DE69430214T4

DE69430214T4 - Rückenwirbelstabilisierungssysteme

Info

Publication number: DE69430214T4
Application number: DE69430214T
Authority: DE
Inventors: S. Howland
Original assignee: Advanced Spine Fixation Systems Inc
Current assignee: Advanced Spine Fixation Systems Inc
Priority date: 1993-06-16
Filing date: 1994-06-13
Publication date: 2003-03-13
Anticipated expiration: 2014-06-14
Also published as: JPH09500042A; JP3616094B2; CA2165453A1; EP0746284B1; DE69430214D1; ATE214579T1; EP0746284A4; EP0746284A1; US5380323A; DE69430214T2; WO1994028831A1; AU7207794A; AU677681B2; CA2165453C

Description

Gebiet der Erfindung

Diese Erfindung betrifft ein implantierbares Wirbelsäulenfixierungssystem für die chirurgische Behandlung von Wirbelsäulenleiden, die Korrektur, Stabilisierung, Einstellung oder Fixierung der Wirbelsäule erfordern; insbesondere betrifft diese Erfindung in solcher chirurgischer Behandlung verwendete Klammern.

Hinterrund der Erfindung

Verschiedene Typen von Wirbelsäulenleiden sind bekannt und umfassen Skoliose (unnatürliche Krümmung der Wirbelsäule), Kyphose (Rückwärtskrümmung der Wirbelsäule), Spondylosisthesis (Vorwärtsverschiebung eines Lendenwirbels), und andere Leiden so wie gerissene oder vorgefallene Bandscheiben, zerbrochene oder gebrochene Wirbel und dergleichen. Patienten, die unter solchen Zuständen leiden, erfahren gewöhnlich extreme und schwächende Schmerzen. In schweren Fällen haben Behandlungen für diese Zustände eine als Verschmelzung mit Wirbelsäulenfixierung bekannte Technik verwendet, die zur chirurgischen/mechanischen Unbeweglichmachung von Bereichen der Wirbelsäule und der schließlichen Verschmelzung der Wirbel in den behandelten Bereichen führt. In weniger schweren Fällen umfasst die Behandlung Dekompression des beeinträchtigten Nervs und Verschmelzung der beteiligten Wirbel.
Wirbelsäulenfixierungsverfahren verwenden die Implantation von Schrauben in den Wirbel in dem betroffenen Bereich der Wirbelsäule. Klammern werden an den Schrauben befestigt. Die Klammern werden ihrerseits an einen Stab geklammert, der sich zum benachbarten Wirbel spannt und folglich die Wirbel in bezug zu jedem benachbarten Wirbel fixiert. Da eine große individuelle Variation in der Krümmung der Wirbelsäule und relativer Positionierung von Sicherungsschrauben in dem Wirbel vorliegt, müssen die Stäbe verbogen werden, um korrekt mit den Klammern "zusammenzutreffen".
Verbiegung des Stabs passt Unterschiede an: in der Stellung der Klammern, nachdem sie an den Schrauben positioniert sind; in Verschiebungen von links nach rechts; und in der Höhe der Klammer, die oft in bezug zu der Ebene der Wirbelsäule abgewinkelt ist (die Sicherungsschrauben werden oft an verschiedenen Winkeln in den Wirbeln platziert zur Sicherstellung, dass sie in dem sichersten Teil der Wirbel platziert sind). Als ein Ergebnis dieser Unterschiede sind Stabaufnahmeöffnungen der Klammern nicht in Ausrichtung. Deshalb muss der Stab abgesehen von der zum Hervorrufen normaler Wirbelsäulenkrümmung benötigten Verbiegung noch so verbogen werden, dass er sich mit den Stabaufnahmeöffnungen der Klammern ausrichten kann.
Eine Verbiegung der Stäbe wird normalerweise durchgeführt, nachdem die Schrauben und Klammern in den Wirbeln am richtigen Platz sind. Deshalb muss dies während des chirurgischen Eingriffs erfolgen, während der Patient betäubt bleibt. Die Verbiegung der Stäbe verlängert daher den Eingriffs und kann infolgedessen das Ergebnis desselben nachteilig beeinflussen. Ferner erfordert das Verbiegen der Stäbe große Fähigkeiten auf Seiten des Chirurgen und erfordert umfassende Handhabung der Stäbe. Diese Handhabungen können zu einer Vergrößerung der Möglichkeit einer Verunreinigung des Stabs führen und dadurch die einer Entzündung nach dem Eingriff erhöhen. Ferner führt Verbiegung der Stäbe die Möglichkeit ein, Spannungsbrüche in den Stäben zu entwickeln, und, da die Stäbe während des Eingriffs gebogen werden, kann die strukturelle Integrität der gebogenen Stäbe nicht geprüft werden.
Einstellbare Schrauben und Klammern sind in einem Versuch verwendet worden, das Ausmaß von Stabeinstellung zu beseitigen, das zum richtigen Festklammern der Klammern an richtiger Stelle erforderlich ist. Eine solche Einrichtung enthält eine Gelenkklammer, die Drehung des Stabs in bezug zur Ebene der Wirbelsäule zulässt. Eine andere Einrichtung, beschrieben im US-Patent Nr. 5,053,034 an Olerud, verwendet ein "Wirbelsäulengelenk", das Drehung des Stabs in bezug zur Ebene der Wirbelsäule zulässt. Die Einrichtungen erlauben weder eine Erhöhung der Klammern in bezug zu der Ebene der Wirbelsäule, noch erlauben sie Einstellung von rechts nach links. Ferner führen die einstellbaren Elemente die Möglichkeit ein, dass sich die Klammern während Gebrauch lockern.
Eine andere Einrichtung ist im US-Patent Nr. 5,002,542 an Frigg beschrieben und eine Einrichtung ähnlicher Funktion ist im US-Patent Nr. 5,129,900 an Asher et al. beschrieben. Diese Einrichtungen ermöglichen Einstellung des Abstands des Stabs von der Schraube, d. h. Einstellung von rechts nach links durch Verwendung einer Schlitzeinstellung. Diese Einrichtungen ermöglichen jedoch keine Einstellung der Höhe oder des Winkels der Klammern. Wiederum führen die einstellbaren Elemente dieser Ausführungen die Möglichkeit ein, dass sich die Elemente nach Implantation lockern.
Eine andere einstellbare Ausführung ist im US-Patent Nr. 5,030,220 an Howland beschrieben und verwendet ein Distanzstück zum Einstellen der Höhe der Klammer über der Ebene der Wirbelsäule. Diese Ausführung ermöglicht jedoch keine Einstellung von rechts nach links oder Einstellung des Winkels der Klammer. Ferner erfordert die Verwendung eines Distanzstücks den Zusammenbau einer Anzahl kleiner Komponenten während des Eingriffs. Dies kann unter chirurgischen Bedingungen mit Handschuhe tragenden Händen schwierig sein.
Ein Ausrüstungssatz zur Verwendung in der perkutanen Fixierung von Wirbeln eines Patienten ist in EP-A-528562 offenbart. Der Ausrüstungssatz umfasst eine Mehrzahl von Stielschrauben unterschiedlicher Längen und Durchmesser. Der Ausrüstungssatz umfasst ferner eine Mehrzahl von Stabelementen unterschiedlicher Längen, wobei die Stäbe zum gegenseitigen Verbinden eines Paars von Stielschrauben vorgesehen sind.
Es ist wünschenswert, dass eine Fixierungseinrichtung geschaffen wird, die Verbindung des Stabs mit den Klammern vereinfacht. Es ist ferner wünschenswert, dass eine solche Einrichtung keine Handhabung mehrerer kleiner Komponenten erfordert. Es ist auch wünschenswert, dass eine solche Einrichtung nur wenige bewegliche Teile aufweist, die sich nach der Implantation lockern könnten.
Der vorliegenden Erfindung zufolge wird ein Wirbelsäulenfixierungssystem geschaffen, das eine Anzahl von Klammern jeweils ausgelegt, um in Gebrauch einen Wirbelsäulenstab aufzunehmen und in verteilten Abständen über seine Länge an den Wirbelsäulenstab geklammert zu werden, und ein Sortiment von Sicherungsschrauben unterschiedlicher Größen zum Befestigen der Klammern am Wirbelknochen der Wirbelsäule, wobei jede Schraube ein erstes Ende zum Befestigen der Sicherungsschraube am Wirbelknochen und ein zweites Ende entgegengesetzt dem ersten Ende aufweist, an dem eine Klammer befestigt ist, und eine Befestigungseinrichtung zum Befestigen der Klammer an einer Sicherungsschraube umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass jede Sicherungsschraube weiter aufweist:
eine Schulter, die zwischen dem ersten und zweiten Ende angeordnet ist, wobei die Schulter eine zu dem ersten Ende der Sicherungsschraube gerichtete erste Fläche und eine zu dem zweiten Ende der Sicherungsschraube gerichtete zweite Fläche definiert, und die Schulter eine Schulterhöhe (y) zwischen der ersten und zweiten Fläche definiert, und wobei das Sortiment von Sicherungsschrauben Sicherungsschrauben mit verschiedenen Schulterhöhen enthält;
wobei jede Klammer umfasst:
eine erste Klammerhälfte; und
eine zweite Klammerhälfte, wobei jede Klammerhälfte eine Sicherungsschraubenöffnung zum Aufnehmen des zweiten Endes einer der Anzahl von Sicherungsschrauben umfasst, die erste und zweite Klammerhälfte zusammen eine Staböffnung zum Aufnehmen eines Wirbelsäulenstabs begrenzen, die Staböffnung einen Stabwinkel (a) von einer Ebene senkrecht zu einer Längsachse der Sicherungsschraubenöffnung definiert, und jede Klammerhälfte weiter eine Armlänge (x) zwischen der Längsachse der Sicherungsschraubenöffnung und einer Längsachse der Staböffnung definiert, wobei jedes der genannten Befestigungsmittel zum Festklammern eines Wirbelsäulenstabs innerhalb der Staböffnung einer jeweiligen Klammer dient; und
wobei das System ein Sortiment von Klammern mit verschiedenen Stabwinkeln und verschiedenen Armlängen umfasst.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Merkmale, Aspekte und Vorteile der Erfindung werden vollständiger verstanden werden, wenn sie unter Bezugnahme auf die folgende ausführliche Beschreibung, anliegenden Patentansprüche und beigefügten Zeichnungen betrachtet werden, in denen:
Fig. 1 eine Seitenansicht, teilweise im Schnitt ist, die den ineinandergreifenden Sitz der oberen und unteren Halbklammern darstellt;
Fig. 2 eine Vorderansicht, teilweise im Schnitt, auf der selben Seite wie die Stabaufnahmeöffnung ist, die den ineinandergreifenden Sitz der oberen und unteren Halbklammer darstellt;
Fig. 3 eine diagrammartige Seitenansicht einer Ausführungsform eines Wirbelsäulenfixierungssystems der vorliegenden Erfindung ist, das in einem Teil der Wirbelsäule installiert ist;
Fig. 4 eine diagrammartige Rückansicht des in Fig. 3 gezeigten Wirbelsäulenhaltefixierungssystems ist;
Fig. 5 eine Draufsicht im Schnitt einer Sicherungsschraube entlang der Linie 5-5 von Fig. 6 ist;
Fig. 6 eine Seitenansicht einer Sicherungsschraube gemäß der vorliegenden Erfindung ist;
Fig. 7 eine Draufsicht der oberen Seite einer unteren Klammerbaugruppe gemäß der vorliegenden Erfindung ist;
Fig. 8 eine Seitenansicht, teilweise im Schnitt und teilweise im Aufriss, entlang der Linie 8-8 von Fig. 7 ist;
Fig. 9 eine Bodenansicht der Unterseite einer Ausführungsform einer oberen Klammerbaugruppe gemäß der vorliegenden Erfindung ist;
Fig. 10 eine Seitenansicht, teilweise im Schnitt und teilweise im Aufriss, entlang Linie 10-10 von Fig. 9 ist;
Fig. 11 eine Bodenansicht der Unterseite einer Ausführungsform einer rechtsseitig versetzten oberen Klammerbaugruppe gemäß der vorliegenden Erfindung ist;
Fig. 12 eine Bodenansicht der Unterseite einer Ausführungsform einer linksseitig versetzten oberen Klammerbaugruppe gemäß der vorliegenden Erfindung ist;
Fig. 13 eine Seitenansicht, teilweise im Schnitt und teilweise im Aufriss, einer Hülsenmutter ist;
Fig. 14 eine Draufsicht der Bodenfläche einer abgewinkelten unteren Klammer ist;
Fig. 15 eine Seitenansicht entlang der Linie 15-15 von Fig. 14 ist;
Fig. 16 eine Seitenansicht entlang der Linie 16-16 von Fig. 14 ist;
Fig. 17 eine Endansicht entlang der Linie 17-17 von Fig. 14 ist;
Fig. 18 eine Draufsicht der oberen Oberfläche einer Ausführungsform einer abgewinkelten oberen Klammer ist;
Fig. 19 eine Seitenansicht entlang Linie 19-19 von Fig. 18 ist;
Fig. 20 eine Seitenansicht entlang Linie 20-20 von Fig. 18 ist;
Fig. 21 eine Endansicht entlang Linie 21-21 von Fig. 18 ist; und
Fig. 22 eine Ansicht ähnlich Fig. 18 ist, die jedoch eine abgewinkelte obere Klammer darstellt, an der eine Gegenmutter befestigt ist.

Ausführliche Beschreibung

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Fixiereinrichtungssystem mit Klammer- und Schraubenbaugruppen 10, die in einem Satz von Komponenten erhältlich sind, welche voreingestellte Einstellungen umfassen. Die Einstellungen (siehe Fig. 1 und 2) umfassen eine Einstellung für den Abstand "x" der Mittellinie des Stabs 12 von der Mittellinie der Schraube 50, eine Einstellung für den Winkel "a" des Stabs in bezug zur Ebene der Wirbelsäule und eine Einstellung für die Höhe "y" des Stabs über der Ebene der Wirbelsäule. Die voreingestellten Einstellungen werden als Inkrementeinstellungen geliefert. In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird ein Satz oberer und unterer Klammern 90 bzw. 70 geliefert, wobei "x" von etwa 6 bis etwa 12 mm in Inkrementen von etwa 1 mm variiert wird, und "a" von etwa -14º bis etwa +14º (wobei 0º als senkrecht zu der Längsebene einer Sicherungsschraube 50 definiert ist) in Inkrementen von etwa 7º variiert. Der Abstand "y" variiert von etwa 0,25 bis etwa 8,25 mm in Inkrementen von etwa 2 mm. Deshalb gibt es drei Einstellungsbereiche: an der Sicherungsschraube; an den Klammerarmen; und an der Stabaufnahmeöffnung. Jedes dieser Elemente kann mit geraden (siehe Fig. 7-10), rechtsseitig (siehe Fig. 11) oder linksseitig versetzten Klammern (siehe Fig. 12) kombiniert werden. Ebenso können alle Klammern entweder mit einer Hülsenmutter (siehe Fig. 4, 10 und 13) oder mit einem Befestigungsmechanismus aus Mutter und Gegenmutter (siehe Fig. 1, 2, 18 und 22) kombiniert werden. Unterschiedliche Aspekte der Erfindung sind im folgenden beschrieben. Zur Vereinfachung ist nur ein Aspekt oder eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung für jede Zeichnung gezeigt, es wird jedoch verstanden werden, dass jeder dieser Aspekte ausgewechselt und kombiniert werden kann, um die Bedürfnisse einer bestimmten Situation zu erfüllen oder wie ansonsten erforderlich oder gewünscht ist.
Wie in den Fig. 3 und 4 gezeigt ist, ist das Wirbelsäulenhaltesystem 11 am Wirbel S1, L5 und L4 befestigt, um die Wirbelsäule in diesem Bereich zu stabilisieren (obwohl andere Befestigungsstellen und Korrekturen auch möglich sind). Das Wirbelsäulenfixierungssystem umfasst eine Anzahl von Schrauben-Klammer- Baugruppen 10, welche jeweils vorzugsweise zwischen Dornfortsatz 14 und verknüpftem Querfortsatz 16 auf jeder Seite des Dornfortsatzes und im hinteren Teil der Wirbelsäule angeordnet sind. Wie gezeigt, ist eine Schrauben-Klammer-Baugruppe in jeder Seite jedes Wirbels angeordnet, und jede der Schrauben-Klammer-Baugruppen trägt und hält fest einen Stab 12.
Die Schrauben-Klammer-Baugruppe ist an dem Stiel durch eine Sicherungsschraube 50 (siehe Fig. 5 und 6) befestigt, an der eine Klammerbaugruppe 20 befestigt ist. Einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung zufolge, ist die Klammerbaugruppe von der Sicherungsschraube entfernbar und ist vorzugsweise aus einer unteren Hälfte 70 und einer oberen Hälfte 90 gebildet, wie in den Fig. 7-12 und 14-21 gezeigt ist. Die oberen und unteren Halbklammern greifen ineinander und greifen fest am Stab 12 an und erfassen denselben. Der Stab ist geriffelt, wie es auch die entsprechenden Öffnungen der oberen und unteren Halbklammern sind. Die oberen und unteren Halbklammern sind an der Sicherungsschraube durch eine Hülsenmutter 130 befestigt, die detailliert in Fig. 13 gezeigt ist.
In den Fig. 3 und 4 sind die Klammerbaugruppen mittig zusammengebaut gezeigt, sie können jedoch umgedreht und mit der Haltestange seitlich zusammengebaut werden.
Nun bezugnehmend auf die Fig. 5 und 6, umfasst die Sicherungsschraube 50 ein unteres, mit grobem Gewinde versehenes Ende 52 für Platzierung und Befestigung der Schrauben-Klammer-Baugruppe in der Knochenstruktur der Wirbel der Wirbelsäule. Die bevorzugte Stelle wird durch den Chirurgen bestimmt und verläuft gewöhnlich durch den Stiel, obwohl andere Bereiche, so wie der Kreuzbeinbereich verwendet werden können. Die Schraube kann direkt in die Wirbel eingeführt werden oder sie können in vorgebohrten Öffnungen mit Abmessungen zur festen Aufnahme des Gewindes der Sicherungsschraube in einer geeigneten Haltestruktur der Wirbelsäule platziert werden. Der Aufbau des Sicherungsschraubengewindes ist im technischen Gebiet gut bekannt und ist derjenige, der normalerweise für Schraubenelemente verwendet wird, die in Knochenstrukturen implantiert werden sollen. Das untere Gewindeende der Sicherungsschraube endet in einer Schulter 54, die sich auf der Seite 56 verjüngt, welche an das untere Gewindeende der Sicherungsschraube anstößt. Die andere Seite der Schulter weist eine flache Fläche 58 auf. Das Vorsehen der Schulter ermöglicht Positionierung der Klammerbaugruppe nahe zum Wirbel, in dem die Sicherungsschraube angeordnet wird, ohne dass die Klammerbaugruppe auf dem Wirbel lagert. Die Schulter hemmt ferner Sicherungsschraubenbruch und Herausziehen der Sicherungsschraube aus dem Wirbel nach Installierung, was aus mechanischen Spannungen resultieren könnte, die auf die Sicherungsschraube einwirken, wenn die Klammerbaugruppe auf dem Wirbel lagern würde.
Die Länge "y" der Schulter 54 (Fig. 1) variiert innerhalb eines Satzes von Sicherungsschrauben, um Einstellung der Höhe der Klammern über der Ebene der Wirbelsäule zuzulassen. In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sind die Sicherungsschrauben erhältlich, bei denen die Länge der Schulter auf Längen von etwa 0,25 bis 8,25 mm, in Inkrementen von 2 mm voreingestellt ist. Deshalb werden 5 verschiedene Sicherungsschrauben zum Erfüllen der Bedürfnisse des Chirurgen geliefert. Dies ermöglicht dem Chirurgen, eine Sicherungsschraube mit der Höhe auszuwählen, die zum Minimieren der Verbiegung des Stabs benötigt wird, welche zur Ausrichtung mit den an benachbarten Wirbeln angebrachten Klammern erforderlich ist.
Direkt angrenzend an die flache Fläche der Schulter befindet sich ein allgemein zylindrischer Klammerpositionsabschnitt 60, dessen Durchmesser kleiner als der der Schulter ist, jedoch größer als der Hauptdurchmesser eines angrenzenden oberen Gewindeendes 62 ist. Ein Hohlkehlenradius 64 ist an der Verbindungsstelle des Klammerpositionsabschnitts und des oberen Gewindeendes angeordnet. Der allgemein zyindrische Klammersitzabschnitt umfasst zwei flache Abschnitte 66, die 180º voneinander angeordnet sind, welche als Positionsgeber für die untere Halbklammer wirken, um Drehung der unteren Halbklammer in bezug zu der Sicherungsschraube zu verhindern, wenn die Sicherungsschraube und Klammer zusammengebaut werden.
Die Sicherungsschraube sowie die anderen Komponenten des Wirbelsäulenfixierungssystems wird vorzugsweise aus 316 LVM-Edelstahl erzeugt, welcher elektropoliert und passiviert ist, um widerstandsfähig gegen Korrosion durch Körperfluids zu sein. Die Sicherungsschrauben liegen in verschiedenen Längen und Durchmessern vor, um den Bedarf des Chirurgen beim Anbringen des Wirbelsäulenfixierungssystems zu erfüllen.
Fig. 7 und 8 zeigen die Struktur der unteren Halbklammer 70 der Klammerbaugruppe. Die untere Halbklammer ist mit einer Öffnung 72 zur Aufnahme an dem Klammerpositionsabschnitt 60 der Sicherungsschraube 50 vorgesehen. Eine Fasenlinie 74 ist auf der unteren Oberfläche der unteren Halbklammer angeordnet. Die untere Halbklammer wird derart zusammengebaut, dass ihre Bodenfläche auf der Fläche 58 sitzt. Die Öffnung ist mit entgegengesetzten flachen Oberflächen 76 versehen, die mit den flachen Oberflächen 66 auf dem Klammerpositionsabschnitt der Sicherungsschraube ineinander greifen. Die axiale Länge der unteren Halbklammer entspricht ungefähr der axialen Länge des Klammerpositionsabschnitts. Die untere Halbklammer umfasst ferner einen Arm 78, der eine Stabaufnahmeöffnung 80 seitlich der Öffnung 72 bildet. Die Öffnung ist entlang ihrer Länge geriffelt, wie bei 82 angezeigt, für Ineinandergriff mit dem geriffelten Stab und Erfassung desselben.
Fig. 9 und 10 zeigen eine obere Halbklammer 90, die mit einer Öffnung 92 zur Aufnahme an dem oberen Gewindeende 62 der Sicherungsschraube 50 versehen ist. Die axiale Länge der oberen Halbklammer ist die gleiche wie die des oberen Gewindeendes 62 der Sicherungsschraube, so dass sich nach Zusammenbau keiner der Gewindeteile über die obere Halbklammer 90 hinaus erstreckt.
In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist der Innendurchmesser der oberen Halbklammer abgestuft. Ein unterer Abschnitt 94 weist einen solchen Durchmesser auf, dass, bei Platzierung an der Sicherungsschraube, die obere Halbklammer sicher gegen den Gewindeteil 62 der Sicherungsschraube passen wird. Ein Zwischenabschnitt 95, der an dem unteren Abschnitt anstößt, hat einen Zwischendurchmesser, der größer als der Durchmesser des unteren Abschnitts ist. Angrenzend an den Zwischenabschnitt befindet sich ein oberer Abschnitt 96, der einen größeren Durchmesser als den des Zwischenabschnitts aufweist. Der Zwischen- und der obere Abschnitt sind durch eine Fasenlinie 98 getrennt. Nach Zusammenbau nehmen der Zwischen- und der obere Abschnitt eine Hülsenmutter 130 auf (siehe Fig. 13).
Die obere Halbklammer umfasst ferner einen Arm 100, der eine Öffnung 102 seitlich der Öffnung 92 bildet. Die Öffnung ist über ihre Länge geriffelt, wie bei 104 angezeigt, für Ineinandergriff mit dem geriffelten Stab und Erfassung desselben. Nach Zusammenbau befinden sich die geriffelten Oberflächen der oberen und unteren Halbklammern in zueinander gerichtetem Verhältnis, greifen mit dem geriffelten Stab ineinander und erfassen denselben fest.
Die obere und untere Halbklammer können so variiert werden, dass der Abstand "x" von der Befestigungsstelle der Sicherungsschraube zu der Öffnung (Fig. 1) variiert werden kann. In einer bevorzugten Ausführungsform werden die oberen und unteren Halbklammern innerhalb eines Satzes von Klammern mit Armlängen "x" von etwa 6 bis etwa 12 mm, in Inkrementen von 1 mm geliefert. Deshalb sind die 7 oberen und 7 unteren Halbklammern mit unterschiedlichen Armlängen erhältlich, um die Bedürfnisse des Chirurgen zu erfüllen. Der Chirurg kann daher die Klammer auswählen, die zum Minimieren von Verbiegung des Stabs geeignet ist.
Die Fig. 11-12 zeigen alternative Ausführungsformen für die Klammerbaugruppen der vorliegenden Erfindung. Es sind obere Halbklammern 110 und 120 gezeigt, die rechtsseitig versetzt bzw. linksseitig versetzt sind. Nicht dargestellt sind passende rechtsseitig und linksseitig versetzte untere Halbklammern, obwohl durch einen Fachmann verstanden werden wird, dass solche unteren Halbklammern strukturiert wären, um mit den jeweiligen beschriebenen oberen Halbklammern ineinanderzugreifen. Da diese oberen Halbklammern Teile aufweisen, die völlig die gleichen wie vorhergehend beschriebene Teile sind (siehe Fig. 9 und 10), werden die gleichen Bezugsziffern für die gleichen Teile verwendet. Die Positionierung einer rechtsseitig versetzten Klammer ist in Fig. 4 gezeigt, befestigt an den Wirbel L4. Diese versetzten Halbklammern sind bequem zum Vermeiden von Kontakt mit Facetten der obengelegenen Wirbel, wo die geraden Halbklammern (siehe Fig. 7-10) den umgebenden Knochen der Facetten stören würden. In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfassen die rechtsseitig versetzten und linksseitig versetzen oberen Halbklammern ein Stiftraumloch 106, das mit einem an der unteren Halbklammer angeordneten Stift ineinander greift, nicht gezeigt. Der Stift und das Raumloch verhindern Drehung der oberen und unteren Halbklammern in bezug zueinander beim Zusammenbau. Beim Zusammenbau werden die unteren und oberen Halbklammern an der Sicherungsschraube angeordnet, wie oben beschrieben ist.
Diese versetzten Klammern können auch in Sätzen mit einem voreingestellten inkrementell einstellbaren Format wie oben beschrieben geliefert werden.
In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird eine Hülsenmutter 130 zum Halten der unteren und oberen Halbklammern an richtiger Stelle an der Sicherungsschraubenschulter 54 und zum Sicherstellen eines festen Angriffs an dem Stab verwendet. Die Hülsenmutter ist in Fig. 13 dargestellt. Die Hülsenmutter 130 weist eine Öffnung 132 auf, die mit einem Gewinde versehen ist, so dass sie mit dem Gewindeteil 62 der Sicherungsschraube ineinander greift.
Die Außenseite der Hülsenmutter weist unterschiedliche Durchmesser auf. An einem unteren Ende 134 der Hülsenmutter ist der Durchmesser der Hülsenmutter am kleinsten und hat solche Abmessungen, dass die Hülsenmutter in den abgestuften Bereich 94 und 95 der oberen Halbklammer passen wird. Am oberen Ende 136 der Hülsenmutter und angrenzend an den Teil 134 mit kleinem Durchmesser befindet sich ein Teil der Hülsenmutter mit großem Durchmesser. Ein Hohlkehlenradius 135 ist an der Verbindungsstelle des Teils mit kleinem Durchmesser und des Teils mit großem Durchmesser der Hülsenmutter angeordnet. Der Teil mit großem Durchmesser weist solche Abmessungen auf, dass er in den abgestuften Bereich 96 der oberen Halbklammer passen wird, wodurch die obere Halbklammer und die untere Halbklammer sicher an richtiger Stelle gehalten werden, wenn die Hülsenmutter auf die Sicherungsschraube geschraubt wird. Die abgestufte Innenseite der oberen Halbklammer ermöglicht eine Verteilung der Kraft, die durch die Hülsenmutter auf die oberen Halbklammer übertragen wird, über ein größere Fläche. Eine Fasenlinie 137 befindet sich am Boden der Hülsenmutter. Wenn die Hülsenmutter auf der Sicherungsschraube festgezogen wird, wird die Fasenlinie 137 nicht in den Hohlkehlenradius 64 der Sicherungsschraube eingreifen.
Die obere Fläche 138 der Hülsenmutter umfasst vier radiale Kerben 139, die in gleichen Abständen voneinander angeordnet sind. Die Kerben richten sich mit Zinken eines Drehers aus, nicht gezeigt. In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist der Dreher an einem Drehmomentschlüssel zum Festziehen der Hülsenmutter in der oberen Halbklammer zur Sicherstellung befestigt, dass richtiger Druck ausgeübt wird. Vorzugsweise wird die Hülsenmutter um ein Drehmoment von etwa 100 Zollpfund festgezogen. In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst der Dreher einen Mechanismus zum Halten der Hülsenmutter derart, dass ein Chirurg einfacher die Hülsenmutter an der Sicherungsschraube befestigen kann.
In Gebrauch wird die untere Halbklammer über einer Sicherungsschraube zusammengebaut, und anschließend wird, nachdem sich der Stab in Position befindet, die obere Halbklammer installiert. Die Hülsenmutter wird dann auf den oberen Gewindeendeteil der Sicherungsschraube geschraubt und nach unten unter Verwendung des Drehers festgezogen. Die Zinken des Drehers greifen in die Kerben der Hülsenmutter ein und der Dreher wird dann zum Festziehen der Hülsenmutter in die obere Halbklammer verwendet. Die Hülsenmutter ist nach Festziehen nach unten vollständig innerhalb der Öffnung 92 enthalten, wobei ein kleiner Teil der Oberkante der Wand 108 der oberen Halbklammer freigelassen wird.
Nachdem sich die Hülsenmutter an richtiger Stelle befindet, wird die freiliegende Wand 108 (siehe Fig. 10) an einem Punkt entlang ihres Umfangs umgebogen, der einer der radialen Kerben entspricht. Die Umbiegung stellt sicher, dass die Hülsenmutter fest an richtiger Stelle verriegelt wird und dass unerwünschte Drehung der Hülsenmutter verhindert wird.
In dem Falle, dass irgendeine Einstellung, und folglich Entfernung der Hülsenmutter erforderlich ist, wird die Umbiegung einfach durch Verwendung des Drehers zum Entfernen der Hülsenmutter überwunden, und die Hülsenmutter wird abgeschraubt, um die obere und untere Halbklammer freizugeben. Nachdem eine jegliche erforderliche Einstellung vorgenommen wurde, wird die Schrauben-Klammer-Baugruppe wie oben beschrieben an richtiger Stelle befestigt.
Die Fig. 14-17 zeigen eine abgewinkelte untere Klammer 140. Da die abgewinkelten unteren Halbklammern Teile aufweisen, die im wesentlichen die gleichen wie Teile der vorhergehend in den Fig. 7 und 8 beschriebenen sind, werden die gleichen Bezugsziffern für die gleichen Teile verwendet. Die abgewinkelte untere Klammer umfasst eine Öffnung 72 ohne Gewinde. Die Öffnung weist innere flache Abschnitte 76 auf, die mit flachen Abschnitten 66 an der Sicherungsschraube ineinander greifen und dadurch Drehung der unteren Klammer in bezug zu der Sicherungsschraube verhindern, wenn das Fixierungssystem zusammengebaut wird. Die untere Klammer umfasst Seitenflächen 142 und 144, die allgemein flach sind, eine gekrümmte Rückfläche 146, eine Vorderfläche 148 und eine obere und Bodenfläche 150 bzw. 152.
In der oberen Fläche 150 und zwischen der Öffnung 72 und der Vorderfläche 148 ist eine Stabaufnahmeöffnung 80 angeordnet, an der ein Stab aufgenommen wird. Die Öffnung ist vorzugsweise geriffelt, wie bei 82 angezeigt, wobei sich die Riffelungen axial von einer Seitenfläche zur anderen erstrecken, um mit Riffelungen an dem Stab ineinanderzugreifen, was ausführlich im folgenden beschrieben ist.
Die Bodenfläche 152 der unteren Klammer ist allgemein flach und stößt nach Anbau an die Sicherungsschraube an die Schulter 54 der Sicherungsschraube an, d. h. diese Fläche ist in einer Ebene ausgerichtet, die senkrecht zu der langen Achse der Sicherungsschraube ist. Die obere Fläche 150 der unteren linken Klammer ist allgemein parallel zur Bodenfläche 152. Die Öffnung 80 ist in einer Ebene ausgerichtet, die sich in einem Winkel zur Bodenfläche 152 und oberen Fläche 150 befindet. Dementsprechend ist die axiale Abmessung von dem Boden der Öffnung 80 zu der Bodenfläche entlang der Seitenfläche 142 kleiner als die axiale Abmessung von dem Boden der Öffnung 80 zu der Bodenfläche entlang der Seitenfläche 144.
Diese Geometrie platziert die Öffnung in einer geneigten Ausrichtung, die bei einem Winkel "a" in bezug zur langen Achse der Sicherungsschraube abgewinkelt ist. Der Winkel "a" (Fig. 2) ist innerhalb eines Satzes von Klammern bei inkrementellen Variationen zwischen etwa -14º bis etwa +14º in Inkrementen von 7º voreingestellt. Deshalb stehen 5 abgewinkelte untere Klammern zur Verfügung, um die Bedürfnisse des Chirurgen zu erfüllen.
Eine abgewinkelte obere Klammer 180 einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist in den Fig. 18-21 dargestellt. Die obere Klammer umfasst eine Bodenfläche 182, die ausgelegt ist, um in gegenüberliegendem Verhältnis zu der oberen Fläche 150 der unteren Klammer positioniert zu sein, Seitenflächen 194 und 186, eine gekrümmte Rückfläche 188 und eine Vorderfläche 190 und eine obere Fläche 192. Die obere Klammer umfasst eine allgemein kreisförmige Öffnung 194 ohne Gewinde, die mit der Öffnung der unteren Klammer ausgerichtet ist und beim Zusammenbau über dem Ende 62 der Sicherungsschraube angeordnet wird. In der Öffnung 194 sind keine inneren Abflachungen vorhanden.
In der Bodenfläche 182 und zwischen der Öffnung 194 und der Vorderfläche 190 ist eine Öffnung 196 angeordnet, an der ein Stab zum Einspannen aufgenommen wird. Die Öffnung 196 ist vorzugsweise geriffelt, wie bei 198 angezeigt, wobei sich die Riffelungen axial von einer Seitenfläche zur anderen erstrecken, um mit Riffelungen an den Stäben ineinanderzugreifen, wenn die Fixierungseinrichtung zusammengebaut wird.
Die obere Fläche 192 der oberen Klammer ist allgemein flach und ist in einer Ebene ausgerichtet, die senkrecht zu der langen Achse der Sicherungsschraube und allgemein parallel zu der unteren oder Bodenfläche 152 der unteren Klammer ist. Die Bodenfläche 182 der oberen linken Klammer ist so ausgerichtet, dass sie allgemein parallel zu der oberen Fläche 192 ist. Die Öffnung 196 befindet sich in einer abgewinkelten Ausrichtung für einen ineinandergreifenden Sitz mit der Öffnung 80 der unteren Klammer. Dementsprechend ist die axiale Abmessung von dem Boden der Öffnung 196 zur obere Fläche entlang der Seitenfläche 186 kleiner als die axiale Abmessung von dem Boden der Öffnung 196 zur oberen Fläche entlang der Seitenfläche 184.
Diese Geometrie platziert die Öffnung 196 praktisch in einer geneigten Ausrichtung, die bei einem Winkel "a" in bezug zur langen Achse der Sicherungsschraube abgewinkelt ist. Der Winkel "a" ist innerhalb eines Klammersatzes bei inkrementellen Variationen zwischen etwa -14º bis etwa +14º in Inkrementen von 7º voreingestellt. Folglich stehen 5 abgewinkelte untere Klammern zur Verfügung, um die Bedürfnisses des Chirurgen zu erfüllen.
Typischerweise weisen die Stäbe, die aus dem bereits beschriebenen Material hergestellt sind, einen Durchmesser von 4,5 mm auf und können in der Länge von etwa 25 mm bis mindestens etwa 100 mm variieren, wie es für den durchgeführten Fixierungsvorgang erforderlich ist. Die Außenfläche des Stabs ist über seine Länge geriffelt, sie weist zum Beispiel 28 Zähne auf, und die Riffelungen entsprechen denjenigen auf den Öffnungen der Klammern.
Anders als die untere Klammer, ist bei der oberen Klammer 180 in dieser Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in der oberen Fläche 192 eine Blindöffnung 202 vorgesehen, wobei die letztere zwischen der Öffnung 194 und dem geneigten Teil 200 der oberen Fläche angeordnet ist. In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, die im folgenden ausführlich beschrieben ist, umfasst eine Verriegelungsbaugruppe eine Gegenmutter 220, wobei ein Verschlussdorn 222 einer Gegenmutter in der Öffnung 202 aufgenommen wird. Wie an einer abgewinkelten oberen Klammer gezeigt ist, ist in Fig. 22 die Gegenmutter 220 ein getrenntes Element, das zwischen der oberen Klammer 180 und der Mutter 224 eingebaut ist (siehe Fig. 1, 2 und 22).
Bei dem Zusammenbauvorgang wird ein Dorn 222 der Gegenmutter in die Blindöffnung verformt, die Mutter 224 wird über das entfernte Ende der Sicherungsschraube geschraubt und festgezogen, und die verbleibenden Dorne 226 werden verformt, um die Seiten der Mutter zu ergreifen. Der Dorn 222 befestigt die Gegenmutter 220 wirksam an der oberen Klammer. Wenn die Dorne 224 nach oben verformt werden, verriegeln sie die Mutter an richtiger Stelle und verhindern ihre Lockerung nach Installierung.
Die Sätze von Wirbelsäulenklammer-Schraubenbaugruppen der vorliegenden Erfindung ermöglichen drei Einstellungsbereiche: an der Sicherungsschraube "y"; an den Klammerarmen "x" und an der Stabaufnahmeöffnung "a". In einer bevorzugten Ausführungsform werden die Klammern und Schrauben mit 5 unterschiedlichen Sicherungsschraubenlängeneinstellungen, 7 unterschiedlichen Klammerarmeinstellungen und 5 unterschiedlichen Stabaufnahmeöffnungseinstellungen geliefert. Deshalb gibt es in dieser Ausführungsform insgesamt 35 einzelne Klammern, die jede der verschiedenen inkrementellen Einstellungen des Klammerarms und der Stabaufnahmeöffnung enthalten. Jede dieser 35 Klammern kann mit den S verschiedenen inkrementellen Einstellungen an der Sicherungsschraube verwendet werden, um dem Chirurgen insgesamt 175 mögliche Kombinationen verfügbar zu machen.
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die speziellen gezeigten Auslegungen begrenzt. Deshalb soll die vorliegende Erfindung nicht auf die hier oben beschriebenen Arbeitsausführungsformen begrenzt sein. Der Umfang der Erfindung ist in den folgenden Patentansprüche definiert.

Claims

1. Wirbelsäulenfixierungssystem, das eine Anzahl von Klammern (70, 90) jeweils ausgelegt, um in Gebrauch einen Wirbelsäulenstab (12) aufzunehmen und in verteilten Abständen über seine Länge an den Wirbelsäulenstab (12) geklammert zu werden, und ein Sortiment von Sicherungsschrauben (50) unterschiedlicher Größen zum Befestigen der Klammern (70, 90) am Wirbelknochen der Wirbelsäule, wobei jede Schraube (50) ein erstes Ende (52) zum Befestigen der Sicherungsschraube (50) am Wirbelknochen und ein zweites Ende (62) entgegengesetzt dem ersten Ende aufweist, an dem eine Klammer (70, 90) befestigt ist, und eine Befestigungseinrichtung (224) zum Befestigen der Klammer an einer Sicherungsschraube umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass jede Sicherungsschraube (50) weiter aufweist:

eine Schulter (54), die zwischen dem ersten und zweiten Ende angeordnet ist, wobei die Schulter eine zu dem ersten Ende der Sicherungsschraube gerichtete erste Fläche (56) und eine zu dem zweiten Ende der Sicherungsschraube gerichtete zweite Fläche (58) definiert, und die Schulter eine Schulterhöhe (y) zwischen der ersten und zweiten Fläche definiert, und wobei das Sortiment von Sicherungsschrauben Sicherungsschrauben mit verschiedenen Schulterhöhen enthält;

wobei jede Klammer (70, 90) umfasst:

eine erste Klammerhälfte (70); und

eine zweite Klammerhälfte (90), wobei jede Klammerhälfte eine Sicherungsschraubenöffnung (72) zum Aufnehmen des zweiten Endes einer der Anzahl von Sicherungsschrauben umfasst, die erste und zweite Klammerhälfte zusammen eine Staböffnung (80) zum Aufnehmen eines Wirbelsäulenstabs begrenzen, die Staböffnung einen Stabwinkel (a) von einer Ebene senkrecht zu einer Längsachse der Sicherungsschraubenöffnung definiert, und jede Klammerhälfte weiter eine Armlänge (x) zwischen der Längsachse der Sicherungsschraubenöffnung und einer Längsachse der Staböffnung definiert, wobei jedes der genannten Befestigungsmittel zum Festklammern eines Wirbelsäulenstabs (12) innerhalb der Staböffnung (80) einer jeweiligen Klammer (70, 90) dient; und

wobei das System ein Sortiment von Klammern mit verschiedenen Stabwinkeln und verschiedenen Armlängen umfasst.

2. Wirbelsäulenfixierungssystem nach Anspruch 1, bei dem die Stabwinkel für das Klammersortiment von etwa -14º bis etwa +14º variieren.

3. Wirbelsäulenfixierungssystem nach Anspruch 2, bei dem die Stabwinkel für das Klammersortiment in Inkrementen von etwa 7º variieren.

4. Wirbelsäulenfixierungssystem nach Anspruch 1, bei dem die Armlängen für das Klammersortiment von etwa 6 mm bis etwa 12 mm variieren.

5. Wirbelsäulenfixierungssystem nach Anspruch 4, bei dem die Armlängen für das Klammersortiment in Inkrementen von etwa 1 mm variieren.

6. Wirbelsäulenfixierungssystem nach Anspruch 1, bei dem die Schulterhöhen für das Sortiment von Sicherungsschrauben von etwa 0,25 mm bis etwa 8,25 mm variieren.

7. Wirbelsäulenfixierungssystem nach Anspruch 6, bei dem die Schulterhöhen für das Sortiment von Sicherungsschrauben in Inkrementen von etwa 2 mm variieren.

8. Wirbelsäulenfixierungssystem nach Anspruch 1, bei dem das zweite Ende jeder Sicherungsschraube weiter ein Außengewinde (62) aufweist und jede Befestigungseinrichtung eine Schraubenmutter (224) umfasst, die auf das zweite Ende einer Sicherungsschraube zum Befestigen einer Klammer an der Sicherungsschraube und zum Festklammern eines Wirbelsäulenstabs innerhalb der Staböffnung der Klammer geschraubt werden kann.

9. Wirbelsäulenfixierungssystem nach Anspruch 8, bei dem für das Klammersortiment die Stabwinkel für das Klammersortiment von etwa -14º bis etwa +14º variieren, die Armlängen für das Klammersortiment von etwa 6 mm bis etwa 12 mm variieren und die Schulterhöhen für das Sortiment von Sicherungsschrauben von etwa 6 mm bis etwa 12 mm variieren.

10. Wirbelsäulenfixierungssystem nach Anspruch 9, bei dem die Stabwinkel für das Klammersortiment in Inkrementen von etwa 7º variieren, die Armlängen für das Klammersortiment in Inkrementen von etwa 1 mm variieren und die Schulterhöhen für das Sortiment von Sicherungsschrauben in Inkrementen von etwa 2 mm variieren.