DE4239716C1 - Elastisches Implantat - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft ein elastisches Implantat gemäß dem
Oberbegriff des ersten Patentanspruchs.
Ein solches elastisches Implantat ist aus der Veröffentlichung
von C. G. Attenborough und M. T. Reynolds mit dem Titel
"Lumbo-Sacral Fusion with Spring Fixation" in The Journal of
Bone and Joint Surgery, Vol. 57-B, No. 3 (August 1975) 283-288
bekannt. Dieses Implantat besteht aus zwei Haken als Veranke
rungselementen, die in jeweils eine schlitzförmige Öffnung in
den Wirbeln eingehängt werden, und einer Feder als elastisches
Verbindungselement. Die aus der schlitzförmigen Öffnung her
vorstehenden Teile der Haken tragen ein Gewinde, auf das die
Federenden aufgeschraubt werden. Die Wirbelteile, die von der
Feder überspannt werden, müssen mit Knochenmaterial unterlegt
werden. Obwohl das Implantat in einer Reihe von Fällen erfolg
reich eingesetzt wurde, brachen nach längerer Zeit in einigen
Fällen die Federn unter dem Einfluß der mechanischen Belastung
durch die Bewegungen des Patienten.
Ein weiteres elastisches Implantat ist aus der EP 0 381 588 A1
bekannt. Bei diesem Implantat bestehen die Verankerungsele
mente vorzugsweise aus Knochenschrauben. Das elastische Ver
bindungselement zwischen den Befestigungspunkten, die durch
die Schraubenköpfe der Knochenschrauben geschaffen werden, be
steht aus einem oder mehreren elastischen Bändern.
Die bekannten elastischen Implantate können lediglich Zug
kräfte ausüben. Die Wirbel werden nur bei einer Dehnung in die
Ausgangslage zurückgebracht, nicht jedoch bei einer Stauchung.
Aufgabe der Erfindung ist daher, ein elastisches Implantat der
eingangs genannten Art vorzuschlagen, das die Wirbel sowohl
bei Dehnungen als auch bei Stauchungen in die Ausgangslage zu
rückbringt. Das Implantat soll außerdem mechanisch belastbarer
sein.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden
Merkmale im ersten Patentanspruch gelöst. In den weiteren An
sprüchen werden bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung ange
geben.
Erfindungsgemäß besteht das Verbindungselement aus zwei Stä
ben, die über einen federnden Körper miteinander verbunden
sind. Im Gegensatz zu den bekannten Implantaten wird der fe
dernde Körper so gewählt, daß er sowohl Zug- als auch Druck
kräfte elastisch aufnehmen kann. Das erfindungsgemäße Implan
tat hat daher auch eine Stoßdämpferfunktion, die mit den be
kannten Implantaten nicht erzielt werden kann. Der federnde
Körper wird von einem Gehäuse umgeben, das die Stäbe in axi
aler Richtung führt und verhindert, daß das Verbindungselement
unter Druckbelastung ausknickt. Vorzugsweise weist das Gehäuse
einen zylinderförmigen Innenraum auf.
Als federnde Körper eignen sich insbesondere Schraubenfedern,
deren Windungen im kräftefreien Zustand nicht aneinander lie
gen, ein Stapel von Tellerfedern oder ein vorzugsweise durch
bohrter Block aus Gummi, einem gummiartigen Material oder
einem Elastomer. Der federnde Körper kann auch aus einem Ver
bund dieser Materialien bestehen.
Prinzipiell gibt es verschiedene Möglichkeiten, zwei Stäbe in
der Weise über einen federnden Körper miteinander zu verbin
den, daß sowohl Druck- als auch Zugkräfte aufgenommen werden
können. Beispielsweise können die beiden Stäbe an den beiden
Enden der Schraubenfeder oder des elastischen Blocks befestigt
werden. Die Schraubenfeder oder der elastische Block sind von
einem Gehäuse umgeben, in dem die federnden Körper geführt
werden. Das Gehäuse läuft beidseitig in zwei Führungen aus,
die die Stäbe mit geringem Spiel umgeben. Durch die Anordnung
der Führungen kann die Dehnung des Verbindungselements be
grenzt werden. Die Führungen können in an sich bekannter Weise
so ausgestaltet werden, daß das Gehäuse den federnden Körper
dicht einschließt.
Eine bevorzugte Ausgestaltung des Verbindungselements besteht
darin, auf einem Ende des ersten Stabs ein im Innern zylinder
förmiges Gehäuse vorzusehen, in das ein Endstück des zweiten
Stabs, der auf diesem Endstück den federnden Körper trägt,
eingesetzt ist. Der federnde Körper umgibt das Endstück und ist
auf diesem Endstück zwischen zwei auf dem Stab beweglichen
Scheiben angeordnet. Der federnde Körper und die beweglichen
Scheiben befinden sich zwischen zwei auf dem Endstück fest an
gebrachten Scheiben, die vorzugsweise so angebracht sind, daß
sie im kräftefreien Zustand den federnden Körper und die be
weglichen Scheiben ohne Spiel einschließen. Es kann aber auch
eine Vorspannung realisiert werden, so daß das Implantat erst
bei einer Kraft größer der Vorspannkraft elastisch reagiert.
Vorzugsweise ist der Durchmesser der fest angebrachten Schei
ben kleiner als der Durchmesser der beweglichen Scheiben. Im
Gehäuse sind in diesem Fall zwei Ringe oder ringförmige Ab
sätze am Mantel des zylinderförmigen Innenraums fest ange
bracht, die die beiden beweglichen Scheiben auf dem zweiten
Stab im kräftefreien Zustand ohne Spiel fixieren.
In dieser Ausführungsform wird der zweite Stab über den fe
dernden Körper im Innern des Gehäuses geführt. Die Führung
kann weiter verbessert werden, wenn der erste Stab in das In
nere des Gehäuses hinein verlängert wird und der zweite Stab
an seinem ersten Ende als Rohr mit einem geringfügig größeren
Innendurchmesser ausgebildet ist, in das der erste Stab einge
schoben ist.
In einer bevorzugten Ausführungsform trägt einer der beiden
Stäbe an seinem freien Ende eine ellipsoid- oder kugelförmige
Verdickung, während am freien Ende des anderen Stabs ein Ge
winde eingeschnitten ist, auf das eine ellipsoid oder kugel
förmige Mutter aufgeschraubt werden kann. Vorzugsweise sind
die Form von Verdickung und Mutter sowie die Durchmesser der
Stäbe gleich, so daß nur eine Art von Pedikelschrauben benö
tigt wird.
Als Verankerungselemente werden Knochen- bzw. Pedikelschrauben
eingesetzt, die eine axialsymmetrisch angeordnete, auf der
Schraubenachse verlaufende, vorzugsweise zylinderförmige Aus
nehmung enthalten. In einer besonders bevorzugten Ausge
staltung endet die zylinderförmige Ausnehmung in einer Kalotte
oder kegelförmigen Einsenkung. Der Durchmesser der zylinder
förmigen Ausnehmung ist größer als der Durchmesser der Ver
dickung und/oder der in diesem Fall kugelförmigen Mutter, so
daß die Verdickung und/oder die Mutter in die zylinderförmige
Ausnehmung eingesetzt werden kann. Vorzugsweise ist der Durch
messer der zylinderförmigen Ausnehmung nur um ein solches Maß
größer, das eine ungehinderte Drehung von Verdickung und/oder
Mutter in der Ausnehmung zuläßt.
Der Schraubenkopf der Pedikelschrauben weist zusätzlich minde
stens einen parallel zur Schraubenachse verlaufenden Schlitz
auf, dessen Breite größer ist als der Durchmesser der Stäbe.
Wenn die Verdickung und die kugelförmige Mutter in die Ausneh
mung eingesetzt sind, ragen die Stäbe durch den Schlitz aus
dem Schraubenkopf heraus.
Bei der Operation werden zuerst die Pedikelschrauben gesetzt.
Danach wird der Abstand zwischen den Pedikelschrauben be
stimmt. Durch Verdrehen der kugelförmigen Mutter auf dem Ge
winde eines Stabes wird der gleiche Abstand zwischen der Ver
dickung und der Mutter eingestellt. Die Mutter wird an
schließend in dieser Position fixiert. Das Fixieren erfolgt z. B.
durch Auftragen eines körperverträglichen Klebstoffs auf
der entsprechendem Gewindestelle oder durch Beseitigen der be
nachbarten Gewindegänge mit Hilfe eines feinen Meißels. Danach
kann das überstehende Gewindestück auf dem Stab entfernt wer
den.
Wird das überstehende Gewindestück entfernt und bildet die
Verdickung das Ende des betreffenden Stabs, so sind Pedikel
schrauben mit jeweils nur einem Schlitz notwendig, der die
Stäbe aufnimmt. Wird das überstehende Gewindestück nicht ent
fernt oder bildet die Verdickung nicht das Ende des betreffen
den Stabs, so müssen zwei Schlitze vorgesehen werden. Pedikel
schrauben mit zwei Schlitzen sind insbesondere dann notwendig,
wenn mehr als zwei Wirbel mit jeweils einem erfindungsgemäßen
Verbindungselement stabilisiert werden müssen.
Die Mutter bzw. die Verdickung werden vorzugsweise mit einer
Verschlußschraube in ihrer Position gehalten. Die Ver
schlußschraube wird in ein Innengewinde eingedreht, das in der
zylindrischen Ausnehmung eingeschnitten ist.
Die Verschlußschraube kann so ausgeführt werden, daß die Mut
ter bzw. die Verdickung nicht berührt werden, die sich daher
- begrenzt durch den oder die Schlitze im Schraubenkopf, die
den Stab aufnehmen - senkrecht zur Schraubenachse drehen kön
nen. Dies ist insbesondere dann von Vorteil, wenn lediglich
zwei Pedikelschrauben eingesetzt werden, weil hierdurch eine
Drehung der Wirbel gegeneinander möglich ist, ohne daß die
stabilisierende Wirkung des erfindungsgemäßen Implantats auf
gehoben wird. Durch eine Kalotten- oder Halbkugelform am Ende
der zylinderförmigen Ausnehmung wird die Kontaktfläche zwi
schen kugelförmiger Mutter bzw. Verdickung und Schraubenkopf
vergrößert. Die Verschlußschraube kann in diesem Fall in einer
konkaven, kalotten- oder halbkugelförmigen Aushöhlung enden,
so daß die Mutter bzw. die Verdickung von an die Kugelform an
gepaßten Flächen mit geringem Spiel in ihrer Lage gehalten
wird.
Sollen aus medizinischen Gründen solche Drehungen ausgeschlos
sen werden, so werden mit der Verschlußschraube die Verdickung
bzw. die Mutter blockiert. Durch die zuvor beschriebene Ausge
staltung der zylinderförmigen Ausnehmung und der Ver
schlußschraube wird eine vergrößerte Kontaktfläche geschaffen.
Zur leichteren Anbringung des erfindungsgemäßen Implantats
können die Pedikelschrauben mit einem Außensechskant und die
Verschlußschrauben mit einem Innensechskant versehen werden.
Die Erfindung wird im folgenden anhand eines Ausführungsbei
spiels näher erläutert.
Fig. 1 zeigt eine bevorzugte Ausgestaltung des erfindungsge
mäßen Verbindungselements.
Das Verbindungselement ist aus zwei Stäben 1, 5 aufgebaut, wo
bei sich der erste Stab 1 an seinem ersten Ende zu einem Ge
häuse 11 erweitert. Der zweite Stab 5 trägt an seinem ersten
Ende mehrere Tellerfedern 9 als federnden Körper. Die Teller
federn 9 haben eine annähernd ideale Kennlinie. Die Teller
federn 9 sind zwischen zwei auf dem Stab 5 beweglichen Schei
ben 6, 13 angeordnet. Die Tellerfedern 9 und die beweglichen
Scheiben 6, 13 werden von einer festen Scheibe 12 und von
einer scheibenartigen Mutter 4 gehalten. Die Mutter 4 wird auf
ein kurzes Gewindestück am Ende des Stabs 5 aufgedreht. Der
Durchmesser der Mutter 4 und der festen Scheibe 12 ist kleiner
als der Durchmesser der beweglichen Scheiben 6, 13.
Das erste Ende des zweiten Stabs 5 ist mitsamt den Tellerfe
dern 9, den beweglichen Scheiben 6, 13, der festen Scheibe 12
und der Mutter 4 in das Gehäuse 11 eingelassen. Der Durchmes
ser des Gehäuses 11 ist nur geringfügig größer als der Durch
messer der Tellerfedern und der beweglichen Scheiben 6, 13.
Die beweglichen Scheiben 6, 13 stützen sich bei Zug- oder
Druckbelastung des Verbindungselements auf dem ringförmigen
Absatz 15 und dem Ring 7 ab. Der Ring 7 ist entweder z. B.
durch Schweifen fest mit dem Gehäuse verbunden oder er wird
durch den Verschußdeckel 8 in seiner Lage gehalten, der sei
nerseits entweder auf das Gehäuse aufgeschraubt oder aufge
schweißt ist.
Der Endbereich des zweiten Stabs 5 ist ab der festen Scheibe
12 als Rohr ausgeführt. In dem Rohr wird ein senkrecht zur
Rohrachse angeordneter Splint 10 gehalten. Der erste Stab ist
in den Bereich des Gehäuses hinein verlängert, wobei sein
Durchmesser in diesem Bereich kleiner ist als der Innendurch
messer des Rohres. Er endet in einer Gabel, die den Splint um
faßt. Auf diese Weise wird eine bessere Führung der zwei Stäbe
zueinander erreicht; ferner wird verhindert, daß sich die
Stäbe gegeneinander verdrehen.
An ihren freien Enden tragen die Stäbe eine kugelförmige Ver
dickung 14 (zweiter Stab 5) und eine kugelförmige Mutter 2
(erster Stab 1). Der Abstand zwischen der Verdickung 14 und
der kugelförmigen Mutter 2 kann durch Drehen der Mutter auf
einem eingeschnittenen Gewinde verändert werden.
Claims (8)
1. Elastisches Implantat zur Stabilisierung degenerierter Seg
mente der Wirbelsäule bestehend aus
- a) mindestens zwei Verankerungselementen, die zu einem Teil im Knochen fixiert werden und deren freier Teil einen Befestigungspunkt aufweist,
- b) einem elastischen Verbindungselement zwischen zwei Be festigungspunkten, dadurch gekennzeichnet, daß
- c) das Verbindungselement aus zwei axial angeordneten Stäben (1, 5) besteht, die
- d) über einen federnden, sowohl Druck- als auch Zugbela stungen elastisch aufnehmenden Körper (9) miteinander verbunden sind,
- e) der federnde Körper (9) von einem Gehäuse (11) umgeben ist, mit dem die Stäbe (1, 5) axial geführt werden.
2. Elastisches Implantat nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß
- - der erste Stab (1) an seinem ersten Ende das im Innern zylinderförmige Gehäuse (11) trägt,
- - der zweite Stab (5) an seinem ersten Ende den federnden Körper (9) trägt, der den Stab umgibt und zwischen zwei auf dem Stab (5) beweglich angeordneten Scheiben (6, 13) angebracht ist,
- - sowohl die beweglich angeordneten Scheiben (6, 13) als auch der federnde Körper (9) zwischen zwei auf dem zwei ten Stab (5) fest angebrachten Scheiben (4, 12) angeord net sind,
- - das erste Ende des zweiten Stabs (5) mit dem federnden Körper (9), den beweglich angeordneten Scheiben (6, 13) und den fest angebrachten Scheiben (4, 12) in das Gehäuse (11) des ersten Stabs (1) eingelassen ist,
- - im Gehäuse (11) zwei Ringe oder ringförmige Absätze (7, 15) fest angebracht sind, die mit den beweglich angeord neten Scheiben (6, 13) in Kontakt stehen.
3. Elastisches Implantat nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, daß
der federnde Körper aus einer Schraubenfeder mit im kräfte
freien Zustand nicht aneinander anliegenden Windungen be
steht.
4. Elastisches Implantat nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, daß
der federnde Körper aus einem Stapel von Tellerfedern be
steht.
5. Elastisches Implantat nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, daß
der federnde Körper aus Gummi oder einem gummiartigen
Material oder einem Elastomer besteht.
6. Elastisches Implantat nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet, daß
einer der beiden Stäbe (1, 5) an seinem zweiten Ende
eine ellipsoid- oder kugelförmige Verdickung (14) trägt und
im andern Stab (5, 1) ausgehend von seinem zweiten Ende
ein Gewinde eingeschnitten ist, auf das eine ellipsoid- oder
kugelförmige Mutter (2) aufgeschraubt werden kann.
7. Elastisches Implantat nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet, daß
- - als Verankerungselemente Pedikelschrauben mit einem Ge windeschaft und einem Schraubenkopf eingesetzt werden, deren Schraubenkopf eine axialsymmetrisch angeordnete zylinderförmige Ausnehmung enthält, deren Durchmesser größer ist als der Durchmesser der Verdickung und/oder der Mutter, und
- - in der Mantelfläche der zylinderförmigen Ausnehmung min destens ein parallel zur Schraubenachse verlaufender Schlitz vorgesehen ist, dessen Breite und Höhe minde stens dem Durchmesser der Stäbe entspricht.
8. Elastisches Implantat nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet, daß
die zylinderförmige Ausnehmung mit einem Innengewinde ver
sehen ist, in das sich eine Verschlußschraube eindrehen
läßt.
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---|---|---|---|
DE19924239716 DE4239716C1 (de) | 1992-11-26 | 1992-11-26 | Elastisches Implantat |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE19924239716 DE4239716C1 (de) | 1992-11-26 | 1992-11-26 | Elastisches Implantat |
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DE4239716C1 true DE4239716C1 (de) | 1994-08-04 |
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Country | Link |
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DE (1) | DE4239716C1 (de) |
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