DE69820654T2

DE69820654T2 - Platte- und schraubensystem zur osteosynthese der wirbelsäule

Info

Publication number: DE69820654T2
Application number: DE69820654T
Authority: DE
Inventors: Christian Baccelli; Frederic Conchy; Patrick Henry
Original assignee: Dimso SA
Current assignee: Stryker Spine SAS
Priority date: 1997-09-23
Filing date: 1998-09-21
Publication date: 2004-06-24
Anticipated expiration: 2018-09-22
Also published as: FR2768609B1; ATE256428T1; CA2304579A1; CA2304579C; KR20010030657A; AU745020B2; ES2149744T3; FR2768609A1; AU9170798A; ES2149744T1; EP1017328A1; KR100571894B1; DE69820654D1; DE1017328T1; WO1999015094A1; US6287309B1; EP1017328B1; JP2001517476A; JP4087055B2

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein Systeme zur Osteosynthese der Wirbelsäule, der Art „Platte".
Ein solches System ist bereits bekannt und umfasst zumindest zwei in den zu behandelnden benachbarten Wirbeln verankerte Fußschrauben und eine Verbindungsplatte, die dafür bestimmt ist, die Schraubenköpfe steif miteinander zu verbinden.
Insbesondere aus der EP-A-0 441 084 ist ein solches System bekannt, bei welchem jede Fußschraube einen Bereich mit sechseckigem Querschnitt zur Anordnung der Schraube in dem Knochen aufweist, wobei dieser Bereich von einer mit Gewinde versehenen Stange überragt wird.
Die Platte besitzt mehrere längliche Öffnungen, durch welche hindurch die verschiedenen, mit Gewinde versehenen Stangen eingegriffen werden können, und eine offene Rille auf ihrer Unterseite, um den sechseckigen Bereich jeder Fußschraube gegen die Drehung zu blockieren, um ihr Lösen zu verhindern.
In Verbindung mit jeder Fußschraube ist ebenfalls ein Bügel vorgesehen, der von der gewindeten Stange der Schraube durchquert wird, und der die Platte von oben übergreift, und eine Mutter wird schließlich auf der gewindeten Stange festgezogen, um zwischen sich und dem sechseckigen Bereich der Schraube die von ihrem Bügel überspannte Platte einzuschließen und zu blockieren.
Komplementäre Erhöhungen sind außerdem auf der Oberseite der Platte und auf der Unterseite des Bügels vorgesehen, um jegliches Gleiten in Längsrichtung der Platte bezüglich der Schraube zu verhindern.
Dieses Befestigungssystem weist, auch wenn es allgemein zufrieden stellend arbeitet, dennoch gewisse Nachteile auf.
So ist die Notwendigkeit, Erhöhungen vorzusehen, welche dafür bestimmt sind, das Weggleiten zu verhindern, darin begründet, dass die Platte und der Bügel nur über zwei flache, zusammengepresste Seiten miteinander zusammenwirken, und ihr Fehlen würde die Gefahr bergen, absolut unerwünschte Verschiebungen zwischen den Wirbeln hervorzurufen.
Allerdings erhöhen diese Erhöhungen durch die Bearbeitung, die sie erfordern, erheblich den Selbstkostenpreis der Platten und Bügel.
Außerdem können sie die Feineinstellung der Positionierung des Systems in dem Maße behindern, dass sie nur eine bestimmte Anzahl von gegenseitigen, diskreten Positionen zwischen der Platte und dem Bügel zulassen, d. h. nur eine bestimmte Anzahl diskreter Schraubenabstände; wenn außerdem die Mutter vor dem Festziehen übermäßig eingeschraubt wird, kann das Gleiten der Platte und des Bügels zueinander während der Einstellungen behindert sein.
Schließlich erfordert dieses bekannte System, vor dem Einschrauben der Muttern, die verschiedenen Bügel oberhalb der Platte aufzusetzen, was eine mühsame Arbeit ist, die ebenfalls die Gefahr einer falschen Positionierung dieser Bügel vor dem Festziehen birgt.
Die vorliegende Erfindung zielt darauf ab, diese Nachteile zu beheben und ein Verbindungssystem der Art Platte vorzuschlagen, bei welchem die Bearbeitung der verschiedenen Komponenten wesentlich weniger aufwendig ist, wobei gleichzeitig eine ausgezeichnete Stabilität erzielt wird.
Ein weiterer Gegenstand der Erfindung besteht darin, ein System vorzuschlagen, dessen Anordnung vereinfacht ist, indem die langwierige und instabile Montage von Bügeln vor dem Anordnen der Muttern vermieden wird.
Noch ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein System vorzuschlagen, das eine gewisse elastische Verformbarkeit aufweist, um die Beanspruchungen zwischen den verschiedenen Wirbeln besser zu verteilen.
So schlägt die vorliegende Erfindung ein System zur Osteosynthese der Wirbelsäule vor, mit wenigstens zwei Fußschrauben und einer Verbindungsplatte, die geeignet ist, die Schrauben in im wesentlichen steifer Weise miteinander zu verbinden, wobei jede Schraube einen gewindeten Bereich zur Knochenverankerung und einen Kopf mit einem nicht kreisförmigen Querschnittsbereich sowie eine gewindete Endstange aufweist, die in der Lage ist, mit einer Mutter zusammenzuwirken, wobei die Platte wenigstens eine Öffnung aufweist, welche dafür geeignet ist, von der gewindeten Endstange einer der Schrauben durchquert zu werden, um zwischen dem Kopf mit nicht kreisförmigem Querschnitt und der Mutter eingeschlossen zu werden, und wobei Vorrichtungen vorgesehen sind, um eine Winkelblockierung zwischen dem Kopf jeder Fußschraube und der Platte herzustellen, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtungen zur Winkelblockierung ein Element aufweisen, welches zwischen der Platte und dem Kopf der Fußschraube aufgesetzt ist, und welches von der gewindeten Endstange dieser letzteren durchquert ist, wobei dieses Element ein erstes blockierendes Formzusammenwirken mit dem Kopf und ein zweites blockierendes Formzusammenwirken mit der Platte bewirkt, wobei das Element in der Lage ist, das erste Zusammenwirken mit dem nicht kreisförmigen Querschnittsbereich des Kopfes herzustellen.
Bevorzugte, aber nicht begrenzende Aspekte des erfindungsgemäßen Systems sind die folgenden:

– das erste blockierende Formzusammenwirken besteht aus einer Überdeckung des Kopfes mit nicht kreisförmigem Querschnitt durch das von oben aufgesetzte Element;
– das aufgesetzte Element weist zwei Seitenstreben auf, welche zwischen sich einen Kanal mit geraden Kanten begrenzen, dessen Breite etwas größer als der Abstand zwischen zwei parallelen Flächen des Kopfes der Fußschraube ist;
– das zweite blockierende Formzusammenwirken besteht aus einer Überdeckung der Platte durch das von unten aufgesetzte Element;
– das aufgesetzte Element weist zwei seitliche Stützen auf, welche zwischen sich einen Kanal mit schräg hochgerichteten Kanten definieren, und die Platte weist Seitenfasen auf, welche in der Lage sind, sich gegen die schrägen Kanten zu stützen;
– die Platte legt sich nur auf der Höhe der Seitenfasen auf das aufgesetzte Element auf;
– das aufgesetzte Element weist einen Kern mit allgemeiner Scheibenform aufweist, der von einer Mittelöffnung für den Durchgang der gewindeten Endstange der Fußschraube durchquert ist;
– die Breite des aufgesetzten Elementes ist praktisch gleich derjenigen der Platte;
– das System weist einen Satz Fußschrauben und einen Satz Platten auf, welche verschiedene Lochkonfigurationen mit einem leicht länglichen Loch mit konstanter Geometrie und einem oder mehreren langgestreckten Löchern mit verschiedenen Längen aufweisen;
– die Mutter kommt direkt in Auflage gegen die Oberfläche der Platte.

Weitere Gedanken, Ziele und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden besser aus der Lektüre der nachfolgenden detaillierten Beschreibung einer bevorzugten Ausführung dieser hervorgehen, die beispielhaft und unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen gemacht ist, bei welchen:
1 eine Gesamtperspektivansicht eines erfindungsgemäßen Wirbelsäulenimplantats ist,
2 ein Seitenaufriss des Implantats ist,
3 eine weitere Perspektivansicht des Implantats in vergrößertem Maßstab ist,
4 eine Endansicht im Aufriss des Implantats ist,
5 eine Perspektivansicht einer in dem Implantat verwendeten Platte ist,
6 ein Seitenaufriss einer anderen Version der Platte ist,
7 eine Endansicht im Aufriss der Platte der 6 ist,
8 eine Draufsicht auf die Platte der 6 und 7 ist,
die 9 bis 11 Draufsichten auf drei weitere Versionen der Platte sind,
12 ein Vorderaufriss eines Verbindungs- und Blockierelementes des Implantats ist,
13 eine Seitenansicht des Elementes der 12 ist, und
14 eine Draufsicht auf das Element der 12 und 13 ist.
Unter Bezugnahme auf die Zeichnungen ist ein Implantat zur Osteosynthese der Wirbelsäule der Art „Platte" dargestellt, dessen Prinzip darin besteht, eine Reihe von Fußschrauben 10 in aneinander angrenzenden Wirbeln zu verankern und diese Schrauben 10 miteinander in steifer Weise mit Hilfe einer Platte mit Öffnungen zu verbinden.
Die 1 bis 4 zeigen aus Gründen der Klarheit das Zusammenwirken der Platte mit nur einer einzigen Schraube.
Jede Schraube 10 umfasst in aus sich heraus klassischer Weise von einem Ende zum anderen einen gewindeten Bereich 11, der dafür eingerichtet ist, ihre Verankerung in dem Wirbel zu ermöglichen, einen Kragen 12, einen Kopf 13 mit sechseckigem Querschnitt zur Ermöglichung der Verschraubung in dem Wirbel mit Hilfe eines Schlüssels, und schließlich einen mit Gewinde versehenen, zylindrischen Endbereich 14, dessen Gewinde einen konstanten Durchmesser und eine konstante Steigung aufweist. Eventuell weist die Spitze des gewindeten Bereichs 14 eine hohle Vertiefung mit sechs Flächen 15 auf (siehe 1), welche in einer Variante das Einschrauben der Schraube 10 in den Wirbel von oben mit Hilfe eines geeigneten Schraubenschlüssels ermöglicht.
Die Verbindungsplatte, die mit der Bezugszahl 20 bezeichnet ist, weist eine allgemein flache und abgerundete Form mit halbkreisförmigen Enden auf. Sie ist von einer Oberseite 23, einer Unterseite 27, einer Seitenfläche 24, einer ersten Fase 25 mit 45° im Übergang von der Oberseite 23 zu der Seitenfläche 24, und einer zweiten Fase 26, ebenfalls mit 45° im Übergang von der Unterseite zu der Seitenfläche 24 begrenzt.
Hierbei ist zu beobachten, dass die untere Fase 26 auf der Höhe der Flanken der Platte breiter ausgebildet ist als auf der Höhe ihrer Endstücke.
Die Platte 20 ist in Richtung ihrer Dicke von einer Reihe Öffnungen durchquert, die für ihren Zusammenbau mit den Fußschrauben bestimmt sind, wobei diese Öffnungen in der Längsrichtung der Platte ausgerichtet sind. Typischerweise sind eine längliche Öffnung 22 von geringer Länge und eine oder mehrere längliche Öffnungen 21 von größerer Länge vorgesehen, wobei verschiedene Anordnungen dieser Öffnungen im Folgenden in Einzelheiten erläutert werden.
Das System umfasst ebenfalls in Verbindung mit jeder Schraube 10 ein Zwischenelement 30 und eine Mutter 40.
Das Zwischenelement 30, das eine Breite aufweist, die praktisch gleich derjenigen der Platte 20 ist, umfasst einen zentralen, allgemein scheibenförmig ausgebildeten Körper 31, der von einer zentralen Öffnung 37 durchquert ist, deren Durchmesser etwas größer ist als der Gesamtdurchmesser der gewindeten Stange 14 der Schraube 10.
In zwei diametral gegenüberliegenden Bereichen des Körpers 31 erstrecken sich nach unten zwei Streben 32, 32', die äußerlich die kreisförmige Kontur des Körpers 31 annehmen, und die innerlich zwei einander gegenüber liegend angeordnete, gerade und parallele Flächen 36, 36' aufweisen, welche durch einen etwas größeren Abstand voneinander getrennt sind als der Abstand zwischen zwei gegenüberliegenden Flächen des sechseckigen Kopfes 13 der Schraube 10. Diese Flächen 36, 36' begrenzen eine ebene Fläche 39, die von der Unterseite des Körpers 31 des Elementes 30 gebildet ist.
Diese Streben 32, 32' sind am unteren Ende ihrer Außenflächen leicht abgerundet ausgebildet, um zu verhindern, dass sie scharte Kanten definieren, die eine traumatisierende Wirkung haben können.
In diesen gleichen, diametral einander gegenüberliegenden Bereichen des Körpers 31 des Elementes 30 erstrecken sich nach oben zwei Stützen 33, 33', die äußerlich die kreisförmige Kontur des Körpers aufweisen.
Diese Stützen weisen innerlich mit 45° abgeschrägte Flächen, jeweils 35 und 35', auf, welche zwischen sich einen ebenen Bodenbereich 34 begrenzen, der von der Oberseite des Körpers 31 gebildet ist.
Insbesondere in 12 ist zu beobachten, dass parallel zu der Fläche 34 angeordnete Anflachungen 38 den Übergang zwischen den oberen Enden der Flächen 35, 35' und den oberen Enden der Außenkanten der Stützen sicherstellen, um zu vermeiden, dass sich eine sehr scharfe, traumatisierende Kante bildet.
Hierbei ist die Beobachtung von Bedeutung, dass die Breite des Bodens 34 des Elementes etwas kleiner ist als die Breite zwischen den Fasen der Unterseite 27 der Platte 20, und zwar zu weiter unten erläuterten Zwecken.
Schließlich ist die Mutter 40 von der aus sich heraus bekannten klassischen Art. Sie weist einen Körper 41 mit sechs sechseckigen Flächen für ihr Festziehen auf, wobei der Körper von einem bauchigen Bereich 42 überragt wird, der von dem Körper 41 durch einen Querschlitz 43 getrennt ist.
Der Körper 41 und der bauchige Bereich 42 sind beide von einem axialen Innengewinde durchquert, wobei eine leichte plastische Verformung der Mutter durch Quetschung auf der Höhe des Schlitzes 43 ermöglicht, die beiden Bereiche des Innengewindes, die beidseits von dem Schlitz 43 angeordnet sind, leicht zueinander zu versetzen, um der Mutter eine selbstblockierende Eigenschaft zu verleihen.
Das hier oben beschriebene Implantat wird auf die folgende Weise angeordnet.
Nachdem mehrere Fußschrauben 10 in aneinander angrenzenden Wirbeln angeordnet worden sind, beginnt jede Schraube ein Element 30 aufzunehmen, das derart angeordnet ist, dass der Kopf 13 der Schraube in dem unterhalb des Elementes 30 von seinen Flächen 36, 36' und 39 definierten Kanal eingelassen ist, und dass die Spitze des Kopfes 13 auf der Fläche 39 aufliegt.
Die Elemente 30 sind außerdem derart ausgerichtet, dass die Achsen ihrer oberen Kanäle, die zwischen ihren Flächen 34, 35 und 35' definiert sind, im wesentlichen auf einer Linie liegen.
Dann wird eine Platte 20 mit geeigneter Geometrie derart angeordnet, dass die gewindeten Stangen 14 der Schrauben in Durchgangslöcher 21 oder 22 der Platte eingreifen, und dass sich die Basis der Platte in den jeweiligen oberen Kanal jedes Elementes einlegt, das eine Wiege bildet.
Hierbei ist zu beobachten, dass die um 45° geneigten Flächen 35 und 35' jedes Elementes 30 während dieses Vorgangs, in Verbindung mit den Seitenbereichen der Fasen 26 der Platte, eine Autozentrierung der Platte auf dem jeweiligen Element 30 sicherstellen.
Sodann werden die Muttern 40 auf den gewindeten Stangen 14 der Schrauben 10 verschraubt, um die Platte 20 zusammengedrückt in ihrer jeweiligen Wiege anzuordnen.
Hierbei ist anzumerken, dass in besonders vorteilhafter Weise aufgrund dessen, dass die Breite der Unterseite 27 der Platte größer ist als die Breite des Bodens 34 der Wiege, die Platte 20 nur auf der Höhe der mit 45° geneigten Flächen, nämlich den Fasen 26 und den abgeschrägten Flächen 35, 35', mit dem Element 30 in Kontakt ist, und dies sogar nach dem vollständigen Festziehen der Mutter. So zeigen insbesondere die 2 und 4, dass nach der Blockierung ein kleiner Zwischenraum, typischerweise zwischen 0,5 und 2 mm, zwischen den jeweiligen Flächen 27 und 34 der Platte 20 und des Elementes 34 bestehen bleibt.
Diese Eigenschaft bewirkt die Sicherstellung eines Zusammenwirkens zwischen der Platte 20 und jedem Element 30 entlang der schrägen Kraftlinien, welche eine leichte elastische Verformung der Materialien auf der Höhe der gegeneinander anliegenden Flächen und somit der starken Reaktionskräfte bewirken.
Unter diesem Umständen ist die Reibung zwischen den gegeneinander anliegenden Flächen ausreichend, um eine absolut stabile Blockierung der Anordnung sicherzustellen und die Zuhilfenahme von Erhöhungen, Einkerbungen oder ähnlichem zu vermeiden, die dafür bestimmt sind, unerwünschte Gleitbewegungen zu verhindern.
Es ist außerdem festzustellen, dass aufgrund dessen dass, nach der Anordnung der Platte 20, sich die Elemente 30 zwischen dieser und den jeweiligen Köpfen 13 der Schrauben 10 eingeschlossen befinden, die Operationstechnik für den Chirurg erleichtert wird.
Nunmehr werden weitere Eigenschaften der Erfindung, insbesondere bezüglich der Platte 20, beschrieben.
So zeigen die 5, 8, 9, 10 und 11 verschiedene Anordnungen der länglichen Löcher 21 und 22.
In dem Fall der 8 und 9 befindet sich ein kurzes Loch 22 zwischen zwei langen Löchern 21, für welche man Versionen mit verschiedenen Längen von langen Löchern vorschlagen kann (L1 in 8 und L2, die kleiner ist als L1, in 9).
Ebenfalls lässt sich vorsehen, dass sich das kurze Loch 22 an einem Ende der Platte befindet, in Verbindung mit einem langen Loch 21 (10 und 11) oder zwei langen Löchern 21a, 21b (5).
Diese Anordnung ermöglicht insbesondere, bei der Anordnung einer Platte mit einem kurzen Loch 22 auf der Höhe eines Endes des zu behandelnden Bereiches der Wirbelsäule zu vermeiden, dass das Implantatsystem in unerwünschter Weise in den angrenzenden, gesunden Bereich hineinragt.
In dem Fall der 10 und 11 sind zwei lange Löcher 21 mit unterschiedlichen Längen, und zwar jeweils L3 und L4, vorgesehen.
In der Praxis wird dem Chirurgen ein Satz Platten angeboten, welche alle den gleichen Querschnitt, aber die zuvor genannten unterschiedlichen Anordnungen oder noch weitere Anordnungen aufweisen.
Eine weitere Beobachtung hinsichtlich der Platten ist, dass diese derart dimensioniert sein können, dass sie zwischen zwei Fußschrauben eine gewisse elastische Verformbarkeit aufweisen, die ermöglicht, die Verteilung der Beanspruchungen auf der Höhe der unterschiedlichen Wirbel zu verbessern.
Typischerweise, wenn die Platten aus einer klassischen, bioverträglichen Titanlegierung bestehen, wird den Schenkeln der Platte, welche jedes Loch 21 oder 22 aufweisen, neben ihrer besonderen Form, wie weiter oben beschrieben, ein Querschnitt gegeben, der vorzugsweise zwischen 6 und 11 mm², und bevorzugter zwischen 7,5 und 9,5 mm² liegt.
Selbstverständlich ist die vorliegende Erfindung in keiner Weise auf die hier oben beschriebenen und in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsformen beschränkt, sondern der Fachmann kann jede Variante oder Modifizierung gemäß ihrem Geist daran vornehmen.

Claims

Osteosynthesesystem für die Wirbelsäule mit wenigstens zwei Fußschrauben (10) und einer Verbindungsplatte (20), die geeignet ist, die Schrauben in im wesentlichen steifer Weise miteinander zu verbinden, wobei jede Schraube einen gewindeten Bereich (11) zur Knochenverankerung und einen Kopf (13) mit einem nicht kreisförmigen Querschnittsbereich sowie eine gewindete Endstange (14) aufweist, die in der Lage ist, mit einer Mutter (40) zusammenzuwirken, wobei die Platte wenigstens eine Öffnung (21, 22) aufweist, welche dafür geeignet ist, von der gewindeten Endstange einer der Schrauben durchquert zu werden, um zwischen dem Kopf und der Mutter eingeschlossen zu werden, und wobei Vorrichtungen (30) vorgesehen sind, um eine Winkelblockierung zwischen dem Kopf (13) jeder Fußschraube und der Platte herzustellen, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtungen zur Winkelblockierung ein Element (30) aufweisen, welches zwischen der Platte und dem Kopf der Fußschraube aufgesetzt ist, und welches von der gewindeten Endstange dieser letzteren durchquert ist, wobei dieses Element ein erstes blockierendes Formzusammenwirken mit dem Kopf (13) und ein zweites blockierendes Formzusammenwirken mit der Platte (20) bewirkt, wobei das Element in der Lage ist, das erste Zusammenwirken mit dem nicht kreisförmigen Querschnittsbereich des Kopfes herzustellen.
System gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das erste blockierende Formzusammenwirken aus einer Überdeckung des Kopfes mit nicht kreisförmigem Querschnitt (13) durch das aufgesetzte Element (30) von oben her besteht.
System gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das aufgesetzte Element zwei Seitenstreben (32, 32') aufweist, welche zwischen sich einen Kanal mit geraden Kanten begrenzen, dessen Breite etwas größer als der Abstand zwischen zwei parallelen Flächen des Kopfes (13) der Fußschraube ist.
System gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite blockierende Formzusammenwirken aus einer Überdeckung der Platte (20) durch das aufgesetzte Element (30) von unten her besteht.
System gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das aufgesetzte Element zwei seitliche Stützen (33, 33') aufweist, welche zwischen sich einen Kanal mit schräg hochgerichteten Kanten (35, 35') definieren, und dass die Platte (20) Seitenfasen (26) aufweist, welche in der Lage sind, sich gegen die schrägen Kanten zu stützen.
System gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Platte (20) nur auf der Höhe der Seitenfasen (26) auf das aufgesetzte Element (30) auflegt.
System gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das aufgesetzte Element (30) einen Kern (31) mit allgemeiner Scheibenform aufweist, der von einer Mittelöffnung (37) für den Durchgang der gewindeten Endstange (14) der Fußschraube (10) durchquert ist.
System gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Breite des aufgesetzten Elementes (30) praktisch gleich derjenigen der Platte (20) ist.
System gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass es einen Satz Fußschrauben (10) und einen Satz Platten (20) aufweist, weiche verschiedene Lochkonfigurationen mit einem leicht länglichen Loch (22) mit konstanter Geometrie und einem oder mehreren langgestreckten Löchern (21; 21a, 21b) mit verschiedenen Längen aufweisen.
System gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Mutter (40) direkt in Auflage gegen die Oberfläche der Platte (20) kommt.