DE60031073T2

DE60031073T2 - Prothetisches Implantatelement

Info

Publication number: DE60031073T2
Application number: DE60031073T
Authority: DE
Inventors: Robert Myrtle Bank Fraser; Donald William Adelaide Howie
Original assignee: DePuy Spine LLC
Current assignee: DePuy Spine LLC
Priority date: 1999-11-24
Filing date: 2000-11-23
Publication date: 2007-05-03
Anticipated expiration: 2020-11-24
Also published as: EP1103237B1; DE60031073D1; EP1103237A2; CA2326919A1; US6592624B1; ATE341294T1; AU772817B2; JP2001187074A; AU7180900A; EP1103237A3; CA2326919C; KR20010051919A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft medizinische Vorrichtungen und insbesondere prosthetische Implantatkomponenten und genauer gesagt eine implantierbare künstliche Bandscheibe.
Das zunehmende Alter sowie Verletzungen können zu Veränderungen der verschiedenen Knochen, Scheiben, Gelenke und Bänder des Körpers führen. Genannte Änderungen und Verletzungen äußern sich häufig selbst in Form von Schädigung oder Degenerierung einer Bandscheibe, deren Folge ein sanfter oder starker chronischer Rückenschmerz ist. Unter gewissen Umständen kann dieser Schmerz durch Entfernen der beschädigten oder degenerierten Bandscheibe, woran sich die Implantation einer künstlichen Bandscheibe anschließt, verringert oder vollständig beseitigt werden.
Es sind viele künstliche Bandscheiben bekannt, wie zum Beispiel diejenigen, die in US-5893889, US-5683465, US-5674294, US-5458643, US-5306309, US-5246458 und US-4759769 offenbart sind. Es bleibt jedoch ein Bedarf, eine gesunde Bandscheibe bei gleichzeitig leichtem Einsetzen und/oder Entfernen der prosthetischen Vorrichtung und gleichzeitigem adäquaten Schutz vor Expulsion der implantierten prothetischen Scheibe im wesentlichen zu simulieren. Somit bleibt auf dem Gebiet das Ziel, eine prosthetische Vorrichtung, wie zum Beispiel eine künstliche Bandscheibe, zu erzeugen, die diese Eigenschaften besitzt.
Die WO-99/30651 offenbart eine Bandscheibenprothese, die eine obere steife Platte mit einem Außenumfang, eine untere steife Platte mit einem Außenumfang und einen Körper aus elastomerem Material umfaßt, der sich zwischen den oberen und unteren steifen Platten befindet und damit verbunden ist. Der Körper aus elastomerem Material enthält einen Hauptabschnitt und einen peripheren Abschnitt, der sich um den Hauptabschnitt erstreckt. Die oberen und unteren Platten weisen jeweils eine gekrümmte konvexe Plattenoberfläche auf, die sich um die jeweiligen Außenumfänge erstreckt und zum peripheren Abschnitt des Körpers aus elastomerem Material zeigt. Der periphere Abschnitt des Körpers aus elastomerem Material weist ein erstes Teil auf, das mit den gekrümmten konvexen Plattenoberflächen der oberen und unteren Platten verbunden ist und sich in Richtung auf den Hauptabschnitt erstreckt. Das erste Teil des peripheren Abschnitts nimmt in der Dicke zu, während sich das erste Teil von genannten gekrümmten konvexen Plattenoberflächen in Richtung auf den Hauptabschnitt erstreckt. Das erste Teil des peripheren Abschnitts des Körpers aus elastomerem Material weist eine konvex gekrümmte Außenfläche auf, die einen Teil der Außenfläche des Körpers aus elastomerem Material bildet.
Die EP-0317972 offenbart eine künstliche Bandscheibe mit einem Paar Endkörpern, die, auf deren Außenflächen, mit Apatitschichten und einer medizinischen synthetischen Polymerzwischenschicht versehen sind, die zwischen den Endkörpern durch Verbindungselemente gehalten wird.
Die EP-0610837 offenbart eine Bandscheibenprothese, die eine obere steife Platte, eine untere steife Platte und einen elastomeren Kern umfaßt, der zwischen den Platten angeordnet und an diese geklebt ist. Der elastomere Kern umfaßt einen oberen Abschnitt, der sich von der oberen Platte erstreckt. Der obere Abschnitt weist eine äußere periphere Oberfläche auf, die sich im wesentlichen senkrecht zur oberen Platte erstreckt. Der Kern umfaßt einen unteren Abschnitt, der sich von der unteren Platte erstreckt. Der untere Abschnitt weist eine äußere periphere Fläche auf, die sich im wesentlichen senkrecht zur unteren Platte erstreckt. Der Kern umfaßt einen Zwischenabschnitt, der sich zwischen den oberen und unteren Abschnitten erstreckt. Der Zwischenabschnitt weist eine konkave äußere periphere Oberfläche auf.
Die US-5702450 offenbart eine Bandscheibenprothese, die eine steife obere Platte, eine steife untere Platte und ein zwischen den Platten plaziertes elastisches Kissen umfaßt. Die Oberseite des Kissens ist an der oberen Platte angebracht. Die Unterseite des Kissens ist an der unteren Platte angebracht. Das Prothesenelement ist so dimensioniert, daß es nicht mehr als eine Oberfläche einer halben Scheibe bedeckt, um eine linke Halbscheibe oder eine rechte Halbscheibe einer Bandscheibe zu ersetzen. Die hinteren Kanten der oberen Platte und der unteren Platte sind geradlinig und die restlichen Kanten der oberen und unteren Platten sind an jeder Seite abgerundet und innerhalb von deren Dicke.
Die vorliegende Erfindung liefert ein implantierbares Prothesenelement. Obwohl die Erfindung hauptsächlich als eine künstliche Bandscheibenprothese gezeigt und beschrieben wird, versteht es sich, daß die Erfindung andere Anwendungen ebenfalls, wie zum Beispiel zur Verwendung als eine Knöchel- oder Fersenprothese hat.
Das implantierbare Prothesenelement weist eine erste Endplatte und zweite Endplatte auf, von denen jede eine dem Knochen zugewandte Oberfläche und eine gegenüberliegende Passoberfläche aufweist. Die dem Knochen zugewandten Oberflächen der ersten Endplatte und der zweiten Endplatte weisen jeweils mindestens eine davon vorragende Ausbuchtung auf. Ein Kern ist zwischen den Passoberflächen der ersten Endplatte und der zweiten Endplatte angeordnet und daran befestigt. Die dem Knochen zugewandte Oberfläche von mindestens einer der ersten Endplatte und der zweiten Endplatte enthält mindestens eine knochenpenetrierende Rippe, die davon vorragt.
Das Prothesenelement ist so konstruiert, das die Dicke auf der vorderen Seite größer als auf der hinteren Seite ist.
Als Ergebnis ist die Oberfläche der Ausbuchtung im allgemeinen unter einem Winkel, sich von der vorderen zur hinteren Seite neigend, orientiert.
Einige oder alle der Vielzahl von Ausbuchtungen enthalten eine oder mehrere keilförmige Rippen, die davon vorragen. Die Ausbuchtungen können auch eine Vielzahl von Oberflächenelementen enthalten, die Knochenintegration fördern.
In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung enthalten die erste Endplatte und die zweite Endplatte jeweils zwei Ausbuchtungen, wobei ein Schlitz die beiden Ausbuchtungen jeder Endplatte trennt. Jeder Schlitz kann optional eine oder mehrere Aussparung(en) enthalten, um Einsetzen des Elements an der Implantationsstelle und/oder Herausnahme des Elements aus der Implantationsstelle zu erleichtern.
Die Erfindung wird anhand der folgenden ausführlichen Beschreibung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen verständlicher werden, in denen:
1 eine perspektivische Ansicht eines implantierbaren Prothesenelements gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt;
1A eine Draufsicht einer keilförmigen Rippe des Elements von 1 von oben zeigt;
1B eine perspektivische Ansicht einer keilförmigen Rippe des Elements von 1 zeigt;
1C eine Seitenansicht einer keilförmigen Rippe des Elements von 1C zeigt;
2 einen Aufriß des implantierbaren Prothesenelements von 1 von der Seite zeigt;
3 eine Draufsicht der dem Knochen zugewandten Oberfläche der ersten Endplatte des implantierbaren Prothesenelements von 1 zeigt;
3A eine Draufsicht einer alternativen Ausführungsform der dem Knochen zugewandten Oberfläche der ersten Endplatte des implantierbaren Prothesenelements von 1 zeigt;
3B eine Draufsicht einer weiteren Ausführungsform der dem Knochen zugewandten Oberfläche der ersten Endplatte des implantierbaren Prothesenelements von 1 zeigt;
4 einen vorderen Aufriß des implantierbaren Prothesenelements von 1 zeigt;
5 eine Draufsicht der dem Knochen zugewandten Oberfläche der zweiten Endplatte des implantierbaren Prothesenelements von 1 zeigt;
5A eine Draufsicht einer alternativen Ausführungsform der dem Knochen zugewandten Oberfläche der zweiten Endplatte des implantierbaren Prothesenelements von 1 zeigt;
6 einen vorderen Aufriß des implantierbaren Prothesenelements von 1 zeigt;
7 eine Schnittansicht entlang der Linie 7-7 des implantierbaren Prothesenelements von 4 zeigt;
8 eine Schnittansicht entlang der Linie 8-8 des implantierbaren Prothesenelements von 3 zeigt;
8A eine Schnittansicht entlang der Linie 8A-8A von 8 zeigt;
9 eine Schnittansicht entlang der Linie 9-9 des implantierbaren Prothesenelements von 5 zeigt;
9A eine Schnittansicht entlang der Linie 9A-9A von 9 zeigt;
10 eine schematische Ansicht des implantierbaren Prothesenelements von 1 unmittelbar vor seinem Einsetzen zwischen Bandscheiben zeigt; und
11 eine schematische Ansicht des implantierbaren Prothesenelements von 1 im Anschluß an sein Einsetzen zwischen Bandscheiben zeigt.
Die 1, 1A, 1B, 2, 3, 4 und 5 zeigen ein implantierbares Prothesenelement 10, das eine erste Endplatte 12 und eine zweite Endplatte 14 aufweist. Die erste Endplatte 12 weist eine dem Knochen zugewandte Oberfläche 42 und eine gegenüberliegende Passoberfläche 44 auf, und die zweite Endplatte 14 weist eine zum Knochen zugewandte Oberfläche 46 und eine gegenüberliegende Passoberfläche 48 auf. Ein elastomerer Kern 16 ist zwischen den Passoberflächen 44, 46 der ersten und zweiten Endplatten 12, 14 angeordnet.
Die ersten und zweiten Endplatten 12, 14 enthalten dem Knochen zugewandte Oberflächen 42, 46. Wie in den 1 und 2 bis 4 gezeigt, enthält die dem Knochen zugewandte Oberfläche 42 der ersten Endplatte 12 benachbarte Ausbuchtungen 22, 23, die durch mindestens einen Schlitz 20 getrennt sind. Der Schlitz 20 kann eine oder mehrere Extraktionsvertiefungen 26 enthalten, die als Blindbohrungen in der Schlitzoberfläche ausgebildet sind. Ein weiteres Oberflächenelement 26A kann auch auf der Oberfläche des Schlitzes 20 der dem Knochen zugewandten Oberfläche 42 der ersten Endplatte 12 ausgebildet sein und als eine optische Anzeige zum Anzeigen der oberen oder superioren Oberfläche des Elements 10 dienen. Das Oberflächenelement 26A kann in Form einer Vertiefung oder eines Vorsprungs vorliegen. Wie in den 5 bis 7 gezeigt, weist in ähnlicher Weise die zweite Endplatte 14 eine dem Knochen zugewandte Oberfläche 46 mit benachbarten Ausbuchtungen 24, 25 auf, die durch einen Schlitz 21 getrennt sind. Eine oder beide der dem Knochen zugewandten Oberfläche 42, 46, der ersten Endplatte 12 und der zweiten Endplatte 14 des Elements 10 kann beziehungsweise können einen oder mehrere knochenpenetrierende(n), keilförmige(n) Rippe(n) 18 enthalten, die davon vorragen.
Die dem Knochen zugewandten Oberflächen 42, 46 können nur eine einzige Ausbuchtung oder mehr als zwei Ausbuchtungen enthalten. Wenn nur eine einzige Ausbuchtung vorhanden ist, ist kein Schlitz notwendig. Wenn mehr als zwei Ausbuchtungen vorhanden sind, kann mehr als ein Schlitz vorhanden sein.
In der dargestellten Ausführungsform ist jede Ausbuchtung 22, 23, 24, 25 gegenüber den Oberflächen der Schlitze 20, 21 erhöht. Die 2 und 7 stellen dar, daß die Abmessungen und Geometrie der Endplatten 12, 14 und der Ausbuchtungen 22, 23, 24, 25 dazu führen, daß die Gesamtdicke (T) des Elements 10 sich von der anterioren Seite (A) zur posterioren Seite (P) unter einem Winkel im Bereich von ungefähr 2° bis 35° und bevorzugter ungefähr 5° bis 15° verjüngt. Somit ist die Dicke (T) des Elements 10 bei Messung zwischen den anterioren Abschnitten der Ausbuchtungen am größten und zwischen den posterioren Abschnitten der Ausbuchtungen am geringsten. Die Dicke T des Elements 10 auf der anterioren Seite liegt im Bereich von ungefähr 5 bis 21 mm, während die Dicke T auf der posterioren Seite im Bereich von ungefähr 1 mm bis 15 mm liegt.
Das Element 10 weist eine anteriore Seite (A) und eine posteriore Seite (P) auf, wobei sich eine Anterior-Posterior(A-P)-Achse 100 dazwischen erstreckt. Eine Querachse 200 erstreckt sich durch das Element 10 senkrecht zur A-P-Achse 100. Wie in den 1, 2, 4, 6 und 7 gezeigt, enthält jede der ersten und zweiten dem Knochen zugewandten Oberflächen 42, 46 einen Randflansch 54, 56, der sich über den Umfang der Ausbuchtungen 22, 23, 24, 25 erstreckt. Wie in den Draufsichten der 3, 3A, 3B, 5 und 5A von oben gezeigt, sind die Randflansche 54, 56 der dem Knochen zugewandten Oberflächen 42, 46 in ähnlicher Weise dimensioniert und geformt.
Wie oben bemerkt, kann das Element 10 knochenpenetrierende, keilförmige Rippen 18 zur Verbesserung einer sicheren Implantation des Elements 10 an der gewünschten Stelle und zur Verhinderung der Expulsion des Elements aus seiner Implantationsstelle enthalten. Die Rippen 18 können in der Gestalt, Anzahl und deren Plazierung von jeder von beiden Endplatten 12, 14 variieren.
Wie dargestellt, sind die beispielhaften Rippen 18 länglich, mit einer Länge (L_f), die sich von einem vorderen Ende 17 jeder Rippe zu einem hinteren Ende 19 jeder Rippe erstreckt, so daß die Länge jeder Rippe größer als die Breite (W_f) jeder Rippe ist. Jede Rippe 18 weist auch eine Höhe (H_f) auf, die vom vorderen Ende 17 der Rippe zum hinteren Ende 19 jeder Rippe zunimmt. In einer Ausführungsform liegt die Höhe H_f jeder Rippe 18 im Bereich von ungefähr 0,1 mm bis 5,0 mm und bevorzugter im Bereich von ungefähr 1,0 mm bis 2,0 am hinteren Ende 19 der Rippen. Allgemein liegt die Länge L_f jeder Rippe im Bereich von ungefähr 1 mm bis 30 mm und noch bevorzugter ungefähr 3 mm bis 9 mm und liegt die Breite W_f jeder Rippe, an ihrem breitesten Punkt, im Bereich von ungefähr 1 mm bis 4 mm.
Aufgrund der zunehmenden Höhe jeder Rippe vom vorderen Ende 17 zum hinteren Ende 19 erstreckt sich der Kamm 36 jeder Rippe von dem vorderen Ende 17 der Rippe zum hinteren Ende 19 der Rippe unter einem Erstreckungswinkel (α). Der Erstreckungswinkel α kann im Bereich von ungefähr 5° bis 85° in Bezug auf eine horizontale Referenzebene (H) liegen.
Wie in den 1 und 1A bis 1C gezeigt, kann jede Rippe 18 ein im wesentlichen dreieckiges Profil aufweisen, wobei Tragschenkel 38, 40 erste und zweite den Knochen berührende Oberflächen 30, 32 bilden, die vom Kamm 36 divergieren. Die Tragschenkel 38, 40 erstrecken sich vom Kamm 36 zur dem Knochen zugewandten, höheren (superioren) Oberfläche 42, 46 einer Endplatte 12, 14 unter einem Winkel (θ) im Bereich von 5° bis 85° von einer vertikalen Bezugsebene (V), wie dies in 1C gezeigt ist.
In einer Ausführungsform enthält das hintere Ende 19 jeder Rippe 18 eine Stirnseite 34, die sich vom Kamm 36 zur dem Knochen zugewandten Oberfläche 42, 46 der Endplatten 12, 14 erstreckt. Vorzugsweise ist die Stirnseite 34 allgemein nach vorne gewandt. Die Stirnseite 34 ist in 1B so gezeigt, daß sie im wesentlichen senkrecht zu einer horizontalen Referenzebene (H) und im wesentlichen parallel zu einer vertikalen Referenzebene (V) verläuft. Die Stirnseite 34 kann jedoch nicht parallel zur vertikalen Bezugsebene (V), wie zum Beispiel hinterschnitten oder überschnitten in Bezug auf die vertikale Bezugsebene (V) sein, wie dies durch gestrichelte Linien in 1C gezeigt ist.
Obwohl die Rippen 18 so beschrieben und dargestellt sind, daß sie eine im wesentlichen keilförmige Gestalt mit einem dreieckigen Profil aufweisen, wird ein Fachmann auf dem Gebiet erkennen, daß andere Formen ebenfalls verwendet werden können. Es versteht sich auch, daß die Abmessungen, d.h. Höhe, Länge und Breite der Rippen wie die gesamte Geometrie der Rippen variieren können.
In Bezug auf die Anzahl von Rippen 18 sollte mindestens eine Rippe von jeder der dem Knochen zugewandten Oberfläche 42 der ersten Endplatte 12 und der dem Knochen zugewandten Oberfläche 46 der zweiten Endplatte 14 vorragen. Vorzugsweise ist die Anzahl von Rippen auf jeder der dem Knochen zugewandten Oberfläche 42 der ersten Endplatte 12 und der dem Knochen zugewandten Oberfläche der zweiten Endplatte 14 identisch. In beispielhaften Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beträgt die Anzahl von Rippen, die von jeder dem Knochen zugewandten Oberfläche 42, 46 vorragt, vier (siehe 3 und 5) und sechs (siehe 3A, 3B und 5A). Ein Fachmann auf dem Gebiet wird jedoch erkennen, daß die Anzahl von Rippen 18, die von jeder dem Knochen zugewandten Oberfläche 42, 46 vorragen, nicht identisch sein muß. Außerdem kann die Anzahl von Rippen, die von jeder dem Knochen zugewandten, superioren Oberfläche 42, 46 vorragen, größer als sechs oder geringer als vier sein.
Jede Rippe 18 sollte auf dem Knochen zugewandten Oberflächen 42, 46 so angeordnet sein, daß die Kämme 36 jeder Rippe im wesentlichen parallel zueinander sind. In einer in den 3, 3A, 5 und 5A gezeigten Ausführungsform sind die Rippen 18 so angeordnet, daß die Kämme 36 im wesentlichen parallel zur Anterior-Posterior-Achse 100 des Elements verlaufen. In anderen Ausführungsformen, zum Beispiel 3B, können die Rippen 18 so orientiert sein, daß sich die Kämme 36 unter einem Winkel in Bezug auf die Anterior-Posterior(A-P)-Achse 100 erstrecken. Ein Fachmann auf dem Gebiet wird leicht erkennen, daß die Rippen 18 so orientiert werden sollten, daß die Kämme 36 parallel zum gewünschten Einsetzwinkel verlaufen, der von einem Chirurgen während einer chirurgischen Installation des Elements 10 verwendet werden soll. Wenn zum Beispiel das Element 10 als eine künstliche Bandscheibe verwendet werden soll, werden die Kämme 36 der Rippen 18 parallel zur A-P-Achse verlaufen, wenn ein anteriorer chirurgischer Zugangsweg verwendet werden soll. Alternativ werden die Kämme 36 der Rippen, wie in 3B gezeigt, unter einem Winkel angeordnet, wenn ein anterior-seitlicher Zugangsweg verwendet werden soll. Ein Fachmann auf dem Gebiet wird leicht eine geeignete Winkelorientierung der Rippen 18 ermitteln.
Die Rippen 18 können auf den dem Knochen zugewandten Oberflächen 42, 46 in einer Vielzahl von Mustern angeordnet werden, die für einen Fachmann auf dem Gebiet leicht ersichtlich sein werden. Beispielhafte Muster sind in den 1, 3, 3A, 3B, 5 und 5A dargestellt.
Obwohl Rippen 18 in der dargestellten Ausführungsform der Erfindung enthalten sind, kann ein implantierbares Prothesenelement ohne Rippen konstruiert werden.
Wie in den 1, 2, 4, 6 und 7 gezeigt, ist der elastomere Kern 16 zwischen der ersten Endplatte 12 und der zweiten Endplatte 14 angeordnet und befestigt, wie dies in der US-5824094 offenbart ist. Der Kern 16 weist eine superiore Kernoberfläche 15, eine inferiore Kernoberfläche 52 und einen zentralen peripheren Abschnitt 58 auf.
Wie oben erwähnt, bilden die Randflansche 54, 56 den Umfang oder die breitesten Abschnitte der ersten und zweiten Endplatten 12, 14. Der Umfang des Kernrandabschnitts 58 gleicht allgemein etwa dem Umfang der ersten und zweiten peripheren mit Flanschen versehenen Abschnitte 54, 56 an den superioren und inferioren Kernoberflächen 50, 52. Der Kern 16 ist jedoch vorzugsweise in Bezug auf die Endplatten 12, 14 subbündig, so daß sich der Umfang des Kernrandabschnittes 58 nach innen zu einem zentralen Abschnitt von sowohl der superioren Kernoberfläche 50 als auch der inferioren Kernoberfläche 52 verjüngt. Somit ist im allgemeinen der Umfang des zentralen Randabschnitts 58 des Kerns 16 geringer als der Umfang der superioren und inferioren Kernoberflächen 50, 52 des Kerns in einem Ausmaß im Bereich von ungefähr 0,1 mm bis 4 mm. Ein Fachmann auf dem Gebiet wird jedoch erkennen, daß alternative Geometrien ebenfalls verwendet werden können. Zum Beispiel können die Randflansche 54, 56 unterschiedliche Größen aufweisen und muß der Umfang des Kerns 16 nicht in Bezug auf die Endplatten 12, 14 subbündig sein.
Die Ausbuchtungen 22, 23, 24, 25 können verschiedene Gestalten und Abmessungen gemäß der vorliegenden Erfindung aufweisen. Jede Ausbuchtung weist einen anterioren Abschnitt, einen posterioren Abschnitt und erste und zweite Seitenabschnitte auf. Wie in 3 gezeigt, weist die Ausbuchtung 22 einen anterioren Abschnitt 60, einen posterioren Abschnitt 62, einen ersten Seitenabschnitt 64 und einen zweiten Seitenabschnitt 66 auf, während der Ausbuchtung einen anterioren Abschnitt 70, einen posterioren Abschnitt 72, einen ersten Seitenabschnitt 74 und zweiten Seitenabschnitt 76 aufweist. Wie in 5 gezeigt, weist die Ausbuchtung 24 einen anterioren Abschnitt 80, einen posterioren Abschnitt 82, einen ersten Seitenabschnitt 84 und einen zweiten Seitenabschnitt 86 auf, während die Ausbuchtung 23 einen anterioren Abschnitt 90, einen posterioren Abschnitt 92, einen ersten Seitenabschnitt 94 und einen zweiten Seitenabschnitt 96 aufweist.
Die Ausbuchtungen 22, 23, 24, 25 weisen Höhen auf, die als die Strecken definiert sind, über die jede Ausbuchtung von der Oberfläche der Schlitze 20, 21, der Platten 12, 14 vorragt. In einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist die Orientierung der dem Knochen zugewandten Oberflächen 42, 46, die allgemein unter einem Winkel von vorderen (anterioren) Seite zur hinteren (posterioren) Seite in Bezug auf die Horizontale angeordnet sind, die Wirkung auf, daß die Höhe jeder Ausbuchtung 22, 23, 24, 25 von deren anterioren Abschnitten 60, 70, 80, 90 zu deren posterioren Abschnitten 62, 72, 82, 92 abnimmt. Allgemein liegt die Höhe jeder Ausbuchtung 22, 23, 24, 25 im Bereich von ungefähr 1 mm bis 6 mm auf der anterioren Seite und ungefähr 0,1 mm bis 1,0 mm auf der posterioren Seite.
In einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist jede der Ausbuchtungen 22, 23, 24, 25 beschichtet, plattiert oder auf andere Weise behandelt, wie dies allgemein auf dem Gebiet bekannt ist, um die Oberfläche mit Merkmalen zu versehen, die Knochenintegration fördern. Die Knochenintegration verbessernden Oberflächenelemente können zum Beispiel durch Aufbringen einer porösen oder zu Perlen geformten Beschichtung aus einem biokompatiblen Material (z.B. Titan), einer Netzschicht oder einer Hydroxyapatitbeschichtung vorgesehen werden. Ein Fachmann auf dem Gebiet wird erkennen, daß alle oder ein Teil der Ausbuchtungen 22, 23, 24, 25 zur Knochenintegration behandelt werden können beziehungsweise kann. Es versteht sich auch, daß Teile der dem Knochen zugewandten Oberflächen 42, 46 zusätzlich oder anstelle der Ausbuchtungen behandelt werden können, um die Knochenintegration verbessernden Oberflächenelemente bereitzustellen.
Wie oben bemerkt, repräsentieren die Schlitze 20, 21 Gebiete der dem Knochen zugewandten Oberflächen 42, 46 der Endplatten 12, 14 ohne Ausbuchtungen. In einer Ausführungsform können die Breiten (W1, W2) der Schlitze 20, 21 entlang der gesamten Anterior-Posterior-Länge (L_AP) des Elements 10 im wesentlichen konstant sein. Die Breiten (W1, W2) sollten ausreichen, um zu ermöglichen, daß ein Installationswerkzeug (nicht gezeigt) das Element 10 ergreift und das Element an seiner Implantationsstelle positioniert. Die Breiten (W1, W2) der Schlitze 20, 21 sind im allgemeinen gleich.
In den 1, 3, 5 und 5A sind die Breiten W1 und W2 so gezeigt, daß sie identisch und im wesentlichen konstant sind und parallel zur Anterior-Posterior-Achse 100 des Elements 10 orientiert sind. Diese Gestaltung wird bevorzugt, wenn das Element 10 über einen anterioren Zugangsweg angesetzt werden soll. Alternativ können die Schlitze 20, 21 auf andere Arten konfiguriert werden, um einer anterior-seitlichen Einsetztechnik Rechnung zu tragen. Zum Beispiel kann die Breite (W1, W2) der Schlitze 20, 21 von der anterioren Seite zur posterioren Seite oder von der posterioren Seite zur anterioren Seite, wie in 3B durch gestrichelte Linien gezeigt, zunehmen. 5A stellt eine weitere Alternative dar, in der Schlitze 20, 21 (durch gestrichelte Linien gezeigt) auf der vorderen Seite am breitesten und auf der hinteren Seite des Elements am schmalsten sind. In jeder Ausführungsform liegt die Breite (W1, W2) allgemein im Bereich von ungefähr 4 mm bis 14 mm.
Die 8, 8A, 9 und 9A stellen ferner die Geometrie von Ausbuchtungen 22, 23, 24 und 25 dar. Wie oben bemerkt, sind die dem Knochen zugewandten Oberflächen 42, 46 der Endplatten 12, 14 im wesentlichen unter einem Winkel angeordnet, sich von der anterioren zur posterioren Seite des Elements 10 neigend. Zusätzlich zur Montage an dieser geneigten Oberfläche der Endplatten 12, 14 weisen die Ausbuchtungen 22, 23, 24 und 25 jeweils im wesentlichen haubenförmige Profile auf, die bewirken, daß sie in sowohl der sagittalen als auch koronalen Ebene gekrümmt sind.
Die 4, 6, 8A und 9A stellen den Krümmungsradius in der Koronalebene der Ausbuchtungen 22, 23, 24 und 25 der Endplatten 12, 14 dar. Die 4 und 6 stellen dar, daß die Krümmung der Ausbuchtungen 22, 23, 24 und 25 in der Koronalebene durch Schlitze 20, 21 abgeschnitten sind. Der Krümmungsradius der Ausbuchtungen 22 und 23 der Endplatte 12 (R_C1) liegt im Bereich von ungefähr 50 mm bis 350 mm und vorzugsweise im Bereich von ungefähr 100 mm bis 200 mm. Am bevorzugsten beträgt R_C1 150 mm. Der Krümmungsradius der Ausbuchtungen 24 und 25 der Endplatte 14 (R_C2) ist im allgemeinen flacher als R_C1. Wie in 9A gezeigt, kann R_C2 im Bereich von ungefähr 50 mm bis 350 mm und bevorzugter im Bereich von ungefähr 200 mm bis 300 mm liegen. Am bevorzugsten beträgt R_C2 ungefähr 265 mm.
Die 2, 7, 8 und 9 stellen den Krümmungsradius in der Sagittalebene der Ausbuchtungen 22, 23, 24 und 25 der Endplatten 12, 14 dar. Wie dargestellt, weisen die Ausbuchtungen ein im wesentlichen haubenförmiges Profil auf. Der Krümmungsradius der Ausbuchtungen 22, 23 der Endplatte 12 (R_S1) und die Krümmungsradien der Ausbuchtungen 24, 25 der Endplatte 14 (R_S2) sind im allgemeinen gleich. Der Wert von R_S1 und R_S2 kann im Bereich von ungefähr 50 mm bis 350 mm und bevorzugt ungefähr 100 mm bis 200 mm liegen. Am bevorzugsten betragen R_S1 und R_S2 ungefähr 140 mm.
In den 10 und 11 ist das Element 10 gemäß der vorliegenden Erfindung unmittelbar vor (siehe 10) und im Anschluß an (siehe 11) seine Implantation gezeigt. Speziell zeigen die 10 und 11 das Sakrum 300 und den Lumbalabschnitt 310 der Wirbelsäule und die fünf Lendenwirbel 320, 330, 340, 350, 360. Natürliche Scheiben 370, 380, 390 sind zwischen den Wirbeln 320 und 330, 340 und 350 und 350 und 360 angeordnet. Die natürliche Scheibe, die zwischen den Wirbeln 330 und 340 vorhanden war, ist entfernt worden und wird durch Element 10 ersetzt werden. Ein Fachmann auf dem Gebiet wird erkennen, daß das Element 10 die Scheiben 370, 380 oder 390 ersetzen kann und auch die Scheiben ersetzen kann, die sich zwischen Brustwirbeln (nicht gezeigt) oder Lendenwirbeln (nicht gezeigt) der Wirbelsäule befinden.
Das Element 10 wird mit einem Einsetzwerkzeug (nicht gezeigt) zwischen den Lendenwirbeln 330, 340 unter Verwendung eines anterioren Zugangswegs implantiert, wie dies durch die Pfeile in 10 gezeigt ist. Genauer gesagt werden die posterioren Abschnitte 62, 72, 82, 92 der Ausbuchtungen 22, 23, 24, 25 der Endplatten 12, 14 vor den anterioren Abschnitten 60, 70, 80, 90 der Ausbuchtungen eingesetzt. Ein Fachmann auf dem Gebiet wird jedoch erkennen, daß das Element 10 in anderen Richtungen eingesetzt werden kann, die, ohne aber darauf beschränkt zu sein, eine anterior-seitliche Richtung einschließen. Nach Implementierung (siehe 11) penetrieren die ersten und zweiten den Knochen berührenden Oberflächen 30, 32 jeder Rippe 18 der ersten Endplatte 12 den Wirbel 330, während die ersten und zweiten den Knochen berührenden Oberflächen 30, 32 der zweiten Endplatte 14 den Wirbel 340 penetrieren.
Das Element 10 kann gemäß der vorliegenden Erfindung in einer Vielzahl von Größen in Abhängigkeit von Faktoren, wie zum Beispiel Patientengröße und vorgesehener Ort in der Wirbelsäule konstruiert werden. Allgemein weist das Element 10 eine anterior (A)-zu-Posterior(P)-Länge (L_AP) im Bereich von ungefähr 5 mm bis 40 mm und eine Querlänge (L_T) im Bereich von ungefähr 10 mm bis 60 mm auf. Beispielhafte Elemente 10 können Abmessungen (L_AP × L_T) von 34 mm × 46 mm, 31,5 mm × 43 mm, 29 mm × 40 mm, 26,5 mm × 37 mm und 24 mm × 34 mm aufweisen. Das Element weist auch eine Dicke in posteriorer (P) Ansicht auf, die im Bereich von ungefähr 1 mm bis 15 mm liegen kann, und eine Dicke in anteriorer (A) Ansicht auf, die im Bereich von ungefähr 5 mm bis 21 mm liegen kann.
Die erste Endplatte 12, zweite Endplatte 14, Rippen 18 und Kern 16 des Elements 10 können aus einer Vielzahl von Materialien hergestellt sein, die für Fachleute auf dem Gebiet bekannt sind. Die ersten und zweiten Endplatten 12, 14 und die Rippen 18 können vorzugsweise aus demselben Material, wie zum Beispiel einen biokompatiblen Metall oder einer biokompatiblen Legierung auf Metallbasis hergestellt sein. Ein beispielhaftes Metall ist Titan, während beispielhafte Legierungen, ohne aber darauf beschränkt zu sein, Edelstahl (z.B. 316 LVM-Edelstahl), eine Titan-Vanadium-Aluminium-Legierung (z.B. eine Legierung mit ungefähr 90 Gew.-% Titan, ungefähr 6 Gew.-% Aluminium und ungefähr 4 Gew.-% Vanadium), eine Kobalt-Chrom-Legierung, eine Kobalt-Chrom-Molybdän-Legierung und eine Kobalt-Nickel-Chrom-Molybdän-Legierung einschließen. Die Endplatten 12, 14 können auch aus anderem biokompatiblen Materialien, die, ohne aber darauf beschränkt zu sein, ein Verbundkunststoffmaterial einschließen, hergestellt sein.
Der Kern 16 kann aus beliebigem Material hergestellt sein, das die Eigenschaften einer natürlichen Scheibe simuliert. Beispielhafte Materialien schließen, ohne aber darauf eingeschränkt zu sein, elastomere Materialien, ein Polyolefinkautschuk (wie zum Beispiel nicht-konjugiertes Diolefin, wie in US-5245098 beschrieben), oder ein durch Kohlenstoffruß verstärktes Polyolefinkautschuk ein. Die Härte des elastomeren Kerns 16 sollte zwischen 56–72 Shore A-Durometer betragen, während die äußerste Zugfestigkeit des Kerns größer als 11,02 MPa (1600 psi) sein sollte. Der Kern sollte eine äußerste Dehnung von mehr als 300% unter Verwendung des ASTM D412-87-Testverfahrens und eine Reißfestigkeit von mehr als 689 kPa (100 psi) unter Verwendung des ASTM D624-86-Testverfahrens aufweisen.

Claims

Implantierbares Prothesenelement (10) mit: einer ersten Endplatte (12) mit einer ersten, dem Knochen zugewandten Oberfläche (42) und einer zugewandten Passoberfläche (44), wobei die erste, dem Knochen zugewandte Oberfläche (12) mindestens eine Ausbuchtung (22) aufweist, die von dieser vorsteht; einer zweiten Endplatte (14) mit einer zweiten, dem Knochen zugewandten Oberfläche (46) und einer zugewandten Passoberfläche (48), wobei die zweite, dem Knochen zugewandte Oberfläche (46) mindestens eine Ausbuchtung (24) aufweist, die von dieser vorsteht; und einem Kern (16), der zwischen den Passoberflächen (44 und 48) der ersten Endplatte (12) und der zweiten Endplatte (14) angeordnet ist und an diesen befestigt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die dem Knochen zugewandte Oberfläche (42 und 46) der ersten Endplatte (12) und/oder der zweiten Endplatte (14) mindestens eine für sich alleinstehende, in den Knochen eindringende Rippe (18) aufweist, die von dieser vorsteht.
Element (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jede der mindestens einen in den Knochen eindringenden Rippe (18) länglich ist, eine Länge (L_f) aufweist, die größer als eine Breite (W_f) ist, wobei die Länge (L_f) von einem Führungsende (17) einer jeden Rippe (18) zu einem Abschlussende (19) einer jeden Rippe (18) verläuft und wobei jede Rippe (18) eine Höhe (H_f) aufweist, die von dem Führungsende (17) bis zu dem Abschlussende (19) zunimmt.
Element (10) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Führungsende (17) einer jeden der mindestens einen Rippe (18) im wesentlichen bündig mit der dem Knochen zugewandten Oberfläche (42 und 46) der Endplatte (12 und 14) ist, und das Abschlussende (19) einer jeden der mindestens einen Rippe (18) von der dem Knochen zugewandten Oberfläche um eine Höhe (H_f) in dem Bereich von ca. 0,1 mm bis 5,0 mm angehoben ist.
Element (10) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge (L_f) einer jeden der mindestens einen Rippe (18) in dem Bereich von ca. 1 mm bis 30 mm liegt.
Element (10) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß jede der mindestens einen Rippe (18) einen Kamm (36) aufweist, der sich von dem Führungsende (17) bis zu einem Abschlussende (19) relativ zu der Horizontalen in einem Winkel in dem Bereich von ca. 5° bis 85° erstreckt.
Element (10) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß jede der mindestens einen Rippe (18) im wesentlichen ein Dreieckprofil aufweist, das eine erste und eine zweite, den Knochen berührende Oberfläche (42 und 46) bildet, wobei Tragschenkel (38 und 40) von dem Kamm (36) an zugewandten Seiten desselben weg divergieren.
Element (10) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Abschlussende (19) einer jeden der mindestens einen Rippe (18) eine Abschlussfläche (34) aufweist, die sich von dem Kamm (36) zu der dem Knochen zugewandten Oberfläche (42 und 46) der Endplatte (12 und 14) erstreckt.
Element (10) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Abschlussfläche (34) in einem Winkel von ca. 90° relativ zu der Horizontalen (H) orientiert ist.
Element (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Vielzahl von Rippen (18) auf jeder der ersten Endplatte (12) und der zweiten Endplatte (14) bereitgestellt ist.
Element (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine der Rippen (18) von einer jeden Ausbuchtung (22 und 24) der ersten und zweiten Endplatten (12 und 14) vorsteht.
Element (10) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzahl von Rippen (18), die von der ersten Endplatte (12) vorsteht, der Anzahl von Rippen (18) entspricht, die von der zweiten Endplatten (14) vorsteht.
Element (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens zwei Rippen (18) von jeder der ersten und zweiten Endplatten (12 und 14) vorstehen.
Element (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die dem Knochen zugewandte Oberfläche (42) der ersten Endplatte (12) eine erste Ausbuchtung (22) und eine zweite Ausbuchtung (23) aufweist, und die dem Knochen zugewandte Oberfläche (46) der zweiten Endplatte (14) eine dritte Ausbuchtung (24) und eine vierte Ausbuchtung (25) aufweist, und wobei ein erster Schlitz (20) zwischen der ersten Ausbuchtung (22) und der zweiten Ausbuchtung (23) gebildet ist und ein zweiter Schlitz (21) zwischen der dritten Ausbuchtung (24) und der vierten Ausbuchtung (25) gebildet ist.
Element (10) nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Schlitz (20) und der zweite Schlitz (21) jeweils eine konstante Breite (W1 und W2) von einem anterioren Ende (A) des Elements (10) zu einem posterioren Ende (P) des Elements (10) aufweisen.
Element (10) nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der erste und zweite Schlitz (20 und 21) jeweils eine Breite (W1 und W2) aufweisen, die von einer anterioren Seite (A) des Elements (10) zu einer posterioren Seite (P) des Elements (10) abnimmt.
Element (10) nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der erste und zweite Schlitz (20 und 21) jeweils eine Breite (W1 und W2) aufweisen, die von einer anterioren Seite (A) des Elements (10) zu einer posterioren Seite (P) des Elements (10) zunimmt.
Element (10) nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß jeder der ersten und zweiten Schlitze (20 und 21) mindestens eine Extraktionsvertiefung (26) aufweist.
Element (10) nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß jede der mindestens einen ersten und zweiten Ausbuchtungen (22 und 24) eine Höhe, einen anterioren Abschnitt (60 und 80), einen posterioren Abschnitt (62 und 82) sowie erste (64 und 84) und zweite (66 und 86) Seitenabschnitte aufweist, und wobei die Höhe einer jeden Ausbuchtung (22 und 24) von dem anterioren Abschnitt (60 und 80) zu dem posterioren Abschnitt (62 und 82) abnimmt und von dem ersten Seitenabschnitt (64 und 84) zu dem zweiten Seitenabschnitt (66 und 86) zunimmt.
Element (10) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Kamm (36) so orientiert ist, daß er parallel zu einer anterioren-posterioren-Achse (A-P) des Elements (10) ist.
Element (10) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Kamm (36) in einem Winkel relativ zu einer anterioren-posterioren-Achse (A-P) des Elements (10) orientiert ist.
Element (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jede der mindestens einen Ausbuchtungen (22 und 24), die auf der ersten Endplatte (12) und der zweiten Endplatte (14) gebildet sind, die Knochenintegration verstärkende Oberflächenmerkmale aufweist.
Element (10) nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß die die Knochenintegration verstärkenden Oberflächenmerkmale ausgewählt sind aus der Gruppe, die aus einer porösen Beschichtung, einer Tropfenbeschichtung, einer Netzschicht und einer Hydroxylapatitbeschichtung besteht.
Element (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Element (10) in einer posterioren (P) Ansicht eine Dicke in dem Bereich von ca. 1 mm bis 15 mm aufweist.
Element (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Element (10) eine anteriore-posteriore-Länge (L_AP) in dem Bereich von ca. 5 mm bis 40 mm aufweist.
Element (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Element (10) eine transversale Länge (L_T) in dem Bereich von ca. 10 mm bis 60 mm aufweist.
Element (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Endplatte (12) und die zweite Endplatte (14) jeweils einen sagitalen Radius in dem Bereich von 50 mm bis 350 mm und einen koronalen Radius in dem Bereich von 50 mm bis 350 mm aufweist.
Element (10) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Abschlussfläche (34) relativ zu der Vertikalen (V) hinterschnitten ist.
Element (10) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Abschlussfläche (34) relativ zu der Vertikalen (V) überschnitten ist.
Element (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kern (16) aus einem Elastomermaterial gebildet ist.
Element (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kern (16) aus einem Material besteht, das ausgewählt ist aus der Gruppe, die aus einem Elastomermaterial und einem Polyolefinkautschuk besteht.
Element (10) nach Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet, daß der Polyolefinkautschuk durch Kohlenstoffruß verstärkt ist.