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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Bandscheibenprothesensystem zur
Ausbildung einer künstlichen Bandscheibe umfassend eine
erste Prothesenkomponente und eine von der ersten Prothesenkomponente
unabhängige zweite Prothesenkomponente, wobei jede der
beiden Prothesenkomponenten ein erstes und ein zweites Wirbelkörperanlageelement
zum Anlegen an benachbarte, ein Bandscheibenfach einer Wirbelsäule
begrenzende Wirbelkörper und ein relativ zu mindestens
einem der ersten und zweiten Wirbelkörperanlageelemente
beweglich gelagertes Gelenkelement umfasst.
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Ein
solches Bandscheibenprothesensystem ist beispielsweise aus der
US 2007/0191958 A1 bekannt.
Vorteil derartiger Bandscheibenprothesensysteme ist, dass sie über
einen posterioren Zugang in den Patientenkörper implantiert
werden können. Anders als bei nur eine einzige Prothesenkomponente umfassenden
Bandscheibenprothesen, welche heutzutage standardmäßig über
einen anterioren Zugang implantiert werden, müssen beim
posterioren Zugang keine großen Gefäße
mobilisiert werden, um das Bandscheibenfach zu erreichen. Dadurch
können Verletzungen der Gefäße verhindert
und eine eventuell erforderliche Revision des Bandscheibenprothesensystems
vereinfacht werden. Ferner hat ein posteriorer Zugang den Vorteil,
dass gleichzeitig eine häufig erforderliche Dekompression
des Rückenmarks oder der Nervenwurzeln im Rahmen des chirurgischen
Eingriffs erfolgen kann. Außerdem kann gleichzeitig auch
eine eventuell vorhandene Facettenarthrose von dorsal behandelt
werden.
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Ein
Problem bei der Implantation von Bandscheibenprothesensystemen der
eingangs beschriebenen Art über einen posterioren Zugang
ist die korrekte Platzierung der Prothesenkomponenten. Eine weitere
Herausforderung stellt die dabei notwendige Distraktion des Bandscheibenraumes
dar, welcher auch als Bandscheibenfach bezeichnet wird. Ein Zugang
hierzu ist nur durch die Retraktion der Dura oder der Nervenwurzel
möglich. Eine direkte Sicht auf das Bandscheibenfach ist
nicht möglich, so dass die Resektion der Bandscheibe und
die Platzierung der Prothesenkomponenten längs gekrümmter
Wege und für den Operateur quasi ”blind” erfolgen
muss. Werden zwei Prothesenkomponenten unabhängig voneinander
in das Bandscheibenfach eingesetzt, die dann auch nicht miteinander
direkt verbunden werden, sondern nur indirekt über die
an das Bandscheibenfach angrenzenden Wirbelkörper, so ist
es wichtig, dass die Prothesenkomponenten in genau vorgegebener
Weise relativ zueinander positioniert werden. Dies ist insbesondere
erforderlich, um einen möglichst physiologischen Bewegungsbereich,
den sogenannten ”Range of Motion” (ROM) auch für
das Bandscheibenprothesensystem zu erreichen.
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Es
ist daher wünschenswert und somit eine Aufgabe der vorliegenden
Erfindung, ein Bandscheibenprothesensystem der eingangs beschriebenen Art
so zu verbessern, dass ein im Wesentlichen natürlicher
Bewegungsbereich des Bandscheibenprothesensystems möglichst
unabhängig von einer Positionierung der beiden Prothesenkomponenten
relativ zueinander und zu den benachbarten Wirbelkörpern
erreichbar ist.
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Diese
Aufgabe wird bei einem Bandscheibenprothesensystem der eingangs
beschriebenen Art erfindungsgemäß dadurch gelöst,
dass jede Prothesenkomponente ein zwischen den ersten und zweiten
Wirbelkörperanlageelementen ausgebildetes Kugelgelenk umfasst.
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Ein
derartiges Bandscheibenprothesensystem ermöglicht es, unabhängig
von einer genauen Positionierung sowie Orientierung der Prothesenkomponenten
eine eindeutige Rotationsachse für eine Flexion beziehungsweise
Extension der behandelten Bandscheibe vorzugeben. Ferner können
derartige Prothesenkomponenten auch auf einfache Weise so ausgebildet
werden, dass ein gemeinsames Dreh- oder Gelenkzentrum unabhängig
von der jeweiligen Positionierung der beiden Prothesenkomponenten
ist. Dies wird insbesondere bei einem aus der
US 2007/0191958 A1 bekannten
Bandscheibenprothesensystem gerade nicht erreicht, da hier keine Gleitpaarungen
ausbildende Kugelgelenke vorgesehen sind und Radien der aneinander
anliegenden Gelenkflächen gerade nicht korrespondierend
ausgebildet sind, so dass nicht nur Rotations-, sondern auch über
entsprechende Lager Translationsbewegungen zwischen den aneinander
anliegenden Teilen der Prothesenkomponente möglich sind,
was bei einem dauerhaften Einsatz des Bandscheibenprothesensystems
zu einem erhöhten Verschleiß und damit einer kürzeren
Standzeit führt. Des Weiteren hat die vorgeschlagene Weiterbildung
den Vorteil, dass ein größerer Flächenkontakt
zwischen den aneinander anliegenden Teilen und somit kleinere Flächenpressungen
erreichbar sind, die die Lebensdauer des Bandscheibenprothesensystems
verlängern helfen. Zudem ist die Herstellung eines Kugelgelenks
einfach.
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Günstigerweise
definieren das erste Wirbelkörperanlageelement und das
zugeordnete Gelenkelement das jeweilige Kugelgelenk. Diese Ausgestaltung
ermöglicht einen besonders kompakten Aufbau der beiden
Prothesenkomponenten, insbesondere eine besonders geringe Bauhöhe
derselben.
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Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann ferner eine
Führungseinrichtung zum Definieren eines übergeordneten,
durch beide Prothesenkomponenten gemeinsam definierten Drehgelenks
zum gleichzeitigen Verdrehen der beiden ersten Wirbelkörperanlageelemente
relativ zu den beiden zweiten Wirbelkörperanlageelementen um
ein gemeinsames Drehzentrum vorgesehen sein, welches in einem Raumbereich
zwischen den Mittelpunkten der beiden Kugelgelenke liegt. Die Führungseinrichtung
ermöglicht es, unabhängig von einer Orientierung
oder Positionierung der Prothesenkomponenten relativ zueinander
und relativ zu den das Bandscheibenfach definierenden Wirbelkörpern, ein
Drehgelenk auszubilden, welches vorzugsweise nicht nur einen Freiheitsgrad
der Rotation, sondern günstigerweise ein Gelenk bildet,
welches um beliebig viele Achsen eine Rotation der über
die Wirbelkörper relativ zueinander fixierten ersten Wirbelkörperanlageelemente
relativ zu den zweiten Wirbelkörperanlageelementen ermöglicht.
Die Führungseinrichtung kann insbesondere so ausgebildet
sein, dass eine Position des gemeinsamen Drehzen trums ortsfest oder
in Abhängigkeit einer Auslenkung des Bandscheibenprothesensystems
aus einer Grundstellung variabel ist. Insbesondere kann die Führungseinrichtung
einen definierten Verlauf des Drehzentrums im Raum vorgeben, beispielsweise
längs einer vorgegebenen Raumkurve, welche zwei oder dreidimensional
sein kann. Insbesondere kann das Drehzentrum Rotationen um Achsen
definieren, welche von einer Verbindungsgeraden, die die Mittelpunkte
der beiden Kugelgelenke miteinander verbindet, abweichen.
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Günstigerweise
wird der Raumbereich von zwei senkrecht zu einer Verbindungslinie
der beiden Mittelpunkte der beiden Kugelgelenke verlaufenden Ebenen
begrenzt. Eine derartige Vorgabe des Raumbereichs ermöglicht
einen besonders kompakten Aufbau des Bandscheibenprothesensystems.
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Vorteilhafterweise
ist das Bandscheibenprothesensystem derart ausgebildet, dass eine
Position des Drehzentrums im Raumbereich in definierter Weise in
Abhängigkeit einer Auslenkung des Bandscheibenprothesensystems
aus einer Grundstellung, in welcher es symmetrisch konfiguriert
ist, veränderbar ist. Diese Ausgestaltung des Bandscheibenprothesensystems
kommt in ihrer Wirkungsweise einer natürlichen Bandscheibe
sehr nahe, bei welcher ein Gelenkzentrum in Abhängigkeit
von Relativbewegungen der benachbarten Wirbelkörper zueinander,
beispielsweise bei einer Flexion, Extension, einer lateralen Biegung
sowie einer Rotation um eine Längsachse der Wirbelsäule
oder überlagerte Bewegungen der beschriebenen Art, relativ
zu seiner Position in der Grundstellung wandern kann. Insgesamt
ist so auf einfache Weise die Ausbildung eines Drehgelenks möglich,
mit bewegungsabhängiger translatorischer Komponente einer
Position des Gelenkzentrums.
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Ein
besonders einfache Konstruktion des Bandscheibenprothesensystems
kann dadurch erreicht werden, dass eine senkrecht zur Verbindungslinie
orientierte Grundstellungsmittelebene zwischen den Mittelpunkten
vorgesehen wird, auf welcher das Drehzentrum zumindest in der Grundstellung
liegt.
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Vorteilhaft
ist es, wenn das Bandscheibenprothesensystem derart ausgebildet
ist, dass ein Abstand des Drehzentrums von der Grundstellungsmittelebene
mit zunehmender Auslenkung des Bandscheibenprothesensystems aus
der Grundstellung zunimmt. Eine solche Ausgestaltung ermöglicht
die Ausbildung einer künstlichen Bandscheibe, welche in ihrer
Funktion einer natürlichen Bandscheibe sehr nahe kommt.
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Konstruktiv
besonders einfach, ebenso in der Herstellung, wird das Bandscheibenprothesensystem,
wenn es derart ausgebildet ist, dass das Drehzentrum unabhängig
von einer Auslenkung des Bandscheibenprothesensystems aus der Grundstellung
auf der Grundstellungsmittelebene liegt.
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Günstigerweise
definiert eine Verbindungslinie der Mittelpunkte der beiden Kugelgelenke
eine Flexions-/Extensionsachse des Bandscheibenprothesensystems.
Diese Verbindungslinie ist insbesondere unabhängig von
einer Positionierung der Prothesenkomponenten relativ zueinander.
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Um
optimale flächige Anlagen der jeweiligen Gelenkflächen
aneinander sicherstellen zu können, ist es vorteilhaft,
wenn ein Radius der Kugelgelenke größer ist als
ein Abstand der beiden Mittelpunkte der Kugelgelenke voneinander.
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Besonders
einfach wird der Aufbau des Bandscheibenprothesensystems, wenn die
erste und die zweite Prothesenkomponente in einer Grundstellung
spiegelsymmetrisch zueinander bezogen auf eine zwischen ihnen verlaufende
Symmetrie ausgebildet sind. Die spiegelsymmetrische Ausbildung bedeutet
nicht, dass die Prothesenkomponenten spiegelsymmetrisch implantiert
werden müssen. Durch die spiegelsymmetrische Ausgestaltung
kann insbesondere auch erreicht werden, dass laterale Verkippungen
der benachbarten Wirbelkörper relativ zueinander, also
beispielsweise Rotationen um eine in anterior-posteriorer Richtung
verlaufende Drehachse, symmetrisch geführt werden.
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Günstigerweise
definiert die Verbindungslinie in der Grundstellung eine gemeinsame
Rotationsachse des Bandscheibenprothesensystems, welche in la teraler
Richtung quer zur Symmetrieachse verläuft. Die gemeinsame
Rotationsachse ermöglicht insbesondere eine Flexion/Extension
des durch die benachbarten Wirbel in Verbindung mit dem Bandscheibenprothesensystem
definierten Wirbelsäulensegments.
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Günstig
ist es, wenn die Symmetrieebene in anterior-posteriorer Richtung
des Bandscheibenprothesensystems verläuft. Insbesondere
kann es sich bei der Symmetrieebene, wenn das Bandscheibenprothesensystem
implantiert ist, um die Medianebene, also eine durch die Körpermitte
gehende Sagittalebene handeln.
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Um
eine besonders gute Abstützung der benachbarten Wirbelkörper
zu erreichen, ist es günstig, wenn Längsachsen
der beiden Prothesenkomponenten bezogen auf die Symmetrieebene geneigt
sind oder parallel zu dieser verlaufen. In Abhängigkeit
insbesondere eines Zustands der benachbarten Wirbelkörper
können die beiden Prothesenkomponenten dann optimiert platziert
implantiert werden.
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Gemäß einer
weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann
eine das Drehzentrum enthaltende axiale Rotationsachse vorgesehen
sein, welche mindestens in einer unausgelenkten Grundstellung in
der Symmetrieebene oder parallel zu dieser und senkrecht oder im
Wesentlichen senkrecht zu von den ersten und zweiten Wirbelkörperanlageelementen
definierten Anlageflächen verläuft. Unter einer
axialen Rotationsachse ist insbesondere eine Rotationsachse zu verstehen,
welche eine Rotation um eine von der Wirbelsäule im Bereich
des von den benachbarten Wirbelkörpern in Verbindung mit
dem Bandscheibenprothesensystem definierte Längsachse des
Wirbelsäulensegments definiert.
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Auf
besonders einfache Weise kann ein Kugelgelenk zwischen dem ersten
Wirbelkörperanlageelement und dem Gelenkelement ausgebildet
werden, wenn das erste Wirbelkörperanlageelement eine erste
Gelenkfläche definiert, wenn das Gelenkelement eine zweite
Gelenkfläche definiert, welche korrespondie rend zur ersten
Gelenkfläche ausgebildet ist, wenn die zweite Gelenkfläche
einen Teil einer Kugeloberfläche bildet und wenn die erste
Gelenkfläche einen Teil einer Hohlkugel bildet.
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Ein
besonders einfacher Aufbau der Führungseinrichtung des
Bandscheibenprothesensystems kann insbesondere dadurch erreicht
werden, dass die Führungseinrichtung an jeder Prothesenkomponente
jeweils eine Führungsfläche umfasst zum Führen
einer Bewegung der beiden Kugelgelenke jeweils relativ zum zweiten
Wirbelkörperanlageelement. Mit anderen Worten bedeutet
dies, dass die beiden Kugelgelenke, die insbesondere durch die ersten
Wirbelkörperanlageelemente und die Gelenkelemente definiert
sein können, relativ zu den zweiten Wirbelkörperanlageelementen
in definierter Weise bewegbar sind, um so das gemeinsame Drehzentrum
zu definieren. Dabei ist es insbesondere günstig, wenn
die Führungseinrichtung sicherstellt, dass die ersten und
zweiten Gelenkflächen unabhängig von einer relativen
Orientierung der das Bandscheibenfach begrenzenden Wirbelkörper
flächig aneinander anliegen.
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Mit
besonders wenigen Teilen lässt sich das Bandscheibenprothesensystem
ausbilden, wenn die Führungsfläche ausgebildet
ist zum Führen einer Bewegung des jeweiligen Gelenkelements
relativ zum zweiten Wirbelkörperanlageelement. Dies ermöglicht es,
prinzipiell die beiden Prothesenkomponenten jeweils aus nur drei
Teilen auszubilden, nämlich den beiden Wirbelkörperanlageelementen
sowie einem dazwischen und relativ zu beiden Wirbelkörperanlageelementen
beweglich gelagerten Gelenkelement.
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Vorzugsweise
ist die Führungsfläche am Gelenkelement und/oder
am zweiten Wirbelkörperanlageelement ausgebildet. Vorzugsweise
ist sie so ausgebildet, dass das Gelenkelement und das zweite Wirbelkörperanlageelement
unabhängig von einer Relativpositionierung der beiden benachbarten
Wirbelkörper flächig aneinander anliegen.
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Vorteilhaft
ist es, wenn das zweite Wirbelkörperanlageelement eine
dritte Gelenkfläche definiert und wenn das Gelenkelement
eine vierte Gelenkfläche de finiert, welche korrespondierend
zur dritten Gelenkfläche ausgebildet ist und wenn die dritte und/oder
die vierte Gelenkfläche die Führungsfläche bilden.
Diese Ausgestaltung ermöglicht einen besonders kompakten
Aufbau des Bandscheibenprothesensystems. Zudem ist so eine besonders
gute Führung einer Bewegung des zweiten Wirbelkörperanlageelements
und des Gelenkelements relativ zueinander erreichbar.
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Günstigerweis
definiert die Führungsfläche eine Gelenkebene.
Insbesondere kann die Gelenkebene eine Relativbewegung des Gelenkelements und
des zweiten Wirbelkörperelements vorgeben, insbesondere
durch Einschränken von Bewegungsfreiheitsgraden aus der
Gelenkebene heraus oder quer zu dieser.
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Um
unabhängig von einer Position des Drehzentrums sicherzustellen,
dass die ersten und zweiten Gelenkflächen der Kugelgelenke
flächig aneinander anliegen, ist es günstig, wenn
das Gelenkelement relativ zum zweiten Wirbelkörperanlageelement
parallel zur Gelenkebene verschiebbar und/oder um eine senkrecht
zur Gelenkebene verlaufende Drehachse verdrehbar ist. Diese Ausgestaltung
ermöglicht es, die Mittelpunkte der Kugelgelenke in erforderlicher
Weise relativ zueinander zu bewegen, um die Funktionalität
des Bandscheibenprothesensystems dauerhaft aufrechtzuerhalten.
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Günstig
ist es, wenn die Gelenkebene relativ zu einer vom zweiten Wirbelkörperanlageelement definierten,
in einer Grundstellung in Richtung auf das erste Wirbelkörperanlageelement
weisende Längsachse um einen Neigungswinkel geneigt ist. Durch
die Neigung der Gelenkebene kann erreicht werden, dass ein Mittelpunkt
des Kugelgelenks relativ zum zweiten Wirbelkörperanlageelement
in gewünschter beziehungsweise erforderlicher Weise bewegt
werden kann, um auch bei einer Änderung des Drehzentrums
insgesamt eine Positionierung der beiden Kugelgelenke an den beiden
Prothesenkomponenten derart sicherzustellen, dass eine flächige
Anlage der ersten und zweiten Gelenkflächen aneinander
ermöglicht wird. Durch die geneigte Gelenkebene werden
auf einfache Weise die erforderlichen Freiheitsgrade für
die Anpassung der beiden Prothesenkomponenten, unabhängig
von einer Positionierung derselben zwischen den benachbarten Wirbelkörpern,
bereitgestellt.
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Günstige
Anpassungen der beiden Prothesenkomponenten relativ zueinander können
erreicht werden, wenn der Neigungswinkel einen Wert in einem Bereich
von 10° bis 80° aufweist.
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Vorzugsweise
weist der Neigungswinkel einen Wert in einem Bereich von 30° bis
60° auf.
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Besonders
vorteilhaft ist es, wenn der Neigungswinkel 45° beträgt.
So kann insbesondere eine symmetrische Bewegung des Gelenkelements
relativ zum zweiten Wirbelkörperanlageelement vorgegeben
werden.
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Vorteilhaft
ist es, wenn die dritte Gelenkfläche in lateraler Richtung
und in Richtung auf das erste Wirbelkörperanlageelement
hin weist. Eine solche Gelenkfläche ermöglicht
quasi ein Aufgleiten des Gelenkelements am zweiten Wirbelkörperanlageelement
bei einer lateralen Beugung der beiden Wirbelkörper relativ
zueinander. Insbesondere kann so ein Abstand zwischen den beiden
Wirbelkörperanlageelementen unter gleichzeitiger, das heißt
abhängiger Querbewegung, in definierter Weise geändert
werden. Durch die spezielle Neigung kann das Gelenkelement in Richtung
auf das zweite Wirbelkörperanlageelement hin bewegt werden,
und zwar bei der Prothesenkomponente, auf deren Seite die Wirbelkörper aufeinander
zu bewegt werden. Bei der anderen Prothesenkomponente kann dann
ein Aufgleiten des Gelenkelements am zweiten Wirbelkörperanlageelement
dahingehend möglich werden, dass ein Abstand zwischen den
beiden Wirbelkörperanlageelementen vergrößert
wird und durch die abhängige Querbewegung das Gelenkelement
etwas in Richtung auf die andere Prothesenkomponente hin verschoben
wird.
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Gemäß einer
weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann
ferner eine Bewegungsbegrenzungseinrichtung vorgesehen sein zum Begrenzen
einer Relativbewegung des Gelenkelements und des zweiten Wirbelkörperan lageelements der
jeweiligen Prothesenkomponente relativ zueinander. Auf diese Weise
kann eine Auslenkung und beispielsweise ein maximaler Neigungswinkel
der beiden Wirbelkörper relativ zueinander durch das Bandscheibenprothesensystem
begrenzt werden. Insbesondere kann so ein Bewegungsbereich des gemeinsamen
Drehzentrums des Bandscheibenprothesensystems definiert und auch
begrenzt werden.
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Auf
besonders einfache Weise kann die Bewegungsbegrenzungseinrichtung
ausgebildet werden, wenn sie ein erstes und ein zweites Anschlagglied
umfasst, wenn das Gelenkelement das eine der Anschlagglieder und
wenn das zweite Wirbelkörperanlageelement das andere der
beiden Anschlagglieder aufweist, wenn das erste Anschlagglied einen Flächenbereich
der Gelenkebene definiert und wenn das zweite Anschlagglied innerhalb
des Flächenbereichs frei beweglich ist. Durch die spezielle
Ausgestaltung der beiden Anschlagglieder, die somit zum Begrenzen
einer Bewegung des Gelenkelements und des zweiten Wirbelkörperanlageelements
zusammenwirken, kann durch die Formgebung des ersten Anschlagglieds
sowie des zweiten Anschlagglieds der Flächenbereich definiert
werden, innerhalb dessen das Gelenkelement und das zweite Wirbelkörperanlageelement
relativ zueinander frei beweglich sind.
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Besonders
einfach im Aufbau und in der Herstellung wird das Bandscheibenprothesensystem, wenn
der Flächenbereich rechteckig oder im Wesentlichen rechteckig
ist. Selbstverständlich wäre es auch denkbar,
jede beliebige andere Form zu wählen, beispielsweise auch
im Querschnitt kreisförmig oder oval. Auch eine eindimensionale
Führung ist denkbar, sei es längs einer geradlinigen
oder einer gekrümmten oder mehrfach gekrümmten
Führungsbahn.
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Um
auf einfache Weise eine Relativbewegung des Gelenkelements und des
zugehörigen zweiten Wirbelkörperanlageelements
zu gestatten, ist es vorteilhaft, wenn ein Querschnitt des ersten
Anschlagglieds parallel zur Gelenkebene größer
ist als ein Querschnitt des zweiten Anschlagglieds parallel zur
Gelenkebene. Das zweite Anschlagglied kann dann in das erste Anschlagglied
eingeführt werden, hat jedoch mindestens in einer Raumrichtung,
vorzugsweise auch in zwei, ausreichend Bewegungsfreiheit, um die
gewünschte Relativbewegung zwischen dem Gelenkelement und
dem zweiten Wirbelkörperanlageelement zu gestatten. Insbesondere kann
es sich dabei um translatorische und rotatorische sowie überlagerte
translatorische und rotatorische Bewegungen des Gelenkelements und
des zweiten Wirbelkörperanlageelements relativ zueinander
handeln.
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Günstigerweise
ist das zweite Anschlagelement senkrecht oder im Wesentlichen senkrecht
zur Gelenkebene orientiert. Diese Ausgestaltung erlaubt einen besonders
kompakten Aufbau der Prothesenkomponenten. Ferner ist so sichergestellt,
dass eine durch aneinander anschlagende Anschlagglieder wirkende
Begrenzungskraft parallel zur Gelenkebene und damit senkrecht zu
einer vom zweiten Anschlagglied vorgegebenen Richtung gerichtet
ist.
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Vorzugsweise
ist das erste Anschlagglied in Form einer Ausnehmung ausgebildet
und das zweite Anschlagglied in Form eines in die Ausnehmung eintauchenden
Vorsprungs. Eine Bewegung der die Anschlagglieder tragenden Bauteile
des Bandscheibenprothesensystems ist dann möglich in einem
Umfang, den die Anschlagglieder durch ihre Form definieren.
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Die
Herstellung des Bandscheibenprothesensystems vereinfacht sich weiter,
wenn der Vorsprung in Form eines Anschlagstifts ausgebildet ist.
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Grundsätzlich
denkbar wäre es, den Vorsprung mit einem beliebigen Querschnitt
auszubilden. Vorzugsweise weist der Vorsprung einen kreisförmigen
Querschnitt auf. Der Vorsprung kann so insbesondere in Form eines
zylindrischen Stifts ausgebildet und am Gelenkelement oder am zweiten
Wirbelkörperanlageelement angeordnet oder ausgebildet werden.
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Vorzugsweise
ist ein freies Ende des Vorsprungs halbkugelig geformt. Der Vorsprung
kann so insbesondere kantenfrei und korrespondierend zu einem ersten
Anschlagglied mit entsprechend verrundeten Innenkanten ausgeformt werden,
um möglichst linienförmige Anlagen der Anschlagglieder
aneinander zu vermeiden, die zu einem Verkanten der Prothesenteile
führen könnten.
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Zur
Vermeidung eines Verkantens der Anschlagglieder aneinander in Extremstellungen
ist es günstig, wenn Innenkanten der Ausnehmung entsprechend
dem Querschnitt und/oder einer Form des freien Endes des Vorsprungs
gerundet sind. Dies hat ferner den Vorteil, dass sich die Herstellung
der Ausnehmung vereinfacht, da sie beispielsweise mit Kugelfräsern
hergestellt werden kann.
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Die
Stabilität des Bandscheibenprothesensystems kann auf einfache
Weise dadurch erhöht werden, dass das Gelenkelement das
zweite Anschlagglied umfasst. Insbesondere dann, wenn das Gelenkelement
kleiner ausgebildet ist als zweite Wirbelkörperanlageelemente,
kann das erste Anschlagglied, beispielsweise in Form einer Ausnehmung, idealerweise
am zweiten Wirbelkörperanlageelement ausgebildet werden,
da häufig dort mehr Platz zur Verfügung steht.
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Zur
Vereinfachung der Herstellung ist es günstig, wenn das
Gelenkelement und das zweite Anschlagglied zweiteilig ausgebildet
und unlösbar miteinander verbunden sind. Beispielsweise
können sie miteinander verklebt, verschraubt oder verschweißt
sein.
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Vorteilhafterweise
definiert das Gelenkelement eine fünfte Gelenkfläche,
welche direkt oder indirekt am zweiten Wirbelkörperanlageelement
anliegt. Insbesondere kann das Gelenkelement im Querschnitt im Wesentlichen
keilförmig ausgebildet sein, so dass die vierte und fünfte
Gelenkfläche Seitenflächen eines Keils definieren,
welcher eine weitere Außenfläche in Form der zweiten,
kugeligen Gelenkfläche zur Ausbildung des Kugelgelenks
aufweist.
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Auf
einfache Weise lassen sich Aufgleitbewegungen in unterschiedlichen
Richtungen realisieren, wenn die fünfte Gelenkfläche
relativ zur vierten Gelenkflä che geneigt ist. Ein Neigungswinkel
zwischen den Gelenkflächen kann beispielsweise in einem
Bereich von 45° bis 135° liegen.
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Eine
besonders stabile Konfiguration des Bandscheibenprothesensystems
kann erreicht werden, wenn eine Schnittlinie der von der vierten
und fünften Gelenkfläche definierten Ebenen in
anterior-posteriorer Richtung verläuft. Dies gilt insbesondere
für eine Grundstellung des Bandscheibenprothesensystems,
in welcher es nicht ausgelenkt ist. Vorzugsweise verläuft
die Schnittlinie senkrecht oder im Wesentlichen senkrecht zur die
Mittelpunkte der Kugelgelenke verbindenden Verbindungsgeraden beziehungsweise
Verbindungslinie.
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Um
eine optimale Abstützung der Gelenkelemente am zweiten
Wirbelkörperanlageelement zu erreichen, ist es günstig,
wenn die vierte Gelenkfläche in medialer Richtung und wenn
die fünfte Gelenkfläche in lateraler Richtung
geneigt sind. So kann abhängig von einer Bewegung der benachbarten
Wirbelkörper relativ zueinander sichergestellt werden, dass
das Gelenkelement stets an der vierten Gelenkfläche anliegt,
unabhängig von einem Neigungswinkel der Wirbelkörper
relativ zueinander. So kann eine stabile Lagerung erreicht werden
und gleichzeitig eine optimale Führung der aneinander anliegenden und
geführten Teile der Prothesenkomponenten.
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Günstigerweise
weist die fünfte Gelenkfläche zwei relativ zueinander
geneigte Gelenkflächenbereiche auf, welche relativ zueinander
geneigte Gelenkflächenbereichsebenen definieren. Eine solche Ausgestaltung
ist insbesondere vorteilhaft, wenn die fünfte Gelenkfläche
mit einem Dämpfungs- oder Rückstellglied zusammenwirkt,
um eine Bewegung des Gelenkelements in Richtung auf das zweite Wirbelkörperanlageelement
hin zu dämpfen. Durch die zwei geneigten Gelenkflächenbereiche
können optional unterschiedliche Federkonstanten eines
Dämpfungselements angesprochen werden, je nach Richtung
der vom Gelenkelement eingeleiteten Kraft.
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Um
eine zusätzlich gute Führung zu erreichen, ist
es günstig, wenn der eine der Gelenkflächenbereiche
relativ zu einer vom zweiten Wirbelkörperanlage element
definierten Längsachse stärker geneigt ist als
die Gelenkebene und wenn der andere der Gelenkflächenbereiche
relativ zur Längsachse weniger stark geneigt ist als die
Gelenkebene. Auf diese Weise definieren die beiden Gelenkflächenbereiche
Seitenflächen einer keilförmigen Ausnehmung, welche
insbesondere für eine Relativbewegung in anterior-posteriorer
Richtung eine gute Führung bilden kann.
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Günstig
ist es, wenn ein Neigungswinkel des einen Gelenkflächenbereichs
relativ zur Längsachse in einem Bereich von 40° bis
60° liegt und wenn ein Neigungswinkel des anderen Gelenkflächenbereichs relativ
zur Längsachse in einem Bereich von 10° bis 30° liegt.
Unter Längsachse ist hier insbesondere die vom zweiten
Wirbelkörperanlageelement definierte Längsachse
in Richtung auf das erste Wirbelkörperanlageelement hin
zu verstehen. Die angegebenen Neigungswinkelbereiche ermöglichen
ein einfaches Herstellen des Gelenkelements und helfen zudem, ein
Kippen desselben bezüglich des zweiten Wirbelkörperanlageelements
zu verhindern.
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Besonders
einfach wird der Aufbau des zweiten Gelenkelements, wenn eine Schnittlinie
der Gelenkflächenbereichsebenen in anterior-posteriorer Richtung
verläuft. Dies ermöglicht insbesondere eine optimale
Führung bei einer Flexion beziehungsweise Extension der
Wirbelsäule.
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Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann ferner eine
Rückstelleinrichtung zum Rückführen der
beiden Kugelgelenke der Prothesenkomponenten von einer aus einer
Grundstellung ausgelenkten Gelenkstellung zurück in die Grundstellung
vorgesehen sein. Die Rückstelleinrichtung kann insbesondere
auch als Dämpfungseinrichtung dienen, um einer auf das
Bandscheibenfach wirkenden, von den beiden angrenzenden Wirbelkörper eingeleiteten
Kompressionskraft entgegenzuwirken und ein Aufeinanderschlagen der
Teile der Prothesenkomponenten zu vermeiden.
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Günstigerweise
ist die Rückstelleinrichtung derart ausgebildet, dass in
einer Grundstellung des Bandscheibenprothesensystems das zweite
Anschlagglied von seitlichen Begrenzungsflächen des ersten
Anschlagelements, welches den Flächenbereich definiert,
beabstandet ist. Diese Ausgestaltung ermöglicht es, das
Gelenkelement frei in allen Richtungen, die der Flächenbereich
zulässt, relativ zum zweiten Wirbelkörperanlageelement
zu bewegen. Insbesondere ist es dann möglich, ausgehend
von der Grundstellung direkt entgegen der Wirkung der Rückstelleinrichtung
das Gelenkelement relativ zum zweiten Wirbelkörperelement
zu bewegen, beispielsweise infolge der Einleitung einer Kraft über
das erste Wirbelkörperanlageelement auf das Gelenkelement.
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Vorteilhaft
ist es, wenn die Rückstelleinrichtung derart ausgebildet
ist, dass in einer Grundstellung des Bandscheibenprothesensystems
das Gelenkelement ohne die Rückstelleinrichtung vorzuspannen
mit dieser in Kontakt steht. Bei der Grundstellung kann es sich
insbesondere um eine noch nicht implantierte Stellung der Teile
des Bandscheibenprothesensystems relativ zueinander handeln oder
auch um eine implantierte Stellung.
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Ein
besonders einfacher Aufbau des Bandscheibenprothesensystems kann
dadurch erreicht werden, dass die Rückstelleinrichtung
an der fünften Gelenkfläche angreift. Insbesondere
kann die Rückstelleinrichtung derart ausgebildet sein,
dass sie ausschließlich an der fünften Gelenkfläche
des Gelenkelements angreift und sich ansonsten am zweiten Wirbelkörperanlageelement
abstützt.
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Vorzugsweise
ist die Rückstelleinrichtung derart ausgebildet, dass in
einer Grundstellung des Bandscheibenprothesensystems das zweite
Wirbelkörperanlageelement ohne die Rückstelleinrichtung vorzuspannen
mit dieser in Kontakt steht. Insbesondere ist es so möglich,
eine Prothesenkomponente auszubilden, bei der sich das Gelenkelement
einerseits direkt am zweiten Wirbelkörperelement abstützt und
andererseits indirekt über die dazwischen geschaltete Rückstelleinrichtung,
so dass eine Bewegung parallel zur Gelenkfläche bei entsprechend
einwirkenden Kräften gedämpft werden kann.
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Optional
ist es günstig, wenn die Rückstelleinrichtung
in der Grundstellung federnd vorgespannt ist. Die Grundstellung
kann dabei wiederum eine implan tierte oder eine nicht implantierte
Stellung des Bandscheibenprothesensystems vorgeben. Die federnde
Vorspannung hat den Vorteil, dass auch noch bei einer Bewegung des
Gelenkelements in einer Richtung vom zweiten Wirbelkörperanlageelement
weg zunächst noch ein Kontakt zwischen der Rückstelleinrichtung
und dem Gelenkelement besteht, es also nicht sofort zu einem Abheben
der Teile voneinander kommen kann.
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Vorteilhafterweise
ist das Gelenkelement aus der Grundstellung entgegen einer Wirkung
der Rückstelleinrichtung in lateraler Richtung bewegbar. Diese
Ausgestaltung gestattet es, Abweichungen von einer parallelen Ausrichtung
der Prothesenkomponenten in anterior-posteriorer Richtung auszugleichen.
Insbesondere kann so die Rückstelleinrichtung zusätzlich
Einfluss nehmen auf eine Positionierung des Drehzentrums des Bandscheibenprothesensystems
und gezielt ein Abheben der Gelenkelemente der Prothesenkomponenten
von den jeweiligen zweiten Wirbelkörpern verhindern.
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Eine
optimale Dämpfung des Bandscheibenprothesensystems in axialer
Richtung kann insbesondere dadurch erreicht werden, dass das Gelenkelement
aus der Grundstellung entgegen einer Wirkung der Rückstelleinrichtung
in Richtung auf das zweite Wirbelkörperanlageelement hin
bewegbar ist. Insbesondere eine keilförmige Ausgestaltung
des zweiten Gelenkelements kann so zu einer definierten Krafteinleitung
führen und ein Aufeinanderschlagen, beispielsweise aus
einem Metall hergestellter Teile, der Prothesenkomponenten verhindern.
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Insbesondere
zum Stabilisieren des das Bandscheibenprothesensystem umfassenden
Wirbelsäulensegments ist es vorteilhaft, wenn das Gelenkelement
aus der Grundstellung entgegen einer Wirkung der Rückstelleinrichtung
in anteriorer Richtung bewegbar ist. So kann insbesondere eine Flexionsbewegung
der Wirbelsäule gezielt gedämpft werden.
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In
analoger Weise ist es vorteilhaft, wenn das Gelenkelement aus der
Grundstellung entgegen einer Wirkung der Rückstelleinrichtung
in posteriorer Rich tung bewegbar ist. So kann auch bei einer Extensionsbewegung
des das Bandscheibenprothesensystem umfassenden Wirbelsäulensegments eine
gezielte Dämpfung eingestellt und erreicht werden.
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Vorteilhaft
ist es, wenn die Rückstelleinrichtung mindestens ein Rückstellglied
umfasst, welches einerseits am Gelenkelement und andererseits am zweiten
Wirbelkörperanlageelement angreift. Das mindestens eine
Rückstellglied kann insbesondere so angeordnet sein, dass
eine Bewegung eines geführten, am zweiten Wirbelkörperanlageelement
anliegenden Gelenkelements vom ersten Wirbelkörperanlageelement
weg in Richtung auf das zweite Wirbelkörperanlageelement
hin gedämpft wird. Außerdem lässt sich
so die Rückstelleinrichtung auf besonders einfache Weise
ausbilden.
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Insbesondere
bei einer bezogen auf eine Symmetrieebene des Bandscheibenprothesensystems
geneigte Gelenkfläche ist es vorteilhaft, wenn die Rückstelleinrichtung
zwei Rückstellglieder umfasst, welche Kraftrichtungen definieren,
die linear unabhängig voneinander sind. Mit anderen Worten bedeutet
dies, dass die beiden Kraftrichtungen in jeweils zwei Komponenten
zerlegbar sind, wovon nur jeweils eine in die gleiche Richtung oder
in zueinander entgegensetzte Richtungen weisen. Insbesondere ist
linear unabhängig im mathematischen Sinne zu verstehen.
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Besonders
einfach wird der Aufbau der Rückstelleinrichtung, wenn
sie nur ein einziges Rückstellglied umfasst.
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Besonders
stabil ausbilden lässt sich das Bandscheibenprothesensystem,
wenn das mindestens eine Rückstellglied eine Gelenkelementanlagefläche
aufweist, welche in der Grundstellung an der fünften Gelenkfläche
anliegt. Das Gelenkelement kann sich so zum einen an der vierten
Gelenkfläche des zweiten Wirbelkörperanlageelements
und zum anderen am mindestens einen Rückstellglied abstützen,
und zwar in der Grundstellung sowie in einer Stellung, in welcher
das Rückstellglied entgegen der Wirkung einer durch das
Gelenkelement eingeleiteten Kraft komprimiert ist.
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Vorteilhafterweise
umfasst die Gelenkelementanlagefläche zwei Gelenkelementanlageflächenabschnitte,
welche relativ zueinander geneigte Gelenkelementanlageflächenebenen
definieren. Dies hat insbesondere den Vorteil, dass dann, wenn das
Gelenkelement entsprechend geneigte Gelenkflächenbereichsebenen
aufweist, diese flächig an den Gelenkelementanlageflächenabschnitten
anliegen und so minimale Flächenpressungen erreicht werden
können.
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Insbesondere
ist es vorteilhaft, wenn die Gelenkelementanlageflächenebenen
parallel zu den Gelenkflächenbereichsebenen verlaufen.
So kann auf einfache Weise das Gelenkelement flächig am Rückstellglied
anliegen.
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Vorzugsweise
fallen die Gelenkelementanlageflächenebenen in der Grundstellung
mit den Gelenkflächenbereichsebenen zusammen. Mit anderen Worten
bedeutet dies, dass in der Grundstellung die fünfte Gelenkfläche
flächig oder im Wesentlichen flächig am mindestens
einen Rückstellglied anliegen kann.
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Günstig
ist es, wenn das Gelenkelement aus Polyetheretherketon (PEEK), Kobalt-Chrom,
Implantat-Stahl, Titan, Keramik, Polyethylen (PE), Silikon, Hydrogel,
Polytetrafluorethylen (PTFE) oder Polyethylenterephthalat (PET)
hergestellt ist. Insbesondere die elastischen Materialien der genannten
Werkstoffe eignen sich hervorragend, um dem Gelenkelement zusätzlich
Dämpfungseigenschaften zuzuordnen. Beispielsweise kann
so das Gelenkelement selbst auch einen Teil der Rückstelleinrichtung
bilden, beispielsweise einen Teil des Rückstellglieds selbst.
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Vorteilhafterweise
sind das erste und/oder das zweite Wirbelkörperanlageelement
aus Polyetheretherketon (PEEK), Kobalt-Chrom, Implantat-Stahl, Titan
und/oder einer Keramik hergestellt. Die Wahl der genannten Werkstoffe
ermöglicht es, Gleitpaarungen mit dem Gelenkelement aus
denselben Werkstoffen auszubilden.
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Vorzugsweise
sind die erste und/oder die zweite und/oder die dritte und/oder
die vierte und/oder die fünfte Gelenkfläche mit
einer Keramik-Beschichtung versehen. Eine solche Beschichtung, welche
reibungsmindernde Eigenschaften aufweist, wird vorzugsweise auf
Gelenkelementen und/oder ersten und/oder zweiten Wirbelkörperanlageelementen
aufgebracht, wenn diese selbst nicht aus einer Keramik hergestellt
sind, um definierte keramische Gleitpaarungen hoher Abriebfestigkeit
auszubilden.
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Besonders
einfach wird der Aufbau der Rückstelleinrichtung, wenn
das Rückstellglied aus mindestens einem elastisch federnd
ausgebildeten Federelement ausgebildet ist. Es können insbesondere
mehrere Federelemente vorgesehen sein, welche in unterschiedlichen
Raumrichtungen wirken, die insbesondere auch linear unabhängige
Richtungen definieren können.
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Vorteilhaft
kann es ferner auch sein, wenn das mindestens eine elastisch ausgebildete
Federelement aus einem Elastromer hergestellt oder in Form einer
Schraubenfeder, eines Hydrogelelements oder eines Hydraulikzylinders
ausgebildet ist. Je nach gewünschter Form des Rückstellglieds
beziehungsweise auch des Gelenkelements und des zweiten Wirbelkörperanlageelements
eignen sich die genannten Rückstellgliedvarianten besonders
gut zur Ausbildung eines kompakten Bandscheibenprothesensystems.
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Eine
besonders kompakte Ausgestaltung des Bandscheibenprothesensystems
kann insbesondere dadurch erreicht werden, dass das Gelenkelement
das Rückstellglied bildet oder umfasst. Insbesondere kann
das Gelenkelement einstückig ausgebildet oder zweiteilig
ausgebildet sein, wobei der eine Teil des Gelenkelements die zweite
Gelenkfläche, der andere Teil des Gelenkelements das Rückstellglied
definieren kann.
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Günstig
ist es, wenn mindestens eines der Wirbelkörperanlageelemente
mindestens ein Verankerungselement zum Verankern des mindestens
einen Wirbelkörperanlageelements an einem Wirbelkörper
aufweist. Auf diese Weise kann verhindert werden, dass sich die
Prothesenkomponenten relativ zu den Wirbelkörpern bewegen
können. Eine Relativbewegung zwischen den beiden Wirbelkörpern
kann so in definierter Weise vom ersten Wirbelkörperanlageelement
auf das Gelenkelement und von diesem auf das zweite Wirbelkörperanlageelement übertragen
werden oder umgekehrt.
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Besonders
einfach im Aufbau wird das Bandscheibenprothesensystem, wenn dass
mindestens eine Verankerungselement in Form eines Vorsprungs ausgebildet
ist.
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Eine
besonders sichere Verankerung der Wirbelkörperanlageelemente
an den Wirbelkörpern kann auf einfache Weise dadurch erreicht
werden, dass der Vorsprung keil- oder spitzenförmig ausgebildet
ist. Insbesondere kann er auch kegel- oder pyramidenförmig
ausgebildet sein.
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Die
Stabilität der Wirbelkörperanlageelemente kann
auf einfache Weise dadurch erhöht, dass das mindestens
eine Verankerungselement einstückig mit dem mindestens
einen Wirbelkörperanlageelement ausgebildet ist.
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Ferner
ist es denkbar, insbesondere um eine Implantation des Bandscheibenprothesensystems
zu vereinfachen, dass das mindestens eine Verankerungselement in
Form eines separaten, mit dem mindestens einen Wirbelkörperanlageelement
verbindbaren Bauteils ausgebildet ist.
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Besonders
einfach lassen sich die Wirbelkörperanlageelemente an den
Wirbelkörpern verankern, wenn das mindestens eine Verankerungselement
in Form einer Schraube oder einer Klammer ausgebildet ist. Vorzugsweise
sind entsprechende Ausnehmungen oder Aufnahmen für das
mindestens eine Verankerungselement an den Wirbelkörperanlageelementen
vorgesehen.
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Vorteilhafterweise
umfasst das Bandscheibenprothesensystem eine Kugelgelenkanschlageinrichtung
zum Begrenzen einer Relativbewegung der Gelenkelemente und der zugeordneten
ersten Wirbelkörperanlageelemente relativ zueinander.
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Besonders
einfach ausbilden lässt sich die Kugelgelenkanschlageinrichtung,
wenn sie einen am Gelenkelement und/oder am ersten Wirbelkörperanlageelement
ausgebildeten Vorsprung umfasst. Der Vorsprung kann jeweils einen
Anschlag für das andere Teil der Prothesenkomponente bilden.
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Um
insbesondere eine laterale Biegebewegung des Bandscheibenprothesensystems
in definierter Weise zu begrenzen, ist es vorteilhaft, wenn der
Vorsprung jeweils lateralseitig an der jeweiligen Prothesenkomponente
angeordnet ist. Insbesondere kann so ein einem natürlichen
Bewegungsbereich nachgebildeter Bewegungsbereich des Bandscheibenprothesensystems
definiert werden.
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Gemäß einer
weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann
ferner vorgesehen sein, dass die Kugelgelenkanschlageinrichtung
einstückig mit den jeweiligen Gelenkelementen und/oder
den jeweiligen ersten Wirbelkörperanlageelementen ausgebildet
ist. Diese Ausgestaltung wirkt sich günstig auf eine Stabilität
der Bauteile der Prothesenkomponenten aus. Ferner können
so auch besonders kompakte Bauformen der Prothesenkomponenten erreicht
werden.
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Die
nachfolgende Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen
der Erfindung dient im Zusammenhang mit den Zeichnungen der näheren
Erläuterung. Es zeigen:
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1:
eine perspektivische Gesamtansicht eines Wirbelsäulensegments
mit einem zwei Prothesenkomponenten umfassenden Bandscheibenprothesensystem;
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2:
eine perspektivische Explosionsdarstellung einer rechtseitigen Prothesenkomponente des
Bandscheibenprothesensystems;
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3:
eine weitere perspektivische Explosionsdarstellung der Prothesenkomponente
des Bandscheibenprothesensystems aus 2;
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4:
eine Querschnittsansicht durch das Bandscheibenprothesensystem in
der Grundstellung in anteriorer Richtung;
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5A:
eine Schnittansicht analog 4 bei einer
rechtseitigen Biegung des Wirbelsäulensegments;
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5B:
eine schematische Prinzipskizze des Aufbaus des Bandscheibenprothesensystems
in einer Seiten- oder Schnittansicht analog 4;
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6:
eine Schnittansicht längs Linie 6-6 in 4;
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7A:
eine Schnittansicht analog 6 in einer
Extensionsstellung;
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7B:
eine schematische Prinzipskizze des Bandscheibenprothesensystems
entsprechend der Schnittansicht in 6;
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8A:
eine Draufsicht auf das Bandscheibenprothesensystem von oben bei
einer axialen Rotation um eine Längsachse der Wirbelsäule;
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8B:
eine schematische Prinzipskizze zur in 8A dargestellten
Auslenkung des Bandscheibenprothesensystems;
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9A:
eine Prinzipdarstellung einer weiteren Ausführungsform
eines Bandscheibenprothesensystems in einer Ansicht von vorn (in
anterior-posteriorer Richtung);
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9B:
eine schematische Seitenansicht des Bandscheibenprothesensystems
aus 9A von der Seite von lateral;
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10A: eine schematische Prinzipskizze analog 9A einer
weiteren Variante eines Bandscheibenprothesensystems;
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10B: eine Prinzipskizze analog 9B des
Bandscheibenprothesensystems aus 10A;
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11A: eine Prinzipskizze analog 9A einer
weiteren Ausführungsform eines Bandscheibenprothesensystems;
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11B: eine Prinzipskizze analog 9B des
in 11A dargestellten Bandscheibenprothesensystems;
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12A: eine Prinzipskizze analog 9A eines
weiteren Ausführungsbeispiels eines Bandscheibenprothesensystems;
und
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12B: eine Prinzipskizze analog 9B des
in 12A dargestellten Bandscheibenprothesensystems.
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In
den 1 bis 8 ist ein insgesamt
mit dem Bezugszeichen 10 versehenes Bandscheibenprothesensystem
zum Einsetzen in einen Bandscheibenraum 12 nach einer Resektion
oder Teilresektion einer natürlichen Bandscheibe dargestellt.
Der Bandscheibenraum 12 wird seitlich begrenzt durch Gelenkflächen 14a und 14b benachbarter
Wirbelkörper 16a und 16b einer Wirbelsäule 18.
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Das
Bandscheibenprothesensystem 10 umfasst zwei Prothesenkomponenten 20a und 20b,
welche spiegelsymmetrisch zu einer Medianebene 22 ausgebildet
sind. Die Prothesenkomponente 20a wird vorzugsweise in
der rechten Körperhälfte des Patienten, die Prothesenkomponente 20b vorzugsweise
in der linken Körperhälfte des Patienten implantiert.
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Der
Aufbau der Prothesenkomponenten 20 und 22 wird
nachfolgend insbesondere mit Verweis auf die 2 und 3 näher
erläutert. Identische beziehungsweise spiegelsymmetrisch
ausgebildete Elemente der Prothesenkompo nenten 20a und 20b sind
der Übersichtlichkeit wegen mit denselben Bezugszeichen
versehen und unterscheiden sich lediglich im Endbuchstaben a beziehungsweise
b. Aufgrund der spiegelsymmetrischen Ausbildung der Prothesenkomponenten 20a und 20b beschränkt
sich die nachfolgende detaillierte Beschreibung auf die Ausgestaltung
der rechtsseitigen Prothesenkomponente 20a.
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Die
Prothesenkomponente 20a umfasst ein erstes Wirbelkörperanlageelement 24a,
ein zweites Wirbelkörperanlageelement 26a sowie
ein an beiden Wirbelkörperanlageelementen 24a und 26a beweglich
gelagertes Gelenkelement 28a. Des Weiteren umfasst die
Prothesenkomponente 20a eine Bewegungsbegrenzungseinrichtung 30 zum
Begrenzen einer Relativbewegung des Gelenkelements 28a und des
zweiten Wirbelkörperanlageelements 26a. Ferner
umfasst die Prothesenkomponente 20a ein zwischen den ersten
und zweiten Wirbelkörperanlageelementen 24a und 26a ausgebildetes
Kugelgelenk 32a. Das Kugelgelenk 32a wird definiert
durch das erste Wirbelkörperanlageelement 24a und
das zugeordnete Gelenkelement 28a. Zur Ausbildung des Kugelgelenks 32a definiert
das erste Wirbelkörperanlageelement eine erste Gelenkfläche 34a und
das Gelenkelement 28a eine zweite Gelenkfläche 36a,
die korrespondierend zur ersten Gelenkfläche 34a ausgebildet
ist. Die zweite Gelenkfläche 36a bildet einen Teil
einer Kugeloberfläche und die erste Gelenkfläche 34a einen
Teil einer Hohlkugeloberfläche. Radien der Kugeloberfläche
und der Hohlkugeloberfläche sind identisch und definieren
einen Mittelpunkt 38a des Kugelgelenks 32a, welcher
nach einer Implantation im Wesentlichen im Innern des Wirbelkörpers 16b liegt.
Die erste Gelenkfläche 34a weist in Richtung auf
die Gelenkfläche 14b hin, die zweite Gelenkfläche 36a in
Richtung auf die Gelenkfläche 14a.
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Des
Weiteren ist die Prothesenkomponente 20a mit einer Kugelgelenkanschlageinrichtung 40a ausgestattet
zum Begrenzen einer Relativbewegung des Gelenkelements 28a und
des zugeordneten ersten Wirbelkörperanlageelements 24a relativ
zueinander. Die Kugelgelenkanschlageinrichtung 40a umfasst
einen am ersten Wirbelkörperanlageelement 24a lateralseitig
ausgebil deten Vorsprung 42a, welcher im Wesentlichen in
Form eines in Richtung auf das zweite Wirbelkörperanlageelement 26a hin
weisenden Randes oder Flansches ausgebildet ist. Der Vorsprung 42a begrenzt
eine Bewegung des Gelenkelements 28a in lateraler Richtung
beziehungsweise eine Bewegung des ersten Wirbelkörperanlageelements 24a in
Richtung auf die Prothesenkomponente 20a hin. Der Vorsprung 42a könnte
optional auch medialseitig am ersten Wirbelkörperanlageelement
angeordnet sein. Optional kann die Kugelgelenkanschlageinrichtung 40a auch
einen nicht dargestellten Vorsprung am Gelenkelement 28a umfassen,
der in ähnlicher beziehungsweise analoger Weise mit dem ersten
Wirbelkörperanlageelement 24a zusammenwirkt. Er
kann lateral- oder medialseitig am Gelenkelement 28a angeordnet
sein. Vorzugsweise ist der Vorsprung 42a, wie bei dem in
den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiel des Bandscheibenprothesensystems 10,
einstückig mit dem ersten Wirbelkörperanlageelement 24a ausgebildet.
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Das
erste Wirbelkörperanlageelement 24a ist insgesamt
im Wesentlichen plattenförmig ausgebildet und weist eine
schwach konvex in Richtung auf die Gelenkfläche 14a hin
weisende und an diese anlegbare Gelenkanlagefläche 44a auf.
Um eine sichere Verankerung des ersten Wirbelkörperanlageelements 24a am
Wirbelkörper 16a sicherstellen zu können,
sind von der Gelenkanlagefläche 44a in Richtung
auf die Gelenkfläche 14a im Wesentlichen senkrecht
abstehende Verankerungselemente 46a und 47a vorgesehen.
Zwei pyramidenförmige Verankerungselemente 46a sind
im Bereich einer posterioren Hinterkante 48a beabstandet
voneinander angeordnet, das Verankerungselement 47a ist
in Form einer Verankerungsrippe oder eines keilförmigen
Vorsprungs ausgebildet, welches sich ausgehend von einer anterioren
Vorderkante 50a etwa über die Hälfte
der Länge des ersten Wirbelkörperanlageelement 24a in
anterior-posteriorer Richtung erstreckt. Insgesamt ist das Verankerungselement 47a finnenartig ausgebildet.
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In
analoger Weise sind auch am zweiten Wirbelkörperanlageelement 26a Verankerungselemente 46a und 47a ausgebildet,
nämlich zwei Verankerungselemente 47a im Bereich
einer Hinterkante 48a des flachen, quaderförmigen zweiten
Wirbelkörperanlageelements 26a in Form pyramidenförmiger
und senkrecht von einer Gelenkanlagefläche 45a abstehender
Vorsprünge. Die Gelenkanlagefläche 45a ist analog
zur Gelenkanlagefläche 44a schwach konvex in Richtung
auf den Wirbelkörper 16b hin gekrümmt. Ausgehend
von einer Vorderkante 50a des zweiten Wirbelkörperanlageelements 26a erstreckt
sich auf der Gelenkanlagefläche 45a über
etwa die Hälfte einer Erstreckung des zweiten Wirbelkörperanlageelements 26a in
anterior-posteriorer Richtung ein rippenartiger oder finnenartiger
Vorsprung, welcher das Verankerungselement 47a ausbildet.
Alle Verankerungselemente 47a sind schwach keilförmig
und verjüngen sich im Querschnitt in einer Richtung vom
jeweiligen Wirbelkörperanlageelement 24a beziehungsweise 26a weg.
Optional können auch nicht dargestellte Verankerungselemente
in Form separater, mit den Wirbelkörperanlageelementen 24a beziehungsweise 26a verbindbarer
Bauteile vorgesehen sein. Denkbar sind insbesondere Schrauben oder Klammern,
welche vorzugsweise in entsprechende mit Ausnehmungen oder Aufnahmen
an den Wirbelkörperanlageelementen 24a beziehungsweise 26a ein-
oder durchgeführt werden können.
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Das
Bandscheibenprothesensystem 10 umfasst ferner eine Führungseinrichtung 52 zum
Definieren eines übergeordneten, durch die Prothesenkomponenten 20a und 20b gemeinsam
definierten Drehgelenks 54 zum gleichzeitigen Verdrehen
der beiden ersten Wirbelkörperanlageelemente 24a und 24b relativ
zu den beiden zweiten Wirbelkörperanlageelementen 26a und 26b um
ein gemeinsames Drehzentrum 56. Das Drehzentrum 56 liegt
in einem Raumbereich 58 zwischen den Mittelpunkten 38a und 38b der
Kugelgelenke 32a und 32b. Der Raumbereich 58 wird
zumindest in einer Grundstellung des Bandscheibenprothesensystems 10,
wie es in den 1, 4 und 6 dargestellt
ist, von zwei senkrecht zu einer Verbindungslinie 60 der
beiden Mittelpunkte der beiden Kugelgelenke 32a und 32b verlaufenden
Ebenen 62a und 62b begrenzt.
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Die
Führungseinrichtung 52 umfasst an jeder Prothesenkomponente 20a und 20b jeweils
eine Führungsfläche 64a und 64b zum
Führen einer Bewegung der beiden Kugelgelenke 32a und 32b relativ zum
zweiten Wirbelkörperanlageele ment 26a beziehungsweise 26b.
Die Führungsflächen 64a und 64b sind
ausgebildet zum Führen einer Bewegung der jeweiligen Gelenkelemente 28a und 28b relativ
zum zweiten Wirbelkörperanlageelement 26a und 26b. Sie
sind bei dem in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiel
des Bandscheibenprothesensystems 10 am zweiten Wirbelkörperanlageelement 26a beziehungsweise 26b ausgebildet,
können jedoch auch am Gelenkelement 28a beziehungsweise 28b ausgebildet
sein. Die Führungsflächen 64a und 64b sind relativ
zu den Ebenen 62a und 62b um einen Neigungswinkel 66a beziehungsweise 66b geneigt,
und zwar jeweils in lateraler Richtung und auf das erste Wirbelkörperanlageelement 24a beziehungsweise 24b hin
weisend. Der Neigungswinkel 66a, 66b beträgt
bei dem in den Figuren dargestellten Bandscheibenprothesensystem 10 45°,
kann jedoch auch in einem Bereich von 20° bis 70° liegen.
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Die
Führungsfläche 64a, 64b bildet
eine seitliche Begrenzungsfläche einer Aufnahme 68a des zweiten
Wirbelkörperanlageelements 26a beziehungsweise 26b für
das jeweilige Gelenkelement 28a und 28b. Die Führungsfläche 68a, 68b wird
anteriorseitig sowie posteriorseitg durch innere, einander gegenüberliegende
Stirnflächen 70a, 70b begrenzt, welche
im Wesentlichen parallel zueinander und senkrecht zu den Ebenen 62a und 62b verlaufen.
Eine laterale innere Seitenfläche 72a, 72b ist senkrecht
oder im Wesentlichen senkrecht zu den Stirnflächen 70a, 72b orientiert
und verläuft im Wesentlichen parallel oder parallel zu
den Ebenen 62a und 62b. Die Aufnahme 68a, 68b umfasst
ferner eine im Wesentlichen langgestreckt rechteckige Bodenfläche 74a, 74b,
welche gemeinsame Kanten mit der Führungsfläche 64a beziehungsweise 64b sowie
mit den Stirnflächen 70a beziehungsweise 70b sowie den
Seitenflächen 72a beziehungsweise 72b aufweist.
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Das
Gelenkelement 28a definiert eine vierte ebene Gelenkfläche 76a und
das zweite Wirbelkörperanlageelement 26a eine
dritte Gelenkfläche 78a, welche die Führungsfläche 64a bildet.
Das Gelenkelement 28a ist im Wesentlichen im Querschnitt,
wie beispielsweise in 4 dargestellt, keilförmig
beziehungsweise prismenförmig ausgebildet. Zwei Seitenflächen
des Gelenkelements 28a werden gebildet durch die bereits
beschriebene zweite Gelenkfläche 36a sowie die
vierte Gelenkfläche 76a. Eine weitere, nämlich
die dritte Keilfläche des Gelenkelements 28a bildet
eine fünfte Gelenkfläche 80a, welche
zwei relativ zueinander geneigte Gelenkflächenbereiche 82a und 84a aufweist.
Die vierte Gelenkfläche 76a der Prothesenkomponente 20a ist
in medialer Richtung geneigt, die fünfte Gelenkfläche 80a in
lateraler Richtung. Der Gelenkflächenbereich 82a ist
relativ zur Ebene 62a und damit zu einer vom zweiten Wirbelkörperanlageelement 26a definierten
Längsachse 86a stärker geneigt als eine
durch die Führungsfläche 64a definierte
Gelenkebene. Der Gelenkflächenbereich 84a ist
bezogen auf die Längsachse 86a weniger stark geneigt
als die Gelenkebene. Ein Neigungswinkel 88a des Gelenkflächenbereichs 82a zur Ebene 62a beträgt
etwa 50°, kann aber auch in einem Bereich von 40° bis
60° liegen. Ein Neigungswinkel 90a des Gelenkflächenbereichs 84a bezogen auf
die Ebene 62a beträgt circa 20°, kann
jedoch aber auch in einem Bereich von 10° bis 30° liegen.
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Schnittlinien
von durch die Gelenkflächenbereiche 82a und 84a definierte
Gelenkflächenbereichsebenen verlaufen in anterior-posteriorer
Richtung, ebenso wie eine Schnittlinie, die durch die vom Gelenkflächenbereich 84a definierte
Gelenkflächenbereichsebene und die von der vierten Gelenkfläche 76a definierten
Ebene. Ferner weist das Gelenkelement 28a eine Anschlagfläche 92a auf,
die im Wesentlichen parallel zur Ebene 62a verläuft
und mit dem Gelenkflächenbereich 62a eine gemeinsame Schnittlinie,
welche in anterior-posteriorer Richtung verläuft, definiert.
Die Anschlagfläche 92a wirkt mit dem Vorsprung 42a zusammen
und kann mit dieser bei einer entsprechenden Relativbewegung des
Gelenkelements 28a und des ersten Wirbelkörperanlageelements 24a in
Kontakt kommen.
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Das
Gelenkelement 28a weist ferner im Wesentlichen dreieckige
Stirnflächen 94a auf, welche in anteriorer und
posteriorer Richtung weisen und im Wesentlichen parallel zu den
Stirnflächen 76a verlaufen. Ein Abstand zwischen
den Stirnflächen 94a ist etwas kürzer
als ein Abstand zwischen den Stirnflächen 70a,
wodurch eine Translationsbewegung des Gelenkelements 28a in
anterio rer beziehungsweise posteriorer Richtung in der Aufnahme 68a möglich ist,
bis die Stirnflächen 94a an den jeweiligen Stirnflächen 70a anschlagen,
wie dies beispielsweise in 7A dargestellt
ist.
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Das
Bandscheibenprothesensystem 10 umfasst ferner einer Rückstelleinrichtung 96 zum
Rückführen der beiden Kugelgelenke 32a und 32b der Prothesenkomponenten 20a und 20b von
einer aus einer Grundstellung ausgelenkten Stellung zurück
in die Grundstellung. Die Grundstellung des Bandscheibenprothesensystems 10 ist
beispielsweise in 4 dargestellt. Die beiden Prothesenkomponenten 20a und 20b sind
in der Grundstellung spiegelsymmetrisch zu der eine Symmetrieebene
definierenden Medialebene 22 ausgebildet. Die Rückstelleinrichtung 96 umfasst
zwei Rückstellglieder 98a und 98b, welche
im Wesentlichen quaderförmig ausgebildet und in die Aufnahmen 68a, 68b derart
eingesetzt sind, dass sie sie teilweise ausfüllen. Insbesondere
liegen Seitenflächen des Rückstellglieds 98a flächig
an den Stirnflächen 70a, der Seitenfläche 72a sowie
der Bodenfläche 74a an. Ferner ist das Rückstellglied 98a derart
ausgebildet, dass es flächig an der fünften Gelenkfläche 80a anliegt,
und zwar mit entsprechend geneigten Rückstellgliedflächenbereichen 100a und 102a,
wobei in der Grundstellung der Rückstellgliedflächenbereich 100a am
Gelenkflächenbereich 82a und der Rückstellgliedflächenbereich 102a am
Gelenkflächenbereich 84a anliegt. Eine Oberseite 104a des
Rückstellglieds 98a verläuft parallel
zu einer an der Bodenfläche 74a anliegenden Unterseite 106a. Des
Weiteren ist das Rückstellglied 98a anterior-
und posteriorseitig mit bezogen auf die Oberseite 104 in etwa
um 10° geneigten Abflachungen 108a in Richtung
auf anteriore und posteriore Stirnflächen 110a des
Rückstellglieds 98a hin versehen, welche insbesondere
bei Flexion/Extension zusätzliche Anschlagflächen
für das Gelenkelement 28a bilden. Die Stirnflächen 110a liegen
flächig an den Stirnflächen 70a an. Vorzugsweise
ist das Rückstellglied 98a unlösbar mit
dem zweiten Wirbelkörperanlageelement verbunden.
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Das
Rückstellglied 98a ist aus mindestens einem elastisch
federnd ausgebildeten Federelement ausgebildet, welches vorzugsweise
aus einem Elastomer hergestellt ist. Es kann sich aber auch um eine oder
mehrere Schraubenfedern oder um ein Hydrogelelement mit der oben
beschriebenen Form handeln. Denkbar sind auch entsprechende, nicht
dargestellte Hydraulikzylinder. Die Rückstelleinrichtung 96 übt
gleichzeitig auch die Funktion einer Dämpfungseinrichtung
aus. Wird das Gelenkelement 28a gegen das Rückstellglied 98a gedrückt,
wird das Rückstellglied 98 elastisch verformt
und in einer Richtung in die Aufnahme 68a zurückgedrängt,
in welche im Wesentlichen die einwirkende Kraft weist.
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Die
Bewegungsbegrenzungseinrichtung 30a umfasst erste und zweite
Anschlagglieder 112a und 114a. Das erste Anschlagglied 112a ist
in Form eines zylindrischen Anschlagstifts 116a ausgebildet,
welcher in ein senkrecht zur vierten Gelenkfläche 76a am
Gelenkelement 28a ausgebildetes Sackloch 118a eingesetzt
ist und so weit über die vierte Gelenkfläche 76a übersteht
wie eine das erste Anschlagglied 112a definierende quaderförmige
Ausnehmung 120a tief ist. Ein freies Ende 122a des
Anschlagstifts 116a ist halbkugelig geformt. Innenkanten 124a der
Ausnehmung 120a sind entsprechend dem Radius des freien
Endes 122 verrundet. Die Ausnehmung 120a definiert
im Querschnitt einen im Wesentlichen rechteckigen Flächenbereich 126a in
der Führungsfläche 64a. Eine Länge
und eine Breite des Flächenbereichs 126a sind
größer als ein Durchmesser des Anschlagstifts 116a,
so dass das Gelenkelement 128a auf der Führungsfläche 64a sowohl
translatorisch als auch rotatorisch, insbesondere um eine durch
den Anschlagstift 116a definierte Längsachse,
bewegt werden kann, soweit dies die Bewegungsbegrenzungseinrichtung 30 zulässt.
Eine Bewegungsbegrenzung erfolgt durch Anschlagen des Anschlagstifts 116a an
Seitenflächen der Ausnehmung 120a. Auf diese Weise
kann eine Bewegung des Gelenkelements 28a sowohl in posteriorer
als auch in anteriorer Richtung sowie in Richtung auf das Rückstellglied 98a hin
als auch von diesem weg in definierter Weise begrenzt werden. Ein
Querschnitt des ersten Anschlagglieds 112a ist größer
als ein Querschnitt des zweiten Anschlagglieds 114a. Das
zweite Anschlagglied 114a ist somit innerhalb des Flächenbereichs 126a frei
beweglich.
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Die
Funktionsweise des Bandscheibenprothesensystems 10 wird
nachfolgend im Zusammenhang mit den 1 bis 8B näher
erläutert.
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Die
beiden Prothesenkomponenten 20a und 20b werden über
einen bilateralen Zugang von posterior zwischen den Laminae, also
durch einen interlaminaren Zugang, implantiert. Vorzugsweise werden sie
parallel zueinander in anterior-posteriorer Richtung eingesetzt,
wie dies in den 1 und 8A dargestellt
ist. Das Bandscheibenprothesensystem 10 ist insgesamt derart
ausgebildet, dass eine Position des Drehzentrums 56 im
Raumbereich 58 in definierter Weise in Abhängigkeit
einer Auslenkung des Bandscheibenprothesensystems aus der Grundstellung,
in welcher es symmetrisch konfiguriert ist, veränderbar
ist.
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Die
beiden Prothesenkomponenten 20a und 20b bilden
zwei im weitesten Sinne unabhängig voneinander wirkende
Funktionseinheiten, welche jeweils als Einheit mittels eines geeigneten
Einsetzinstruments in den Bandscheibenraum 12 eingesetzt werden
können, wobei mit einer Einheit der Bandscheibenraum 12 distrahierbar
ist. Die beiden Kugelgelenke 32a und 32b weisen
keinen gemeinsamen Drehpunkt auf. Die ersten und zweiten Gelenkflächen 34a, 34b sowie 36a und 36b bilden
aufgrund des einander entsprechenden Krümmungsradius flächige
Gleitpaarungen. Eine weitere Gleitpaarung wird ausgebildet zwischen
den dritten und vierten Gelenkflächen 78a, 78b und 76a, 76b.
Die Führungsfläche 64a, 64b ermöglicht
es aufgrund des Neigungswinkels 66a, 66b dem Gelenkelement 28a, 28b zum
einen, sich bei einem axialen Moment bezogen auf eine von dem durch
die Wirbelkörper 16a und 16b sowie das
Bandscheibenprothesensystem 10 definierten Wirbelsäulensegment
definierte Längsachse 128 in anteriorer beziehungsweise
posteriorer Richtung zu bewegen. In Kombination mit einer Rotation
in den Kugelgelenken 32a und 32b kann somit eine überlagerte
axiale Rotationsbewegung des Bandscheibenprothesensystems 10 um
die senkrecht zur Verbindungslinie 60 verlaufende Längsachse 128 erreicht
werden. Eine entsprechende Auslenkung der Kugelgelenke 32a und 32b ist
in der 8A dargestellten Draufsicht
zu erkennen. In 8B ist die Prinzipskizze der
axialen Rotation schematisch dargestellt.
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Auch
eine Flexion beziehungsweise Extension kann mittels des Bandscheibenprothesensystems 10 erreicht
werden, und zwar durch Rotation um die Verbindungslinie 60 der
Mittelpunkte 38 und 38b. Eine Begrenzung der axialen
Rotationsbewegung erfolgt zum einen über die aneinander
anschlagenden Stirnflächen 70a, 70b und 94a, 94b.
Zum anderen bildet auch die Bewegungsbegrenzungseinrichtung 30 mit
den Anschlaggliedern 112a, 112b und 114a, 114b eine
Begrenzung der Bewegung der Gelenkelemente 28a, 28b in
anteriorer und posteriorer Richtung.
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Das
Bandscheibenprothesensystem 10 ermöglicht ferner
eine laterale Rotationsbewegung um das Drehzentrum 56,
also quer zur anterior-posterioren Richtung. Durch entsprechendes
Einleiten eines Moments wird das Gelenkelement 28a in Richtung auf
das Rückstellglied 98a hin gedrückt und
somit das erste Wirbelkörperanlageelement 24a nach
lateral verschoben und gleichzeitig durch die Führungsfläche 64a in
Richtung auf das zweite Wirbelkörperanlageelement 26a hin
geführt. Da eine Zwangsbedingung des Bandscheibenprothesensystems 10 ist, dass
die ersten und zweiten Gelenkflächen 34a, 34b und 36a, 36b unabhängig
von einer Auslenkung des Bandscheibenprothesensystems 10 aus
der Grundstellung flächig aneinander anliegen, gleitet
bei der beschriebenen lateralen Rotation das Gelenkelement 28b gleichzeitig
an der Führungsfläche 64b auf, so dass
sich das Kugelgelenk 32b in Richtung auf die Prothesenkomponente 20a hin
bewegt. Das Gelenkelement 28b hebt dabei etwas vom Rückstellglied 98b ab.
Eine Dämpfung erfolgt bei einer lateralen Rotation stets
durch das jenige Rückstellglied, auf welchem der größere
Druck lastet. Eine Begrenzung der axialen Rotation erfolgt über
die Kugelgelenkanschlageinrichtung 40 beziehungsweise über
die Bewegungsbegrenzungseinrichtung 30. Ein Beispiel für eine
laterale Rotationsauslenkung ist in 5A dargestellt, 5B zeigt
die schematische Prinzipskizze einer solchen lateralen Rotationsauslenkung.
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Zu
beachten ist ferner, dass, abhängig vom Neigungswinkel 66a, 66b,
das Drehzentrum 56 längs einer Bahnkurve 130 in
Abhängigkeit eines Grads der Auslenkung aus der Grundstellung
wandern kann. Das Drehzentrum 56 entfernt sich somit bei
dem in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiel von der
Grundstellungsmittelebene oder Medianebene 22 mit zunehmender
Auslenkung des Bandscheibenprothesensystems 10 aus der
Grundstellung.
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Bei
einer Flexion/Extension des Wirbelsäulensegments findet
eine Rotation des Bandscheibenprothesensystems 10 insgesamt
um eine durch die Verbindungslinie 60 definierte Rotationsachse
statt. Bei einwirkenden Momenten kann jedoch zusätzlich auch
eine Translationsbewegung der Gelenkelemente 28a, 28b gemeinsam
in anteriorer beziehungsweise posteriorer Richtung erfolgen. Eine
Bewegung der Gelenkelemente 28a, 28b relativ zu
den zweiten Wirbelkörperanlageelementen 26a, 26b wird
zum einen begrenzt durch die Stirnflächen 70a, 70b und 94a, 94b sowie
die Anschlagglieder 112a, 112b und 114a, 114b der
Bewegungsbegrenzungseinrichtung 30. Eine schematische Prinzipskizze
der Extensions-/Flexions-Bewegung ist in 7B dargestellt. Eine
Flexion/Extension bedingt aufgrund der Ausbildung des Bandscheibenprothesensystems 10 stets eine
Rotation und eine Translationsbewegung der ersten und zweiten Wirbelkörperanlageelemente 24a, 24b und 26a, 26b relativ
zueinander.
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Selbstverständlich
ermöglicht es das Bandscheibenprothesensystem 10 auch,
Flexions-/Extensions-Bewegungen mit axialen Rotationsbewegungen
zu überlagern. Auch bei einer solchen Bewegung wandert
das Drehzentrum 56 längs einer definierten Bahnkurve 130 in
Abhängigkeit einer Auslenkung des Bandscheibenprothesensystems 10 aus
der Grundstellung. Anders als bei bekannten Bandscheibenprothesensystemen
sind mit dem oben beschriebenen Bandscheibenprothesensystem 10 physiologisch
gekoppelte Bewegungen möglich, insbesondere die beschriebene überlagerte
Flexions-/Extensions- mit axialer Rotationsbewegung.
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Aufgrund
der Ausgestaltung der Prothesenkomponenten 20a, 20b ist
die Funktionsweise des Bandscheibenprothesensystems 10 im
Wesentlichen unabhängig von einer Position der Prothesenkomponenten 20a und 20b nach
dem Implantieren. Die Bewegungsbegrenzungseinrichtung 30 sowie
die Kugelgelenkanschlagseinrichtung 40 begrenzen eine Bewegung
der benachbarten Wirbelkörper 16a und 16b innerhalb
der physiologischen Grenzen. Die Rückstelleinrichtung 96 stellt
eine gewünschte Dämpfung bei einer Bewegung der
Wirbelkörper 16a, 16b relativ zueinander
sicher.
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Die
Wirbelkörperanlageelemente 24a, 24b, 26a und 26b können
insbesondere aus Polyetheretherketon (PEEK), Kobalt-Chrom, Implantat-Stahl,
Titan oder einer Keramik ausgebildet sein. Insbesondere können
die Gelenkflächen 34a, 34b, 36a, 36b, 78a, 78b, 76a, 76b und 80a, 80b mit
einer Keramikbeschichtung zur Reibungsminderung und Erhöhung einer
Abriebfestigkeit versehen sein. Die Gelenkteile 28a, 28b können
insbesondere aus Polyetheretherketon (PEEK), Kobalt-Chrom, Implantat-Stahl,
Titan, Keramik, Polyethylen (PE), Silikon, Hydrogel, Polytetrafluorethylen
(PTFE) oder Polyethylenterephthalat (PET) hergestellt und optional
bei Bedarf mit einer keramischen Beschichtung versehen sein.
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Die
Rückstellglieder 98a, 98b verhindern, dass
sich die Gelenkteile 28a, 28b längs der
Führungsfläche 64a, 64b auf
Anschlag nach unten auf die Wirbelkörperanlageelemente 26a, 26b hin
bewegen würden, was aufgrund einer auf eine Bandscheibe
normalerweise wirkenden Kompressionskraft normalerweise erfolgen
würde. Abhängig von den wirkenden Kräften
dient die Rückstelleinrichtung 96 häufig
weniger als Rückstelleinrichtung, sondern vielmehr als
Dämpfungseinrichtung für das Bandscheibenprothesensystem 10.
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Durch
die keilförmige Ausgestaltung der Gelenkelemente 28a, 28b bewegt
sich eine Position des Drehzentrums 56 auf einer definierten
Bahnkurve 130 im Raum, was einer Nachbildung der physiologischen
Bewegungsbegrenzung durch die Facettengelenke der Wirbel entspricht.
Die Rückstelleinrichtung 96 ermöglicht
eine kraftabhängige Kinematik des Bandscheibenprothesensystems 10,
indem sie die Gelenkelemente 28a, 28b entsprechend
in die Grundstellung zurückzubewegen sucht.
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Mögliche
alternative prinzipielle Konstruktionen des Bandscheibenprothesensystems
sind in den 9A bis 12B schematisch
dargestellt.
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In
den 9A und 9B ist
schematisch dargestellt, dass ein Bandscheibenprothesensystem 10 mit
Kugelgelenken 32a und 32b auch durch entsprechende
gleitende Lagerung eines oder mehrerer Gelenkelemente 28a und 28b relativ
zu den zweiten Wirbelkörperanlageelementen 26a und 26b in
entsprechender Weise ausgebildet werden kann.
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Optional
können bei dem in den 10A und 10B dargestellten Bandscheibenprothesensystem 10,
welches ohne eine Rückstelleinrichtung 96 ausgebildet
ist, zwischen dem zweiten Wirbelkörperanlageelement 26a und 26b zusätzlich
ein oder mehrere Rückstellglieder 98a, 98b geschaltet
sein, die eine Bewegung der Wirbelkörper 16a und 16b relativ
zueinander dämpfen.
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Anders
als bei den in den 9A bis 10B dargestellten
Bandscheibenprothesensystem 10 erfolgt eine zwangsweise
Lagerung der Kugelgelenke 32a und 32b bei dem
in den 11A bis 12B dargestellten
Bandscheibenprothesensystemen 10 durch entsprechende Überkreuzankopplung
der Gelenkelemente 28a und 28b an den Wirbelkörperanlageelementen 26a, 26b.
Durch die jeweils zwei Gleitpaarungen miteinander ausbildenden Gelenkteilelemente 28a beziehungsweise 28b können
so auch überlagerte Bewegungen in zwei voneinander linear
unabhängigen Richtungen erreicht und mit entsprechenden
Rückstellgliedern 98a, 98b gedämpft
werden.
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Der
Unterschied zwischen den Bandscheibenprothesensystemen 10,
wie sie in den 11A, 11B und 12A, 12B dargestellt
ist, liegt in der Ausbildung der Rückstelleinrichtung 96.
Bei den in den 11A, 11B dargestellten
Bandscheibenprothesensystemen 10 findet eine Dämpfung
nur in Folge einer Kompression in Richtung der Längsachse 128 statt,
bei dem in den 12A, 12B dargestellten
Bandscheibenprothesensystemen auch bei einer Bewegung des Kugelelements 32a, 32b in
anteriorer Richtung.
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Die
dargestellten schematischen Varianten von Bandscheibenprothesensystemen
sind rein beispielhaft. In jedem Fall ist bei allen Bandscheibenprothesensystemen
entscheidend, dass zwei voneinander unabhängige Prothesenkomponente 20a und 20b ausgebildet
werden, welche, wenn sie zwischen zwei Wirbelkörper 16a und 16b implantiert
sind, ein gemeinsames Drehzentrum oder zumindest eine gemeinsame
Dreh- oder Rotationsachse definieren können. Hierzu können
die Kugelgelenke 32a, 32b in der beschriebenen
und dargestellten Weise über entsprechende Gelenkelemente 28a, 28b und
optional zum Einsatz kommende Rückstelleinrichtungen 96 in erforderlicher
Weise in ihren Relativbewegungen aufeinander abgestimmt werden,
um insbesondere ein gemeinsames Drehzentrum 56 derart zu
definieren, dass die die Kugelgelenke 32a, 32b definierenden Gleitpaarungen
stets flächig aneinander anliegen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - US 2007/0191958
A1 [0002, 0006]