DE60104918T2 - Polymer-gefüllter Wirbelsäulefusionskäfig - Google Patents

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Description

  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • 1. Gebiet der Erfindung
  • Die Erfindung betrifft orthopädische Implantate und insbesondere Wirbelfusionsvorrichtungen.
  • 2. Beschreibung der verwandten Technik
  • Wirbelfusion beinhaltet normalerweise die Fusion zwischen zwei Nachbarwirbeln durch Entfernen einer Bandscheibe zwischen zwei Nachbarwirbeln und Plazieren eines Käfigs zwischen den Wirbeln. Der Schnitt am Patienten kann sowohl anterior als auch posterior (Magen und Rücken) erfolgen und die Bandscheibe aus dem Raum zwischen den beiden Nachbarwirbeln entfernt werden. Die Bandscheibe weist einen Ring auf, der einen Kern umgibt. Der Ring wird zerrissen, zerschnitten oder anderweitig aus dem Raum zwischen den Wirbeln entfernt, und der weichere Kern wird auch entfernt. Ein Käfig wird zwischen den Wirbeln dort plaziert, wo die Bandscheibe entfernt ist, und ein Knochentransplantat mit Knochenteilchen wird im Käfigs angeordnet und erstreckt sich zwischen den Endplatten der Nachbarwirbel. Auch Stangen können an der Posteriorseite an der Wirbelsäule plaziert werden, wobei Schrauben an einer jeweiligen Stange befestigt sind und sich in einen jeweiligen Wirbel erstrecken.
  • Die US-A-5888220 offenbart ein Verfahren und eine zugehörige Vorrichtung zur Verwendung minimal invasiver Techniken, um Gewebe durch Verwendung eines aufblasbaren Ballons zu reparieren, der auch mit einem härtbaren Biomaterial verwendet werden kann.
  • Die EP-A-0398497 offenbart ein Verfahren und eine zugehörige Vorrichtung zur Bildung eines Implantatvorläufers und eines Implantats in situ.
  • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Die Erfindung stellt ein orthopädisches Implantat mit einem Beutel bereit, der in einem Hohlraum plaziert ist, der von einem Ring einer. Bandscheibe umgeben ist, und der einen Mittelhohlraum aufweist. Der Beutel ist mit einem Polymer gefüllt, und der durch den Beutel gebildete Mittelhohlraum ist mit einer Knochtenteilchen-Polymer-Matrix gefüllt.
  • In einer Form weist die Erfindung ein orthopädisches Implantat zum Implantieren zwischen Nachbarwirbeln in einer Wirbelsäule auf, das einen im wesentlichen ringförmigen Beutel und ein gehärtetes Polymer im Beutel aufweist.
  • Die Beschreibung offenbart ein Fusionsverfahren von Nachbarwirbeln in einer Wirbelsäule mit den folgenden Schritten: Bilden einer Zugangsöffnung in einem Ring einer Bandscheibe zwischen den Nachbarwirbeln; Entfernen des Kerns in der Bandscheibe, um einen Hohlraum zu bilden, der vom Ring umgeben ist; Plazieren eines im wesentlichen ringförmigen Beutels im Hohlraum; Füllen des Beutels mit einem Polymer; Injizieren von Knochenteilchen in den vom ringförmigen Beutel umgebenen Hohlraum und Härten des Polymers.
  • Ein Vorteil der Erfindung ist, daß ein orthopädisches Implantat zwischen Nachbarwirbeln in einer Wirbelsäule in einer minimal evasiven Operationstechnik implantiert werden kann.
  • Ein weiterer Vorteil ist, daß die die Wirbelsäule umgebenden Bänder und Sehnen ordnungsgemäß gespannt werden können.
  • Noch ein weiterer Vorteil ist, daß der Patient kurz nach der Operation mit der Belastung des Implantats beginnen kann. Ein zusätzlicher Vorteil ist, daß das Implantat von einer einzelnen posterior gelegenen Einschnittstelle aus implantiert werden kann oder von einer posterior und/oder anterior gelegenen Einschnittstelle aus implantiert werden kann.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • Diese und weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung und die Art ihrer Realisierung sowie ein besseres Verständnis der Erfindung gehen aus der nachfolgenden Beschreibung einer Ausführungsform der Erfindung im Zusammenhang mit den beigefügten Zeichnungen hervor. Es zeigen:
  • 1 eine fragmentarische Schnittansicht eines Wirbels und einer Bandscheibe, die eine Orientierung und Größe eines relativ dazu vorgenommenen Einschnitts veranschaulicht;
  • 2 eine Perspektivansicht der Evakuierung eines Kerns in einer Bandscheibe;
  • 3 eine Perspektivansicht der Plazierung eines ringförmigen Beutels in einer Bandscheibe;
  • 4 eine Perspektivansicht des Beutels in einem entspannten Zustand nach Plazierung in der Bandscheibe;
  • 5 eine Seitenschnittansicht des Beutels beim Füllen mit einem Polymer mit einer ersten vorbestimmten Menge;
  • 6 eine Seitenschnittansicht einer Knochenteilchen-Polymer-Matrix, die in einem vom Beutel umgebenen Hohlraum injiziert wird;
  • 7 eine Seitenschnittansicht des Beutels, der mit einer zweiten vorbestimmten Menge nach Injektion von Knochenteilchen gefüllt wird;
  • 8 eine fragmentarische Schnittansicht, wobei das orthopädische Implantat in einer Bandscheibe implantiert und der Einschnitt geschlossen ist;
  • 9 eine Perspektivansicht des Beutels gemäß 4 bis 9; und
  • 10 eine Seitenschnittansicht des Beutels gemäß 4 bis 10.
  • In den mehreren Ansichten bezeichnen entsprechende Bezugszeichen durchweg entsprechende Teile. Die Erläuterung hierin veranschaulicht eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung in einer Form, und eine solche Erläuterung ist nicht dahingehend zu interpretieren, daß sie den Schutzumfang der Erfindung auf irgendeine Weise einschränkt.
  • NÄHERE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
  • Anhand der Zeichnungen wird nunmehr eine Ausführungsform des Fusionsverfahrens von Nachbarwirbeln in einer Wirbelsäule beschrieben. Die Wirbelsäule weist mehrere Nachbarwirbel 10 auf, wobei jedes Paar Nachbarwirbel 10 durch eine Bandscheibe 12 getrennt ist. Eine Bandscheibe 12 kann aus mehreren Grün den geschädigt sein, was die Fusion von Nachbarwirbeln erfordert.
  • 1 zeigt eine fragmentarische Schnittansicht einer Wirbelsäule im Blick in Parallelrichtung zur Wirbelsäule eines Patienten. Angenommen sei, daß eine Bandscheibe 12 so weit geschädigt ist, daß eine Fusion zwischen Nachbarwirbeln 10 erforderlich ist. Gemäß 2 weist jeder Wirbel 10 entgegengesetzt weisende Endplatten 24 an jedem Längsende davon auf. Jede Bandscheibe 12 ist zwischen einem Paar Nachbarwirbeln eingefügt und weist einen Ring 26 auf, der einen Kern 28 umgibt.
  • Ein Einschnitt 14 wird am Rücken 16 des Patienten mit Hilfe eines Skalpells 18 oder anderen geeigneten Schneidwerkzeugs vorgenommen. Der Einschnitt 14 kann unter Verwendung geeigneter Instrumente 20 offen gehalten werden. Der Einschnitt 14 wird in einem Winkel zur Bandscheibe 12 vorgenommen, der etwa dem dargestellten entspricht, wodurch ein Bereich 22 umgangen wird, in dem das Rückenmark liegt. Nach Herstellen des Einschnitts 14 wird eine Zugangsöffnung 30 in einem Ring 26 einer ausgewählten Bandscheibe 12 durch bekannte Verfahren gebildet, z. B. einen Bohrer oder ein Skalpell. Da der Einschnitt 14 am Rücken 16 des Patienten vorgenommen ist, wird die Zugangsöffnung 30 allgemein posterior in der Bandscheibe 12 hergestellt.
  • Nach Bildung der Zugangsöffnung 30 wird der Kern 28 aus der Bandscheibe 12 evakuiert (3). Ein Vakuumschlauch 34 o. ä. kann zum Entfernen des Kerns 28 verwendet werden. Durch Entfernung des Kerns 28 bildet sich ein Hohlraum 42 in der Bandscheibe 12, der vom Ring 26 umgeben ist. Der Vakuumschlauch 34 wird nach Evakuierung des Kerns 28 aus dem Hohlraum 42 und Einschnitt 14 entfernt.
  • Ein flexibler Beutel 44 mit im wesentlichen einer Ringform in entspanntem Zustand wird danach in den Hohlraum 42 eingeführt (4). Insbesondere wird der Beutel 44 gefaltet und in einem vorgeladenen Schlauch 46 eingeführt. Der vorgeladene Schlauch 46 hat einen Außendurchmesser, der etwas kleiner als der Innendurchmesser der im Ring 26 gebildeten Zugangsöffnung 30 ist. Der vorgeladene Schlauch 46 mit dem darin geladenen Beutel 44 wird in den Einschnitt 14 und die Zugangsöffnung 30 so eingeführt, daß sich ein Ende 48 des vorgeladenen Schlauchs 46 durch die Zugangsöffnung 30 und in den Hohlraum 42 erstreckt. Danach wird der Beutel 44 aus dem vorgeladenen Schlauch 46 und in den Hohlraum 42 geschoben, was Pfeile 50 zeigen. Der Beutel 44 kann aus dem vorgeladenen Schlauch 46 auf jede geeignete Weise ausgestoßen werden, z. B. durch Nutzung eines im vorgeladenen Schlauch 46 angeordneten Stößels (nicht gezeigt) mit einem Außendurchmesser, der etwas kleiner als der Innendurchmesser des vorgeladenen Schlauchs 46 ist.
  • Der Beutel 44 ist mit einer Größe und Form so ausgewählt, daß er den Umfang des Hohlraums 42 bei Anordnung darin allgemein füllt (5). Ein erster Füllschlauch 52 und ein zweiter Füllschlauch 54 werden jeweils am Beutel 44 befestigt (5 bis Fig. 11). Der erste Füllschlauch 52 erstreckt sich durch den Beutel 44 und endet in einem Abschnitt des vom Beutel 44 umgebenen Hohlraums 42 (6). Andererseits erstreckt sich der zweite Füllschlauch 54 in den Beutel 44 und endet darin. Ein hochfestes Polymer wird über den zweiten Füllschlauch 54 in den Beutel 44 injiziert, was Pfeile 56 zeigen. Während dieser ersten Füllstufe des Beutels 44 wird das Polymer 58 so injiziert, daß es den Beutel 44 im wesentlichen mit einer ersten vorbestimmten Menge füllt, ohne den Beutel 44 zu dehnen oder zu verformen. In der dargestellten Ausführungsform ist der Beutel 44 porös, und das Polymer 58 hat die Form eines bioresorbierbaren und härtbaren Polymers, von dem ein Teil durch den Beutel 44 geht. Das Härten kann durch Einwirkung von Energie, z. B. Wärmeenergie, Lichtenergie oder Röntgenenergie, oder Zugabe eines chemischen Katalysators bewirkt werden. Während der ersten Füllstufe des Beutels 44 gemäß 6 bleibt das Polymer 58 vorzugsweise in einem ungehärteten Zustand.
  • Danach wird ein Knochentransplantat in Form von Knochenteilchen 60 durch den ersten Füllschlauch 52 in den Abschnitt des Hohlraums 42 injiziert, der vom Beutel 44 umgeben ist (7), was Pfeile 62 zeigen. Verständlich sollte sein, daß auch ein Knochenersatzmaterial verwendet werden kann. In der dargestellten Ausführungsform sind die Knochenteilchen 60 in einer Flüssigkeit suspendiert, z. B. synthetischem Knochenersatz. Die Knochenteilchen-Suspensionsflüssigkeit wird durch den ersten Füllschlauch 52 und in den Hohlraum 42 injiziert, bis der vom Beutel 44 umgebene Abschnitt des Hohlraums 42 gemäß 7 im wesentlichen gefüllt ist. Danach werden die Knochenteilchen im Hohlraum 42 zurückgehalten, und zusätzliches Polymer 58 wird in den Beutel 44 injiziert (8). Das Polymer 58 wird in den Beutel 44 in einer zweiten vorbestimmten Menge injiziert, die eine Dehnung des Beutels 44 bewirkt. Der Beutel 44 dehnt sich in Axialrichtung (relativ zur Bandscheibe 12) und berührt die Endplatten 24. Außerdem dehnt sich der Beutel 44 in Radialeinwärtsrichtung, was radiales Zusammendrücken und radiales Dehnen der Knochenteilchen 60 im Hohlraum 42 bewirkt. Dadurch können die die Wirbel 10 umgebenden Bänder und Sehnen durch die sich axial dehnenden Knochenteilchen 60 dazwischen wieder gespannt werden. Weiterhin ist die Fusionsfläche mit einer großen Kontaktfläche versehen, da im wesentlichen die gesamte Fläche, die von den Knochenteilchen 60 und dem Beutel 44 berührt wird, ein tragendes Teil bildet. Die Polymerverbindung 58 im Beutel 44 sowie das Polymer, das die Knochenteilchen 60 umgibt und trägt, kann relativ schnell bis zu einem tragenden Zustand gehärtet werden. Zum Beispiel kann die Polymerverbindung mit Röntgenenergie oder einem chemischen Katalysator gehärtet werden. Außer minimal evasiv zu sein, ist der Patient somit fähig, die Wirbelsäule durch Sitzen, Stehen usw. schnell zu belasten, nachdem das Polymer im orthopädischen Implantat 8 gehärtet ist. Der erste Füllschlauch 52 und zweite Füllschlauch 54 werden vom orthopädischen Implantat 8 gemäß 9 abgeschnitten, und der Einschnitt 14 wird mit geeigneten Verschlußtechniken geschlossen.
  • Aus der vorstehenden Beschreibung wird deutlich, daß die Erfindung ein orthopädisches Implantat 8 bereitstellt, das sich mit minimal evasiven chirurgischen Verfahren leicht in einer Bandscheibe 12 implantieren läßt. Die Härtung des Polymers im Beutel zwischen den Nachbarwirbeln 10 erfolgt schnell und bildet eine große Oberfläche zur Übertragung von Lasten und eine stabile Struktur für das Nachwachsen von Knochen zwischen den Wirbeln.
  • Ferner kann die Erfindung in einem Fusionsverfahren von Nachbarwirbeln in einer Wirbelsäule verwendet werden, das die folgenden Schritte aufweist:
    Bilden einer Zugangsöffnung in einem Ring einer Bandscheibe zwischen den Nachbarwirbeln;
    Entfernen des Kerns in der Bandscheibe, um einen Hohlraum zu bilden, der vom Ring umgeben ist;
    Plazieren eines im wesentlichen ringförmigen Beutels im Hohlraum;
    Füllen des Beutels mit einem Polymer;
    Injizieren von Knochenteilchen in einen Abschnitt des vom ringförmigen Beutel umgebenen Hohlraums; und
    Härten des Polymers. Zweckmäßig kann der Füllschritt das Füllen des Beutels mit dem Polymer in einer ersten vorbestimmten Menge aufweisen und kann den weiteren Schritt des Füllens des Beutels mit dem Polymer in einer zweiten vorbestimmten Menge aufweisen, wobei der zweite Füllschritt nach dem Injektionsschritt erfolgt. Wünschenswert kann der zweite Füllschritt die Knochenteilchen in Radialeinwärtsrichtung zu einer Säule zusammendrücken und kann die Säule in Axialrichtung dehnen. Zweckmäßig kann die Dehnung der Knochenteilchen in Axialrichtung die Knochenteilchen gegen eine Endplatte jedes jeweiligen der Wirbel belasten. Wünschenswert kann der zweite Füllschritt für Höheneinstellung der Bandscheibe zwischen den Nachbarwirbeln sorgen.
  • Im Verfahren können die Knochenteilchen Knochenspäne aufweisen. Ferner können die Knochenteilchen in einer Matrix suspendiert sein. Wünschenswert kann der Bildungsschritt das Bilden der Zugangsöffnung in einer Seite der Bandscheibe aufweisen. Zweckmäßig kann der Entfernungsschritt das Evakuieren des Kerns aus der Bandscheibe aufweisen.
  • Im Verfahren kann der Plazierungsschritt die folgenden Teilschritte aufweisen: Falten des Beutels;
    Einführen des Beutels in einen vorgeladenen Schlauch;
    Einführen mindestens eines Endes des vorgeladenen Schlauchs in den Hohlraum; und
    Drücken des gefalteten Beutels aus dem vorgeladenen Schlauch in den Hohlraum.
  • In den zuvor beschriebenen Verfahren kann der Füllschritt das Injizieren des Polymers unter Druck in den Beutel aufweisen. Wünschenswert kann der Beutel unter dem Druck dehnbar sein. Zweckmäßig kann das Polymer ein härtbares Polymer aufweisen. Ferner kann das Polymer mit Wärmeenergie, Lichtenergie, Röntgenenergie oder einem chemischen Katalysator härtbar sein.
  • Im Verfahren kann der Härteschritt das Härten des Polymers mit einem chemischen Katalysator aufweisen. Weiterhin kann der Beutel einen porösen Beutel aufweisen, der den Durchgang eines Teils des Polymers ermöglicht.

Claims (10)

  1. Orthopädisches Implantat zum Implantieren zwischen Nachbarwirbeln mit einem flexiblen Behälter (44); und einem gehärteten Polymer (58) im Behälter (44), dadurch gekennzeichnet, daß der Behälter (44) im wesentlichen ringförmig ist.
  2. Orthopädischer Implantatvorläufer mit einem flexiblen Behälter (44); und einem härtbaren Polymer (58) im Behälter (44), dadurch gekennzeichnet, daß der Behälter (44) im wesentlichen ringförmig ist.
  3. Orthopädisches Implantat oder Vorläufer davon nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet es (er) ferner einen mit dem Behälter (44) verbundenen Füllschlauch (54) zum Injizieren des Polymers (58) in den Behälter (44) aufweist.
  4. Orthopädisches Implantat oder Vorläufer davon nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Polymer (58) ein härtbares Polymer aufweist.
  5. Orthopädisches Implantat oder Vorläufer davon nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Polymer (58) mit Wärmeenergie, Lichtenergie, Röntgenenergie oder einem chemischen Katalysator härtbar ist.
  6. Orthopädisches Implantat oder Vorläufer davon nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Polymer (58) Polymethylmethacralyt aufweist.
  7. Orthopädisches Implantat oder Vorläufer davon nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Behälter (44) einen porösen Behälter aufweist, durch den ein Teil des Polymers (58) durchgehen kann.
  8. Bausatz für einen orthopädischen Implantatvorläufer, dadurch gekennzeichnet, daß er aufweist: i) einen Behälter (44) nach einem der Ansprüche 1, 2, 3 oder 7; und ii) ein härtbares Polymer (58) nach einem der Ansprüche 2, 4, 5 oder 6.
  9. Bausatz nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß er ferner eine Einrichtung zum Härten des Polymers aufweist.
  10. Verwendung eines härtbaren Polymers (58) oder Verwendung eines Bausatzes nach Anspruch 8 oder 9 zur Herstellung eines Vorläufers nach Anspruch 2 und einem der Ansprüche 3 bis 7.
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