkappe eine Stielbohrung (52), die so gebildet ist, dass der Stiel (11) der Pedikel-Schraube (10) durch sie hindurch passt, und eine ausgesparte halbkugelförmige untere Fläche (51) hat, gekennzeichnet durch eine Anzahl von Fixierelementen (40), wobei jedes Fixierelement in eine Fixierelementbohrung (32) des Verbindungsstücks (30) eingeführt wird, um den Stab (20), der in den Stabdurchgang (31) des Verbindungsstücks eingeführt ist, zu befestigen, wobei die Fixierelementbohrung (32) in einem oberen Abschnitt des Verbindungsstücks (30) gebildet ist, um den Stabdurchgang (31) rechtwinklig zu kreuzen, wobei der kugelförmige Kopf (13) sechs abgeschnittene Abschnitte (16) entlang seiner Äquatorlinie hat, um in seinem Mittelabschnitt eine sechseckige Form zu bilden.
Wirbelsäulenfixationssystem nach Anspruch 1, wobei der kugelförmige Kopf (13) einen runden Abschnitt (14) an seinem oberen Abschnitt hat, wobei der runde Abschnitt als Teil eines Kugelgelenks zwischen der Pedikel-Schraube (10) und dem Verbindungsstück (30) dient.
Wirbelsäulenfixationssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Fixierelement (40) eine äußere Gewindefläche zum sicheren Befestigen des Stabs (20) am Verbindungsstück (30) und eine Aussparung (41) mit sechseckigem Querschnitt hat, die an seinem oberen Abschnitt gebildet ist.
Wirbelsäulenfixationssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Länge des Fixierelements (40) gering genug ist, damit es nicht von der Oberfläche der Fixierelementbohrung (32) des Verbindungsstücks (30) vorsteht, um so das Profil der gesamten Anordnung niedriger zu machen.
Wirbelsäulenfixationssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Fixierelementbohrung (32) des Verbindungsstücks (30) auf seiner mit dem Fixierelement (40) in Eingriff zu bringenden Innenfläche ein Gewinde aufweist.
Wirbelsäulenfixationssystem nach Anspruch 2, wobei der runde Abschnitt (14) in fast derselben kugelförmigen Oberfläche gebildet ist wie die ausgesparte halbkugelförmige Wand (35) des Stützabschnitts (33) des Verbindungsstücks (30), so dass das Verbindungsstück vor dem Feststellen in Bezug auf die Pedikel-Schraube (10) in alle Richtungen gedreht wird.
Wirbelsäulenfixationssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Verbindungsstück (30) aus Titanlegierung mit Elastizität gebildet ist und dazu tendiert, in seine ursprüngliche Form zurückzukehren.
Wirbelsäulenfixationssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Verbindungsstück (30) unterschiedliche Abstände zwischen seinem Stabdurchgang (31) und seinem Stützabschnitt (33) hat, damit eine seitliche Verstellung bei der Kontrolle der Stabposition bereitgestellt werden kann.
Wirbelsäulenfixationssystem nach Anspruch 2, wobei die Feintoleranz des Durchmessers des runden Abschnitts der Pedikel-Schraube (10) etwas größer ist als bei der inneren halbkugelförmigen Wand des Verbindungsstücks (30), so dass sich ein nicht korrekt angepasster Oberflächenkontakt zwischen der Pedikel-Schraube (10) und dem Verbindungsstück (30) ergibt, und wobei der nicht korrekt angepasste Oberflächenkontakt die Verformung des Stützabschnitts (33) der halbkugelförmigen Schalenform bewirkt, wenn die Fixierkappe (50) festgestellt wird, und eine feste Fixierung zwischen der Pedikel-Schraube (10) und dem Verbindungsstück (30) bietet.
Wirbelsäulenfixationssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Stabdurchgang (31) so gefertigt ist, dass er eine äußere Grenze von zwei Kreisen von geringfügig unterschiedlichen Durchmessern hat, die in geringfügig exzentrischen Mittelpositionen angeordnet sind, und wobei mindestens ein Drei-Punkte-Kontakt zwischen dem Stab (20) und dem Stabdurchgang (31) durch Feststellen der Fixierkappe (50) unabhängig vom Biegezustand des Stabs stattfindet.