DE102012202797A1

DE102012202797A1 - Dynamisches Bewegungselement eines Wirbelsäulenimplantatsystems und Wirbelsäulenimplantatsystem

Info

Publication number: DE102012202797A1
Application number: DE102012202797A
Authority: DE
Inventors: Armin Studer
Original assignee: NGMedical GmbH
Current assignee: NGMedical GmbH
Priority date: 2011-07-12
Filing date: 2012-02-23
Publication date: 2013-02-14
Anticipated expiration: 2032-02-24
Also published as: WO2013007581A1; DE102012202797B4

Abstract

Die Erfindung betrifft ein dynamisches Bewegungselement eines Wirbelsäulenimplantates, wobei das Bewegungselement hohlzylindrisch ausgebildet ist und einen durchgehend gleichen Durchmesser aufweist. Erfindungsgemäß besteht das Bewegungselement aus geschlossenen, zueinander beweglichen, geflechtlosen Umfangssegmenten, welche sowohl eine Extension, Flexion, Torsion und laterale Bewegung des Bewegungselementes ermöglichen.

Description

Die Erfindung betrifft ein dynamisches Bewegungselement eines Wirbelsäulenimplantatsystems, wobei das Bewegungselement hohlzylindrisch ausgebildet ist gemäß der unabhängigen Patentansprüche 1 und 5 sowie ein Wirbelsäulenimplantatsystem, welches mindestens ein dynamisches Bewegungselement umfasst, gemäß Patentanspruch 13.
Rückenleiden und operativ zu behebende Wirbelsäulenschäden nehmen in den vergangenen Jahren stetig zu. In Folge dessen existieren zahlreiche Operationsmethoden und Implantatvariationen um beispielsweise Bandscheibenvorfälle zu behandeln.
In der EP 2 243 438 A1 wird ein flexibler spinaler Gelenkstab beschrieben, welcher im Wesentlichen aus einer Stange besteht, welcher in einem Führungsschaft gleitend gelagert ist. Es wird beschrieben, dass dieser Gelenkstab aus Materialien wie beispielsweise Metallen, Polymeren oder Keramiken hergestellt sein kann. Bei der Verwendung von Metallen oder Keramiken kann nicht davon ausgegangen werden, dass der Gelenkstab großen Biegungen stand hält. Kommen hingegen Polymere zum Einsatz steht die Stabilität und Druckfestigkeit des Implantatsystems in Frage.
Aus der WO 2008/100590 A1 ist ein Wirbelsäulenimplantat bekannt, welches wie beispielhaft abgebildet aus sechs Pedikelschrauben und zwei stangenförmigen Komponenten besteht. In die stangenförmigen Komponenten sind Spalten eingebracht, welche sich helixförmig um die stangenförmige Komponenten winden.
Aufgrund der wellenförmigen und Hinterschneidungen aufweisenden Formgebung der Spalten ist es nicht möglich die stangenförmigen Komponenten beliebig in Längsrichtung zu expandieren.
Gemäß neuesten Erkenntnissen ist es jedoch bzgl. der Bewegungsfreiheit der Patienten von essentiellem Vorteil, wenn die stangenförmigen Komponenten eine Expansion in Längsrichtung bzw. Flexion und Extension sowie laterale Biegung und Torsion ermöglichen können.
In der WO 2008/100590 A1 ist des Weiteren eine stangenförmige Komponente beschrieben, welche lediglich einen geradlinigen Spalt in Helixform zeigt, also keine Bogen- oder S-Form aufweist. Derartige Komponenten können zwar in Längsrichtung gezogen werden, dies geht jedoch immer mit einer signifikanten Verringerung des Querschnittes der stangenförmigen Komponente einher. Sofern sich in der stangenförmigen Komponente weitere Bauteile befinden, kann dies zu einer Quetschung der Bauteile bzw. zu einem Verhaken mit den Bauteilen führen, sodass für den Patienten keine gleichmäßige und ausreichende Beugung bzw. Streckung der Wirbelsäule möglich ist.
Derzeit sind keine derartigen Implantate bekannt, welche sowohl Extension, also auch Flexion und Torsion und lateral Biegung bei ausreichender Stabilität und Druckfestigkeit des Implantates ermöglichen.
Aus dem Vorgenannten ist es daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein weiterentwickeltes Bewegungselement anzugeben, mit welchem für den Patienten eine verbesserte und ausreichende Extension, Flexion und Torsion der Wirbelsäule möglich ist. Des Weiteren ist ein verbessertes Wirbelsäulenimplantat anzugeben, mit welchem eine einfache Verbindung des Bewegungselementes mit Knochen-, bzw. Pedikelschrauben oder anderen Verankerungselementes zum Beispiel über die Lamina ermöglicht wird.
Die Lösung der Aufgabe erfolgt durch ein dynamisches Bewegungselement eines Wirbelsäulenimplantatsystems, wobei das Bewegungselement hohlzylindrisch ausgebildet ist, gemäß der Merkmalskombinationen der Patentansprüche 1 und 5, sowie durch ein Wirbelsäulenimplantatsystem umfassend mindestens ein Bewegungselement, gemäß Merkmalskombination des Patentanspruches 13, wobei die jeweiligen Unteransprüche mindestens zweckmäßige Ausgestaltungen und Weiterbildungen darstellen.
Erfindungsgemäß ist ein dynamisches Bewegungselement eines Wirbelsäulenimplantates vorgesehen, wobei das Bewegungselement hohlzylindrisch ausgebildet ist und beispielsweise einen durchgehend gleichen Durchmesser aufweist und erfindungsgemäß eine Helix mit Ausnehmungen aufweist, welche kolben-zylinderartig ausgebildet sind, sodass ineinandergreifende Kolben und Zylinder geformt sind und die Kolben T-förmig ausgebildet sind und die Zylinder Anschlagelemente aufweisen.
In dem beschriebenen Ausführungsfall hat das Bewegungselement eine durchgehende oder unterbrochene Ausnehmung, welche sich in Form einer Kurve mit gleicher Steigung um die Mantelfläche des Bewegungselementes windet. Das Bewegungselement besteht aus einem kreiszylindrischen oder prismenförmigen hohlzylindrischen Grundkörper dessen Grundfläche variabel gestaltet werden kann. Die Ausnehmung bzw. der Spalt ist derartig in den Grundkörper eingebracht, sodass Zylinder und Kolben entstehen, wobei die Kolben im Wesentlichen eine T-Form aufweisen. D. h. an einem vertikalen Teil ist ein horizontaler Teil angebracht, sodass grob eine T-Form zu erkennen ist.
Der horizontale Teil ist nicht in jedem Fall senkrecht auf dem vertikalen Teil angebracht. Vielmehr weisen die in eine Richtung weisenden Kolben eine senkrechte Ausrichtung des horizontalen und vertikalen T-Teils auf, wohingegen die in entgegen gesetzte Richtung weisenden Kolben einen schrägen horizontalen Teil aufweisen.
Tatsächlich weicht der Anbringungswinkel dieser schrägen horizontalen Teile um eine Gradzahl, welcher zwischen 0,5–70° liegt, vom senkrechten Winkel ab. Der Abweichungswinkel ist in erster Linie von der Steigung der Helix abhängig.
Bei Verwendung eines flachen blechartigen Grundkörpers sind die Kolben und Zylinder somit ebenfalls flach ausgeführt. Die Kolben sind im Wesentlichen T-förmig ausgebildet und schlagen mit dem oberen horizontalen Teil der T-Form am Boden des gegenüberliegend ausgebildeten Zylinders an. Aufgrund der T-Form der Kolbens und der beiden über den vertikalen Teil der T-Form seitlich hinausragenden horizontalen Teilbereiche werden zwei Anschlagelement gebildet, welche beim Herausführen des Kolbens aus dem Zylinder an zwei korrespondierenden Anschlagelementen des Zylinders anschlagen und somit ein Herausrutschen des Kolbens verhindern.
Im zusammen geschobenen Zustand des Bewegungselementes, d. h. dass auf beide Stirnseite des Bewegungselementes zueinander gerichtete Kräfte aufgebracht sind, ist ersichtlich, dass zwischen der Unterkante der seitlich hinaus ragenden Horizontalteilen des T-förmigen Kolbens und der Oberkante der Anschlagelemente des Zylinders eine Aussparung bzw. ein Spalt befindlich ist, sodass die Kolben in den Zylindern in Längsrichtung verschoben werden können. Auch zwischen den Seitenkanten des vertikalen Teils des T-förmigen Kolbens und den nach Innen gerichteten Seitenkanten des Zylinders kann ein Spaltmaß vorgesehen sein, welches eine seitliche Bewegung bzw. eine Torsion des Kolbens im Zylinder ermöglicht. Die Spaltmaße können abhängig vom jeweiligen Anwendungsfall gewählt sein, sodass beispielsweise bei männlichen und weiblichen bzw. großen und kleinen Patienten unterschiedliche Bewegungen möglich sind.
Sowohl die Kanten der Zylinder als auch die Kanten der Kolben können abgerundet ausgeführt sein, um ein mögliches Verkanten des Kolbens im Zylinder zu vermeiden. Die Abrundung der Kolben und der Zylinder kann so weit führen, dass ein Ω-förmiger Kolben und ein Zylinder mit komplementärer Ω-Form entstehen. Des Weiteren ist es denkbar, den horizontalen Teil des T-förmigen Kolbens geschwungen auszubilden, wobei die zugehörige Zylinderaussparung ebenfalls geschwungen ausgebildet ist.
Aufgrund der gewählten Geometrie der Zylinder und Kolben kann der maximalst mögliche Beugungs- und Flexionswinkel eingestellt werden, sowie die Bewegung in Längsrichtung des Bewegungselementes limitiert werden. Außerdem kann aufgrund der gewählten Geometrie der Zylinder und Kolben das Bewegungselement bei der Bewegung auf Block gehen, sodass große Kräfte übertragen werden können. Neben der T-förmigen Ausbildung der Zylinder und Kolben ist z. B. eine schwalbenschwanzförmige Ausgestaltung denkbar. Des Weiteren ist es möglich, unterschiedliche Kolbenformen bzgl. des Bewegungselementes zu verwenden. In abwechselnder Anordnung können z. B. T-förmige und schwalbenschwanzförmige Kolben ausgeformt werden.
Das Bewegungselement bzw. der Grundkörper des Bewegungselementes, in welchen die Helixausnehmung eingebracht wird, kann aus Polymer-, Metall-, oder Keramikmaterial hergestellt sein. Vorzugsweise besteht das Bewegungselement aus Titan- oder Titanlegierungsmaterial in welches mittels Laserschnittverfahren die Ausnehmung in Zylinder- und Kolbenform eingebracht wird.
Es kann vorgesehen sein, dass das Bewegungselement an die Anatomie der Wirbelsäule derart angepasst wird, dass das Bewegungselement für die linke bzw. rechte Wirbelsäulenseite unterschiedliche Geometrien, Spaltmaße etc. aufweisen.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung besteht das Bewegungselement aus geschlossenen, zueinander beweglichen, maschenlosen Umfangssegmenten, welche sowohl eine Extension, Flexion und Torsion und laterale Biegung des Bewegungselementes ermöglichen, bzw. ist aus derartigen Umfangssegmenten gebildet.
Das Bewegungselement besteht also aus einzelnen Teilsegmenten, welche in Gesamtheit und auf Grund ihres Zusammenwirkens das Bewegungselement ergeben. Das Bewegungselement ist hohlzylindrisch ausgebildet, wobei die Grundfläche des Hohlzylinders variabel gestaltet sein kann. Es kommen sowohl runde, halbrunde, elliptische und vieleckige Grundflächen in Frage, sodass das Bewegungselement beispielsweise die Form eines Kreiszylinders oder eines Prismas besitzt.
Das Bewegungselement kann einen durchgehend gleichen Durchmesser aufweisen, wobei hierbei der Durchmesser gemeint ist, welcher durch die Teilsegmente bzw. die Umfangssegmente gebildet ist. Das Bewegungselement kann noch weitere Segmente oder Bauteile aufweisen, welche jedoch nicht für die zu erreichende Extension, Flexion und Torsion verantwortlich sind und daher nicht zum Durchmesser des Bewegungselements zu zählen sind.
Das Bewegungselement weist mindestens zwei geschlossene, zueinander bewegliche Umfangssegmente auf, wobei als geschlossene Umfangssegmente derartige Segmente zu verstehen sind, welche erkennbar baulich abgetrennt ein Einzelsegment bilden, welche nicht Teil eines benachbart angeordneten weiteren Einzelsegmentes sind. Die Masche eines Gittersystems kann beispielsweise nicht als Umfangssegment bezeichnet werden, da eine Masche immer Teil einer benachbarten Masche ist. Daher sind die Umfangssegmente explizit maschenlos, also nicht im Gesamten (alle Umfangssegmente) in Form eines Gitters oder Geflechtes gebildet.
In einer Ausführungsform der Erfindung können die Umfangssegmente als Wellenfeder bzw. wellenfederartig ausgebildet sein. Mehrere über- und nebeneinander angeordnete Wellenfedern ergeben das dynamische Bewegungselement. Beispielsweise ist es denkbar fünf Wellenfedern übereinander bzw. gestapelt anzuordnen, wobei das Bewegungselement insgesamt aus drei derartiger Wellenfederstapel bestehen kann. Eine Wellenfeder besteht aus zwei gebogenen unter Spannung stehenden Stegen, deren Längenmaß vorzugweise größer als das Breitenmaß ist. Diese beiden Stege sind an den beiden Enden der Längsseiten miteinander verbunden und bilden somit die Wellenfeder. Des Weiteren ist es denkbar, die Wellenfeder mit erkennbarer S-Form zu bilden, bzw. die beiden Stege in der Mitte der Längsseite mit einer Knickung zu versehen.
Mehrere übereinander angeordnete Wellenfedern ergeben einen Wellenfederstapel, welcher sowohl auseinandergezogen als auch zusammengedrückt werden kann. Die gestapelten Wellenfedern können punktuell oder flächig miteinander form- oder stoffschlüssig verbunden sein oder in Verbindung stehend geformt sein, wobei die Verbindung vorzugweise mittig der Längsseite erfolgt. Werden mehrere Wellenfederstapel miteinander verbunden bzw. sind mehrere Wellenfederstapel in Verbindung zueinander ausgebildet, wird eine vieleckige Grundform des hohlzylindrischen Bewegungselementes gebildet.
Die Wellenfedern können aus Polymer-, Metall-, oder Keramikmaterial gebildet sein. Außerdem ist es denkbar, mehrere Wellenfedern eines Bewegungselementes aus unterschiedlichen Materialien zu bilden. Vorzugsweise bestehen die Wellenfedern aus Titan- oder Titanlegierungsmaterial und werden aus einer Grundform beispielsweise lasergeschnitten.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung sind die Umfangssegmente kolben-zylinderartig mit ineinandergreifenden Zylindern und Kolben ausgebildet.
Hierbei sind in einen im Wesentlichen ringförmigen, elliptischen oder prismischen Grundkörper sowohl Kolben als auch Zylinder eingearbeitet. Bei Verwendung eines flachen blechartigen Grundkörpers sind die Kolben und Zylinder somit ebenfalls flach ausgeführt. Die in einer Umfangsreihe ausgebildeten Kolben sind mittels Aussparung voneinander beabstandet, wobei diese Aussparungen zugleich Zylinder bilden, in welche wiederum die Kolben eines weiteren Umfangssegmentes eingreifen.
Die Kolben sind im Wesentlichen T-förmig ausgebildet und schlagen mit dem oberen horizontalen Teil der T-Form am Boden des gegenüberliegend auf einem anderen Umfangssegment ausgebildeten Zylinders an. Aufgrund der T-Form der Kolbens und der beiden über den vertikalen Teil der T-Form seitlich hinausragenden horizontalen Teilbereiche werden zwei Anschlagelement gebildet, welche beim Herausführen des Kolbens aus dem Zylinder an zwei korrespondierenden Anschlagelementen des Zylinders anschlagen und somit ein Herausrutschen des Kolbens verhindern. Es sei darauf hingewiesen, dass der vertikale und horizontale Teil nicht mathematisch betrachtet senkrecht aufeinander stehen müssen. Vielmehr ist es denkbar, dass der horizontale Teil des Kolbens in einem von 90° abweichenden Winkel gegenüber des vertikalen Teils der T-Form angebracht ist.
Allgemein weisen der Kolben und der Zylinder des Bewegungselementes eine derartige Grundform und derartige Abmaße sowie zwischen dem Kolben und dem Zylinder bestehende Spaltmaße auf, dass die Bewegung in Flexion und Extension sowie lateral und Torsion begrenzt werden kann. Die Begrenzung erfolgt in derartigem Maße, dass der Hohlzylinder bzw. das Bewegungselement in der Bewegung auf Block gehen kann, sodass große Kräfte übertragen werden können. Neben der T-förmigen Ausbildung der Zylinder und Kolben ist z. B. eine schwalbenschwanzförmige Ausgestaltung denkbar. Auch die Verwendung unterschiedlicher Zylinder- und Kolbenformen in einem Bewegungselement ist möglich.
Sowohl die Kanten der Zylinder als auch die Kanten der Kolben können abgerundet ausgeführt sein, um ein mögliches Verkanten des Kolbens im Zylinder zu vermeiden. Die Abrundung der Kolben und der Zylinder kann so weit führen, dass ein Ω-förmiger Kolben und ein Zylinder mit komplementärer Ω-Form entstehen. Des Weiteren ist es denkbar, den horizontalen Teil des T-förmigen Kolbens geschwungen auszubilden, wobei die zugehörige Zylinderaussparung ebenfalls geschwungen ausgebildet ist.
Es sind mindestens zwei Umfangssegmente vorgesehen, welche zusammen das Bewegungselement bilden. Zwei Umfangssegmente weisen jeweils zur Stirnseite bzw. Grundseite des Hohlzylinders des Bewegungselementes hin gerichtete Abschlusskante auf, welche mit keinem Kolben bzw. Zylinder versehen ist. Auf der zur Abschlusskante gegenüberliegenden Seite des Umfangssegmentes ist eine Reihe von Kolben und Zylindern ausgebildet. Zwei derartige Umfangssegmente reichen bereits zur Bildung eines Bewegungselementes aus. Vorzugsweise sind jedoch mindestens drei Umfangssegmente vorgesehen, wobei das zwischen den mit Abschlusskanten versehenen Umfangssegmenten gelegene mittlere Umfangssegment auf beiden gegenüberliegenden Seiten Zylinder und Kolben aufweist, sodass alle drei Umfangssegmente ineinander greifen können.
Die Umfangssegmente hängen kettenartig ineinander, wobei im zusammengeschobenen Zustand der Umfangssegmente, d. h. dass auf beide Stirnseite des Bewegungselementes zueinander gerichtete Kräfte aufgebracht sind, ersichtlich ist, dass zwischen der Unterkante der seitlich hinaus ragenden Horizontalteilen des T-förmigen Kolbens und der Oberkante der Anschlagelemente des Zylinders eine Aussparung bzw. ein Spalt befindlich ist, sodass die Kolben in den Zylindern in Längsrichtung verschoben werden können. Auch zwischen den Seitenkanten des vertikalen Teils des T-förmigen Kolbens und den nach Innen gerichteten Seitenkanten des Zylinders kann ein Spaltmaß vorgesehen sein, welches eine seitliche Bewegung bzw. eine Torsion und eine laterale Biegung des Kolbens im Zylinder ermöglicht. Die Spaltmaße können abhängig vom jeweiligen Anwendungsfall gewählt sein, sodass beispielsweise bei männlichen und weiblichen bzw. großen und kleinen Patienten unterschiedliche Bewegungen möglich sind.
Aufgrund der gewählten Geometrie der Zylinder und Kolben kann der maximalst mögliche Beugungs- und Flexionswinkel eingestellt werden, sowie die Bewegung in Längsrichtung des Bewegungselementes limitiert werden. Außerdem kann aufgrund der gewählten Geometrie der Zylinder und Kolben das Bewegungselement bei der Bewegung auf Block gehen, sodass große Kräfte übertragen werden können. Auf Block gehen betrifft in diesem Fall den vollständig zusammen geschobenen bzw. gedrückten Zustand des Bewegungselementes.
Die Umfangssegmente können aus Polymer-, Metall-, oder Keramikmaterial gebildet sein. Außerdem ist es denkbar ein oder mehrere Umfangssegment(e) mit Zylinder- und Kolbenausbildungen aus unterschiedlichen Materialien zu bilden. Vorzugsweise bestehen die Umfangssegmente aus Titan- oder Titanlegierungsmaterial und werden aus einer Grundform beispielsweise lasergeschnitten.
Die Abmaße der Zylinder und Kolben eines Umfangssegmentes können unterschiedlich ausgebildet sein, sodass beispielsweise zwischen zwei T-förmigen Kolben mit einem breiten vertikalen Teil und einem schmalem langen horizontalen Teil ein Zylinder mit schmalen vertikalen Teil und einem kurzen horizontalen befindlich ist. Die Abmaße des korrespondierenden, auf dem benachbarten Umfangssegment befindlichen Kolbens bzw. des Zylinders müssen dabei entsprechend übereinstimmend gewählt werden, sodass Kolben und Zylinder ineinandergreifen können.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umschließt das Bewegungselement ein Dämpfungselement, wobei dies für alle Bewegungselemente gelten kann, also das Bewegungselement mit wellenfederartigen oder kolben-zylinderartigen Umfangssegmente und das Bewegungselement mit Helixausnehmung. Da das Bewegungselement hohlzylindrisch ausgeführt ist, kann das Dämpfungselement in den zylindrischen Hohlraum des Bewegungselementes geschoben bzw. gegeben werden.
Die Form des Dämpfungselementes ist an die Grundform des Bewegungselementes angepasst. Bei kreiszylindrischen Bewegungselementen ist daher ein ebenfalls kreiszylindrisches Dämpfungselement zu verwenden. Der Durchmesser des Dämpfungselements wird derart gewählt, dass zwischen dem Bewegungselement und dem Dämpfungselement ein Spalt verbleibt, sodass die Bewegungsmöglichkeiten (Extension/Flexion/Torsion/laterale Biegung) des Bewegungselementes nicht eingeschränkt werden. Es sind jedoch auch andere Grundformen bzgl. des Dämpfungselementes wie z. B. elliptische und vieleckige Formen denkbar.
Das Dämpfungselement kann beispielsweise aus einer Feder bestehen, welche vorzugsweise metallisch ist. Besonders bevorzugt ist ein Dämpfungselement aus Elastomer und insbesondere aus Polycarbonaturethan (PCU).
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist das Dämpfungselement die Gestalt eines Wellenpuffers auf, wobei dies so zu verstehen ist, dass in das Dämpfungselement Rillen eingeformt sind. Es kann zum einen vorgesehen sein, dass die Rillen einzeln ausgeführt sind. Zum anderen ist es möglich die Rillen helixartig aneinandergeformt auszubilden. Die rillen- bzw. nutförmigen Ausnehmungen tragen zu einer guten Elastizität des Dämpfungselementes und besonders guten Bewegungsmöglichkeiten bzgl. Extension, Flexion, Torsion und laterale Biegung bei.
Bei einer Extension des mit einem Dämpfungselement versehenen Bewegungselementes erfolgt eine Dämpfung auf Grund des vorzugsweise zum Einsatz kommenden Polycarbonaturethan-Dämpfers. Die Flexion erfolgt aufgrund des vorzugsweise aus Titan bestehenden Bewegungselementes.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das Bewegungselement teilweise oder vollständig auf der äußeren Umfangsseite von einem Elastomer umgeben, sodass kein Gewebe in das dynamische Bewegungselement einwachsen kann.
Die vorliegende Erfindung betrifft des Weiteren ein Wirbelsäulenimplantat, welches unter anderem ein erfindungsgemäßes Bewegungselement umfasst. Bekanntermaßen wirkt ein Bewegungselement zwischen zwei Knochenverankerungselementen wie beispielsweise Knochenschrauben bzw. Pedikelschrauben, welche in die vom Operateur ausgewählten Pedikel bzw. Wirbelkörper eingebracht werden.
Es ist des Weiteren möglich, das Bewegungselement über Haken an der Lamina anzubringen. Auch die Fixierung in der Nähe der Bandscheibe als anterior ist über Wirbelkörperschrauben denkbar.
Um eine Verbindung des Bewegungselementes mit einem Knochenverankerungselement herstellen zu können, muss das Bewegungselement einen Angriffspunkt zur Verbindung mit dem Knochenverankerungselement aufweisen bzw. an das Bewegungselement ein derartiger Angriffspunkt angebracht werden. Hierzu ist an mindestens einem Ende des Bewegungselementes ein stabförmiges Element vorgesehen, wobei das Bewegungselement an diesem mindestens einem Ende eine Klemmhülse aufweist, in welche das stabförmige Element schiebbar ist, wobei das stabförmige Element mit einem Klemmring gesichert ist.
Als Ende des Bewegungselementes wird in diesem Fall eines der Längsenden des Bewegungselementes bezeichnet. Eines der Enden besitzt eine Klemmhülse, welches im Wesentlichen hohlzylindrisch mit einer Bodenfläche ausgeführt ist. Der Boden der hohlzylindrischen Klemmhülse ist vorzugsweise im Inneren des Bewegungselementes befindlich, sodass die Öffnung der hohlzylindrischen Klemmhülse von der radialen und lateralen Mitte des Bewegungselementes nach Außen gerichtet ist. Die Geometrie der hohlzylindrischen Klemmhülse ist an die Geometrie des Innendurchmessers des Bewegungselementes angepasst, sodass bei einem kreiszylindrischen Bewegungselement mit kreisrunder Grundform die Klemmhülse ebenfalls eine kreisrunde Grundfläche aufweist.
Der Boden der hohlzylindrischen Klemmhülse kann mit dem Dämpfungselement in Kontakt stehen. Dies kann durch eine stoffschlüssige Verbindung, wie z. B. eine Klebestelle erfolgen. Des Weiteren kann vorgesehen sein, dass die Klemmhülse derartige Durchmessermaße aufweist, sodass die Hülse mit der Innenwand des Bewegungselements eine klemmende Verbindung eingeht, sodass die Hülse nach dem Einbringen in das Bewegungselement nicht mehr verschoben werden kann.
Vorzugsweise weist die Klemmhülse an ihrer Öffnungseite eine Umrandung auf, sodass die Klemmhülse nicht weiter in das Innere des Bewegungselementes rutschen kann. Auch eine Schlitzung der Klemmhülse in Längsrichtung kann vorgesehen sein.
Im Inneren der Klemmhülse kann ein Innengewinde vorgesehen sein, welches vorzugsweise in Bereich der Öffnungsseite befindlich ist. Das stabförmige Element hat in diesem Fall an seinem Ende, welches in die Klemmhülse geführt wird, ein komplementäres Außengewinde, sodass das stabförmige Element in die Klemmhülse geschraubt wird.
Im Inneren der Klemmhülse können des Weiteren Widerhaken bzw. als Widerhaken wirkende Vorsprünge vorgesehen sein, sodass das stabförmige Element in der Klemmhülse verrastet werden kann.
Ein über das stabförmige Element geschobener Klemmring hat einen im Vergleich zum Außendurchmesser des Bewegungselements bzw. Außendurchmesser der Klemmhülse größeren Innendurchmesser. Der Klemmring wird über das Ende des Bewegungselements und über die Klemmhülse geschoben. In einer bevorzugten Ausführungsform weist der Klemmring ein Innengewinde auf, sodass der Klemmring über das Bewegungselement oder über die Klemmhülse geschraubt werden kann. Hierzu weist die Klemmhülse und/oder das Bewegungselement ein zum Innengewinde des Klemmringes korrespondierendes Außengewinde auf. Mit Hilfe des Klemmringes werden die Klemmhülse und das darin verankerte stabförmige Element zusätzlich gesichert, wobei der Klemmring für eine feste Verbindung des stabförmigen Elements über die Klemmhülse wirkend mit dem Bewegungselement sorgt. Zusätzlich können Verklebungen vorgesehen sein. Außerdem können am Klemmring Löcher bzw. Ausnehmungen vorgesehen sein, welche zur besseren Handhabung mit chirurgischen Instrumenten beitragen. In die Löcher bzw. Ausnehmungen können Spitzen oder andersartige Angriffsflächen von chirurgischen Instrumenten einreifen.
Das stabförmige Element kann des Weiteren form- und/oder stoffschlüssig an dem Bewegungselement angebracht bzw. angeformt sein. Hierzu weist ein Längsende des Bewegungselementes eine stirnseitige Abschlussplatte auf, an welches das stabförmige Element angebracht oder angeformt sein kann. Angeformt bedeutet in diesem Fall, dass das Bewegungselement, die stirnseitige Abschlussplatte und das stabförmige Element aus einem Material bestehen und bei der Herstellung „aus einem Guss” gefertigt werden.
Vorzugsweise weist ein Bewegungselement an einem Ende ein stoffschlüssig angebrachtes/angeformtes stabförmiges Element auf und am gegenüberliegenden Ende ein mittels Klemmhülse und Klemmring fixiertes stabförmiges Element auf. Nach dem Einbringen der Knochenverankerungselemente in die Pedikel bzw. Wirbelkörper, können die stabförmigen Elemente somit in Aufnahmen der beispielhaften Pedikelschrauben gefädelt und mittels Klemmelementen fixiert werden.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand eines Ausführungsbeispieles unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert.
Hierbei zeigen:
1 ein erfindungsgemäßes Bewegungselement mit wellenfederartigen Umgangsegmenten,
2 ein erfindungsgemäßes Bewegungselement mit kolben-zylinderartigen Umfangssegmenten,
3 ein erfindungsgemäßes Bewegungselement mit einer Helixausnehmung, wobei die Ausnehmung kolben-zylinderartig ist,
4 eine Schnittdarstellung eines erfindungsgemäßen Bewegungselementes mit zu verbindenden stabförmigen Elementen und
5 eine Darstellung des erfindungsgemäßen Bewegungselementes im implantierten Zustand und
6 ein erfindungsgemäßes Bewegungselement mit einer Helixausnehmung, wobei die Ausnehmung kolbenzylinderartig ist und die Kanten der Ausnehmung abgerundet sind,
7 eine Detaildarstellung abgerundeter Kolben bzw. Zylinder und
8 eine Ausführungsform eines Dämpfungselementes.
In 1 wird ein erfindungsgemäßes Bewegungselement 1 mit wellenfederartigen Umfangssegmenten 2 dargestellt. Das Bewegungselement 1 ist hohlzylindrisch ausgebildet und weist einen durchgehend gleichen Durchmesser auf, wobei sich der durchgehend gleiche Durchmesser auf den Durchmesser bezieht, welcher durch die wellenfederartigen Umfangssegmente 2 gebildet wird. Die einzelnen wellenfederartigen Umfangssegmente 2 sind geschlossen ausgebildet und bilden eine Einheit.
Ein wellenfederartiges Umfangssegment 2 besteht aus zwei gebogenen unter Spannung stehenden Stegen 3, wobei das Maß der Länge L der Stege größer als die Breite (nicht dargestellt) der Stege 3 ist. Die dargestellten Stege sind an den beiden Enden der Längsseiten 4 miteinander verbunden und bilden somit die Wellenfeder 2.
Wie dargestellt, ergeben mehrere übereinander angeordnete Wellenfedern 2 einen Wellenfederstapel 5, welcher sowohl auseinandergezogen als auch zusammengedrückt werden kann. Die gestapelten Wellenfedern 2 sind flächig miteinander in Verbindung stehend geformt, wobei die Verbindung vorzugweise der Längsseite erfolgt. Werden mehrere Wellenfederstapel 5 miteinander verbunden bzw. sind mehrere Wellenfederstapel 5 in Verbindung zueinander ausgebildet, wird eine vieleckige Grundform des hohlzylindrischen Bewegungselementes 1 gebildet.
Die Wellenfedern 2 und somit das Bewegungselement 1 sind aus einem Titanmaterial mittels Laserschneiden hergestellt.
2 zeigt eine weitere Ausführungsform der Erfindung, wobei die Umfangssegmente des Bewegungselementes 2 kolben-zylinderartig 8 mit ineinandergreifenden Zylindern 6 und Kolben 7 ausgebildet. Hierbei sind in einen im Wesentlichen ringförmigen Grundkörper sowohl Kolben 7 als auch Zylinder 6 eingearbeitet. Bei der dargestellten Verwendung eines flachen blechartigen Grundkörpers sind die Kolben 7 und Zylinder 6 somit ebenfalls flach ausgeführt. Die in einer Umfangsreihe ausgebildeten Kolben 7 sind mittels Aussparung voneinander beabstandet, wobei diese Aussparungen zugleich Zylinder 6 bilden, in welche wiederum die Kolben eines weiteren Umfangssegmentes 8 eingreifen.
Die Kolben sind im Wesentlichen T-förmig ausgebildet und schlagen mit dem oberen horizontalen Teil der T-Form 9 am Boden 10 des gegenüberliegend auf einem anderen Umfangssegment ausgebildeten Zylinders 6 an. Aufgrund der T-Form der Kolbens 7 und der beiden über den vertikalen Teil 11 der T-Form seitlich hinausragenden horizontalen Teilbereiche werden zwei Anschlagelement 12 gebildet, welche beim Herausführen des Kolbens 7 aus dem Zylinder 6 an zwei korrespondierenden Anschlagelementen 12 des Zylinders 6 anschlagen und somit ein Herausrutschen des Kolbens 7 verhindern. Es sei darauf hingewiesen, dass der vertikale und horizontale Teil nicht mathematisch betrachtet senkrecht aufeinander stehen müssen. Vielmehr ist es denkbar, dass der horizontale Teil des Kolbens in einem von 90° abweichenden Winkel gegenüber des vertikalen Teils der T-Form angebracht ist.
Zwei Umfangssegmente 8 weisen jeweils ein zur Stirnseite 13 bzw. Grundseite des Hohlzylinders des Bewegungselementes 1 hin gerichtete Abschlusskante 14 auf, welche mit keinem Kolben bzw. Zylinder versehen ist. Auf der zur Abschlusskante 14 gegenüberliegenden Seite des Umfangssegmentes 8 ist eine Reihe von Kolben und Zylindern ausgebildet. Zwei derartiger Umfangssegmente reichen bereits zur Bildung eines Bewegungselementes aus, wobei im dargestellten Fall vier Umfangssegmente 8 vorgesehen sind, wobei die zwischen den mit Abschlusskanten versehenen Umfangssegmente gelegenen mittleren Umfangssegmente 8 auf beiden gegenüberliegenden Seiten Zylinder 6 und Kolben 7 aufweist, sodass alle vier Umfangssegmente 8 ineinander greifen können.
Die Umfangssegmente 8 hängen kettenartig ineinander, wobei im zusammengeschobenen Zustand der Umfangssegmente 8, d. h. dass auf beide Stirnseite des Bewegungselementes zueinander gerichtete Kräfte aufgebracht, ersichtlich ist, dass zwischen der Unterkante der seitlich hinaus ragenden Horizontalteilen 9 des T-förmigen Kolbens 7 und der Oberkante der Anschlagelemente 12 des Zylinders 6 eine Aussparung 15 bzw. ein Spalt befindlich ist, sodass die Kolben 7 in den Zylindern 6 in Längsrichtung verschoben werden können. Auch zwischen den Seitenkanten des vertikalen Teils 11 des T-förmigen Kolbens 7 und den nach Innen gerichteten Seitenkanten des Zylinders 6 ist ein Spaltmaß vorgesehen, welches eine seitliche Bewegung bzw. eine Torsion des Kolbens im Zylinder ermöglicht.
Aufgrund der gewählten Geometrie der Zylinder 6 und Kolben 7 kann der maximalst mögliche Beugungs- und Flexionswinkel eingestellt werden, sowie die Bewegung in Längsrichtung des Bewegungselementes 1 limitiert werden.
In 3 wird eine weitere Ausführungsform der Erfindung dargestellt, welche ein dynamisches Bewegungselement 1 eines Wirbelsäulenimplantates vorsieht, wobei das Bewegungselement 1 hohlzylindrisch ausgebildet ist und einen durchgehend gleichen Durchmesser aufweist und erfindungsgemäß eine Helix 16 mit Ausnehmungen aufweist, welche kolben-zylinderartig ausgebildet sind, sodass ineinandergreifende Kolben 7 und Zylinder 6 geformt sind und die Kolben T-förmig ausgebildet sind und die Zylinder Anschlagelemente 12 aufweisen.
In dem dargestellten Ausführungsfall hat das Bewegungselement eine durchgehende Ausnehmung 16 welche sich in Form einer Kurve mit gleicher Steigung um die Mantelfläche des Bewegungselementes 1 windet. Das Bewegungselement besteht aus einem kreiszylindrischen Grundkörper. Die Ausnehmung bzw. der Spalt ist derartig in den Grundkörper eingebracht, sodass Zylinder und Kolben entstehen, wobei die Kolben im Wesentlichen eine T-Form aufweisen. D. h. an einem vertikalen Teil 11 ist ein horizontaler Teil 9 angebracht, sodass grob eine T-Form zu erkennen ist.
Der horizontale Teil 9 ist in diesem Fall nicht immer senkrecht auf dem vertikalen Teil 11 angebracht. Tatsächlich weicht der Anbringungswinkel um eine Gradzahl, welcher zwischen 0,5–70° liegt, vom senkrechten Winkel ab. Der Abweichungswinkel ist in erster Linie von der Steigung der Helix 16 abhängig.
Der 3 kann entnommen werden, dass die im Darstellungsbeispiel nach oben zeigenden Kolben 7 einen geraden horizontalen T-Teil 9 aufweisen, sodass vertikaler 11 und horizontaler 9 Teil tatsächlich senkrecht aufeinander stehen. Die nach unten weisenden Kolben weisen jedoch eine T-Form mit schrägem horizontalem Teil 17 auf. Die Bodenform – ob schräg oder gerade – der Zylinder 6 ist entsprechend ausgeführt.
In der Schnittdarstellung der 4 ist zunächst dargestellt, dass das hohlzylindrische Bewegungselement 1 ein Dämpfungselement 18 umschließt. Dieses Dämpfungselement 18 weist eine derartige Geometrie auf, dass es von dem hohlzylindrischen Bewegungselement umschlossen werden kann. Das Dämpfungselement 18 besteht beispielsweise aus Polycarbonaturethan.
Die vorliegende Erfindung betrifft des Weiteren ein Wirbelsäulenimplantat, welches unter anderem ein erfindungsgemäßes Bewegungselement 1 umfasst. Bekanntermaßen wirkt ein Bewegungselement zwischen zwei Knochenverankerungselementen wie beispielsweise Knochenschrauben bzw. Pedikelschrauben, welche in die vom Operateur ausgewählten Pedikel bzw. Wirbelkörper eingebracht werden.
Um eine Verbindung des Bewegungselementes 1 mit einem Knochenverankerungselement herstellen zu können, muss das Bewegungselement einen Angriffspunkt zur Verbindung mit dem Knochenverankerungselement aufweisen bzw. an das Bewegungselement ein derartiger Angriffspunkt angebracht werden. Hierzu ist an mindestens einem Ende des Bewegungselementes ein stabförmiges Element 19 vorgesehen, wobei das Bewegungselement 1 an diesem mindestens einen Ende eine Klemmhülse 20 aufweist, in welche das stabförmige Element 19 bis zum Anschlag in die Klemmhülse schiebbar ist.
Die Klemmhülse 20 ist hohlzylindrisch mit einer Bodenfläche 21 ausgeführt. Der Boden 21 der hohlzylindrischen Klemmhülse 20 ist im Inneren des Bewegungselementes 1 befindlich, sodass die Öffnung 22 der hohlzylindrischen Klemmhülse 20 von der Mitte des Bewegungselementes nach Außen gerichtet ist. Die Geometrie der hohlzylindrischen Klemmhülse 20 ist an die Geometrie des Innendurchmessers des Bewegungselementes 1 angepasst.
Die Klemmhülse 20 weist ein derartiges Durchmessermaß auf, dass die Hülse 20 mit der Innenwand des Bewegungselements 1 eine klemmende Verbindung eingeht, sodass die Hülse 20 nach dem Einbringen in das Bewegungselement 1 nicht mehr verschoben werden kann.
Ein über das stabförmige Element 19 geschobener Klemmring 23 hat einen im Vergleich zum Außendurchmesser des Bewegungselements 1 bzw. Außendurchmesser der Klemmhülse 20 größeren Innendurchmesser. Der Klemmring 23 wird über das Ende des Bewegungselements und über die Klemmhülse geschoben.
Der Klemmring 23 weist ein Innengewinde 24 auf, sodass dieser über das Bewegungselement 1 geschraubt werden kann. Hierzu weist das Bewegungselement 1 ein zum Innengewinde 24 des Klemmringes korrespondierendes Außengewinde 25 auf. Mit Hilfe des Klemmringes 23 werden die Klemmhülse und das darin verankerte stabförmige Element zusätzlich gesichert und sorgt für eine feste Verbindung des stabförmigen Elements über die Klemmhülse wirkend mit dem Bewegungselement. Der Klemmring 23 weist des Weiteren eine zum Innengewinde 24 senkrecht stehende Abschlussplatte bzw. einen Abschlussring auf.
Das zur Klemmhülse 20 entgegen gesetzte Ende des Bewegungselementes 1 weist eine stirnseitige Abschlussplatte 26 auf, an welches ein weiteres stabförmige Element 19 angeformt ist. Angeformt bedeutet in diesem Fall, dass das Bewegungselement, die stirnseitige Abschlussplatte und das stabförmige Element aus einem Material bestehen und bei der Herstellung „aus einem Guss” gefertigt werden.
5 zeigt das Bewegungselement 1 im implantierten Zustand, wobei die beiden stangenförmigen Elemente 19 mit zwei Pedikelschrauben 27 verbunden sind.
Das in 6 dargestellte Bewegungselement 1 weist eine Helixausnehmung 16 auf, welche ausgeformte Zylinder 6 und Kolben 7 aufweist. Im dargestellten Beispiel weisen alle nach oben weisenden T-förmigen Kolben 7 einen geschwungenen horizontalen Teil 29 auf. Der geschwungene Teil 29 weist eine angedeutete S-Form auf. Alle nach unten weisenden Kolben 7 weisen ein gerades horizontales Teil 9 auf. Außerdem ist gut zu erkennen, dass sowohl die geschwungenen horizontalen Teile der T-Form als auch die geraden horizontalen Teile der T-Form abgerundete Kanten 28 aufweisen. Diese Abrundungen wirken einer Verkantung von Zylinder und Kolben entgegen.
In 7 sind sowohl ein Zylinder 6 als auch ein Kolben 7 in Detaildarstellung abgebildet, wobei der Kolben 7 abgerundete Kanten 28 aufweist. Die Zylinderform weist in diesem Fall ebenfalls abgerundete Kanten auf. Der horizontale Teil der T-Form ist leicht geschwungen bzw. weist eine Bogenform auf.
8 zeigt ein zylindrisch geformtes Dämpfungselement mit eingearbeiteten Rillen 30. Die Rillen 30 können auch als Ausnehmungen bzw. nutförmige Ausnehmungen bezeichnet werden. Im dargestellten Beispiel handelt es sich um einzeln nebeneinander eingebrachte, abgeschlossene Rillen 30. Es kann jedoch auch vorgesehen sein, eine Helixaussparung in das Dämpfungselement einzuarbeiten, sodass eine umlaufende Rille über einen Teilbereich der Längsausdehnung des Dämpfungselementes entsteht.
Bezugszeichenliste

1: Bewegungselement
2: wellenfederartiges Umfangssegment
3: Steg
4: Ende der Längsseite eines Steges
5: Wellenfederstapel
6: Zylinder
7: Kolben
8: kolben-zylinderartiges Umfangssegment
9: horizontaler Teil der T-Form
10: Boden des Zylinders
11: vertikaler Teil der T-Form
12: Anschlagelement
13: Stirnseite des Bewegungselementes
14: Abschlusskante
15: Aussparung
16: Helix
17: schräger horizontaler Teil der T-Form
18: Dämpfungselement
19: stabförmiges Element
20: Klemmhülse
21: Bodenfläche der Klemmhülse
22: Öffnung der Klemmhülse
23: Klemmring
24: Innengewinde des Klemmringes
25: Außengewinde des Bewegungselementes
26: stirnseitige Abschlussplatte
27: Pedikelschraube
28: abgerundete Kante
29: geschwungener horizontaler Teil der T-Form
30: Rille
L: Länge eines Steges

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

EP 2243438 A1 [0003]
WO 2008/100590 A1 [0004, 0007]

Claims

Dynamisches Bewegungselement eines Wirbelsäulenimplantates, wobei das Bewegungselement hohlzylindrisch ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass das hohlzylindrische Bewegungselement eine Helix mit Ausnehmungen aufweist, wobei die Ausnehmungen kolben-zylinderartig ausgebildet sind, sodass ineinandergreifende Kolben und Zylinder geformt sind, wobei die Kolben T-förmig ausgebildet sind und die Zylinder Anschlagelemente aufweisen.
Bewegungselement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Bewegungselement ein Dämpfungselement umschließt.
Bewegungselement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Dämpfungselement aus Polycarbonaturethan (PCU) besteht.
Bewegungselement nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Dämpfungselement rillen- und/oder nutförmige Ausnehmungen aufweist.
Dynamisches Bewegungselement eines Wirbelsäulenimplantates, wobei das Bewegungselement hohlzylindrisch ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Bewegungselement aus geschlossenen, zueinander beweglichen, maschenlosen Umfangssegmenten gebildet ist, welche sowohl eine Extension, Flexion, Torsion und laterale Bewegung des Bewegungselementes ermöglichen.
Bewegungselement nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Umfangssegmente wellenfederartig ausgebildet sind.
Bewegungselement nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Umfangssegmente kolben-zylinderartig mit ineinandergreifenden Zylindern und Kolben ausgebildet sind.
Bewegungselement nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Kolben T-förmig ausgebildet sind.
Bewegungselement nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Kolben schwalbenschwanzförmig ausgebildet sind.
Bewegungselement nach Anspruch 7, 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Zylinder Anschlagelemente aufweist.
Bewegungselement nach einem der Ansprüche 5 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Umfangssegmente lasergeschnitten sind.
Bewegungselement nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Bewegungselement teilweise oder vollständig von einem Elastomer umgeben ist.
Wirbelsäulenimplantatsystem umfassend ein Bewegungselement nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass zur Verbindung des Bewegungselements mit einem Knochenverankerungselement an mindestens einem Ende des Bewegungselements ein stabförmiges Element vorgesehen ist, wobei das Bewegungselement an diesem mindestens einem Ende eine Klemmhülse aufweist, in welche das stabförmige Element schiebbar ist, wobei das stabförmige Element mit einem Klemmring gesichert ist.
Wirbelsäulenimplantatsystem nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass zur Verbindung des Bewegungselements mit einem Knochenverankerungselement an mindestens einem Ende des Bewegungselements ein stabförmiges Element vorgesehen ist, welches an diesem mindestens einem Ende stoffschlüssig angebracht oder angeformt ist.
Wirbelsäulenimplantatsystem nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Klemmring ein Innengewinde aufweist.
Wirbelsäulenimplantatsystem nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Bewegungselement an mindestens einem Ende ein zum Klemmring korrespondierendes Außengewinde aufweist.
Wirbelsäulenimplantatsystem nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Klemmhülse ein zum Klemmring korrespondierendes Außengewinde aufweist.