DE3529761A1 - Bandscheibenendoprothese - Google Patents
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Description
Bandaoheibenendoprothese - ·* 'ij ..·..* 3529761
Die Erfindung betrifft eine mehrteilige Endoprothese des Nucleus pulposus, die zwischen Grund- und Deckplatte zweier benachbarter
Wirbelkörper eingesetzt wird.
Es sind eine Reihe von Vorrichtungen bekannt, die degenerierte, beschädigte oder zerstörte Bandscheiben ersetzen oder zumindest
ersetzen sollen. Dabei gibt es Vorrichtungen, wie in der US-PS 4.401.112 beschrieben, die lediglich eine Druckaufnahme sichern,
ohne die physiologische Beweglichkeit wieder herzustellen. Bekannt ist, eine pathologisch veränderte Bandscheibe dadurch zu ersetzen,
daß der nach operativer Entfernung des Nucleus pulposus entstandene Hohlraum mit Siliconkautschuk ausgefüllt wird, der an Ort
und Stelle auspolymerisiert. Die US-PS 4.349-921 beschreibt eine dübeiförmige Bandscheibenprothese. Bekannt sind auch mehrteilige
Bandscheibenprothesen aus Metall oder Metall-Kunststoff-Paarungen oder aus Kunststoff, die aus je einem Ober- und Unterteil
mit druc'kknopfartigem, diskus- oder kugelförmigem Zwischenstück (DE-PS 3.023.353/DE-0S 2.263.842/CH-PS 624.575/CH-PS 640.
131) bestehen. Sonderkonstruktionen stellen die US-PS 4.309.777 und die SU-PS 895.433 dar.
Die»bekannten Vorrichtungen haben den Nachteil, die Punktionen eines Nucleus pulposus entweder nicht, nur teilweise oder nur ungenügend
zu ersetzen. Das Einarbeiten von Lagerpfannen in die Spongiosa der Wirbelkörper hat den Nachteil, daß dafür z. T. langwierige
Manipulationen am Patienten erforderlich sind. Außerdem ist es nicht wünschenswert, daß die im Verhältnis zur Spongiosa
relativ harte Außenschicht der Wirbelkörper zerstört oder angebohrt wird. Infolge der großen Kontaktlasten, der ungleichmäßigen
Druckverteilung und/oder der Unnachgiebigkeit der Materialien besteht nicht nur die Gefahr von Nekrosen oder Knochenresorptionen,
sondern auch die Möglichkeit einer mechanischen Zerstörung der Wirbelkörper. Weitere Schwierigkeiten ergeben sich aus den anzuwendenden
Operationstechniken und aus der Tatsache, daß die erforderliche Sicherheit hinsichtlich Lageveränderungen bei der Anwendung
der Bandscheibenendoprothese nicht gegeben ist.
Das Ziel der Erfindung besteht darin, eine möglichst vollwertige Endoprothese des Nucleus pulposus zu schaffen, die eine Distaftzhaltung
bzw. -wiederherstellung und eine physiologische Beweglichkeit in dem betroffenen Wirbelsäulenabschnitt sichert. Außerdem
muß die Punktionsfähigkeit über einen langen Einsatzzeitfraum bei größtmöglicher Sicherheit gegen lageveränderuhgen garantiert
werden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Endoprothese deö Nucleus pulposus zu schaffen, die biochemische und biomechanisOhe
Toleranz besitzt, formstabil bei Druckaufnahme ist, die ohne aufwendige Bearbeitung der benachbarten Wirbelkörpör einsetzbar ist
und die eine mechanische Zerstörung der angrenzenden Wifrbelkörper ausschließt.
Diese Aufgabenstellung wird dadurch gelöst, daß die Bandscheibenendoprothese aus zwei Abschlußplatten mit dazwischenliegendem
Distanzstück besteht. Die Abschlußplatten und das Dlstanzsttick ermöglichen in ihrem Zusammenwirken eine Neigung der Wickelkörper
in annähernd physiologischen Maßen. In einer ersten Ausführung«** form besitzt das Distanzstück eine teilsphärische Öberflä«h4« iöt
linsenförmig ausgeführt, besitzt einen planen Führungsrand und iät außen mit einer Ringwulst versehen, die ein Abgleiten bzw» Herausrutschen
aus den Abschlußplatten verhindert. Die Höhe dde Dietänzsttickes kann entsprechend der Höhe des Zwischenwirbelraumes variiert
werden.
Die symmetrischen Abschlußplatten sind in ihrem Mittelteil konkav ausgebildet, besitzen ebenfalls einen planen Führüngsrähd und sind
im Anschluß an eine Kröpfung mit einer Verzahnung versehen» Das Kröpfungsausmaß der Abschlußplatten erfolgt entsprechend der
sagittalen Wirbelsäulenkrümmung, so daß die ventrodorsal Höhendifferenz des Zwischenwirbelraumes berücksichtigt werden kann.
Zur einfachen intraoperativen Orientierung dient eine ventrale Markierung. Der Krümmungsradius der konkaven Ausnehmung entspricht
genau dem Krümmungsradius des sphärischen Teils des Distanzstückes.
Es ist möglich,, die Abschlußplatten an beiden lateralen Seiten mit flächenhaften Verbreiterungen zu versehen, die so gewählt werden,
'daß sie eine, möglichst große Fläche der Wirbelkörpergrund- bzw. Wirbelkörperdeckplatte einnehmen. Dadurch erfolgt eine Reduzierung
Her Druckbelastung pro Flächeneinheit. Das ist besonders wünschenswert für Wirbelkörper mit reduzierter Belastbarkeit.
Zusätzlich oder auch separat kann die Auflagefläche der Abschlußplatten dadurch vergrößert werden, daß der Hohlraum zwischen der
Rückseite des konkaven Mittelteils und dem gekröpften Führungsrand durch eine Scheibe aus alloplastischem Material, das auch bioaktiv
sein kann, ausgefüllt wird. Die Verwendung von Knochenzement ist ebenfalls denkbar. Bs ist auch möglich, das Mittelteil der Abschlußplatten
kompakt, d. h. ohne Hohlraum an der Rückseite, herzustellen.
Letztlich ist die Verwendung von Kompaktmaterial für die gesamte AbschluBplatte möglich. Dazu sind in einer kompakten Abschlußplatte,
die der Wirbelkörpergrund- bzw. Wirbelkörperdeckplatte anliegt, das konkave Mittelteil und eine Ringnut zur Aufnahme des Ringwulstes
eines Distanzstückes eingearbeitet. Die Abschlußplatten und das Distanzstück werden aus in der Implantattechnik bewährten Werkstoffen*
gefertigt;' beispielsweise bestehen die Abschlußplatten aus nichtrostendem Metall und das Distanzstück aus medizinischem Polyäthylen
oder aus Polyurethan mit hoher Zug- und Druckfestigkeit. Eine umgekehrte Materialkombination ist denkbar. Die Verwendung
anderer alloplastischer Materialien, die auch bioaktiv sein können, ist ebenfalls möglich. Sowohl die Abschlußplatten als auch das
Distanzstück sind an den Berührungsflächen hochglanzpoliert, um den Abrieb zu minimieren (low-friction-Prinzip).
Der sicheren Implantatverankerung im Zwischenwirbelraum dient eine randständige oder/und flächenhafte Verzahnung an der Unterseite
der Abschlußplatten. Es ist möglich, die Verzahnung oder die gesamte Abschlußplattenunterseite bioaktiv zu beschichten. Es ist
aber auch möglich, die Abschlußplatten mit Knochenzement zu verankern.
Realisierbar ist auch eine Bandscheibenendoprothesdt bei der & die obere und die untere Fläche des Distanzstückes sowie* die
angrenzenden Flächen der Abschlußplatten Teilflächen eines Zylinders entsprechen mit jeweils gleichem Krümmungsradius dör miteinander
artikulierenden Anteile und mit um 90° gedrehter Bewögungsebene des einen Artikulationsbereiches zum anderen. Die Abschlußplatten
sind entweder rund oder etwas oval, und das Distanzstück ist dazu symmetrisch kleiner.
Die nach dem "low-friction-Prinzip" wirkende Bandscheibenendoprothese kann je nach Lage der konkav oder konvex gekrümmten Bewegungsflächen
in vier verschiedenen Ausführungsformen gefertigt werden. Die Bandscheibenendoprothese kann entsprechend der kraniokaudalen
und ventrodorsalen Ausdehnung des Bandscheibenraumes höhenvariabel ausgeführt werden. Es ist möglich, als zusätzliche Sicherung
gegen eine unerwünschte Iageveränderung des Mittelteils an diesem einen nach kranial und kaudal reichenden, mittig gelegenen Zapfen
anzubringen. Dieser reicht in Aussparungen hinein, die in den Abschlußplatten eingearbeitet sind. Die Aussparungen sind voitiiIbafterweise
entweder kreisrund oder nutförmig ausgeführt« Umgekehrt sind auch zur Segmentmitte zeigende Zapfen der Abschlußplatten und
Bohrungen im Mittelteil oder kombinierte Varianten möglich« Bei Belastung der letztgenannten Variante wird vön den 2 Bewegungsbereichen in dem einen Bereich eine Wälzbewegung vollzogen! und in
dem anderen eine mitlaufende Gleitbewegung, wobei das Distahzötück während des Bewegungsvorganges seine Lage verändert und die Abschlußplatten
an den Wirbelkörpern über z. B. eine Verzahnung stabil verankert bleiben.
Letztlich ist auch eine Bandscheibenendoprothese möglich, bei der die zwei symmetrischen Abschlußplatten in ihrem Mittelteil konvex
und das Distanzstück zylinderförmig und an beiden Enden konkav ausgeführt sind. Dabei sind die Krümmungsradien der konkaver! und
der konvexen Flächen gleich. Zusätzlich wird das zylinderförmige Distanzstück, das aus Polyäthylen besteht, mit einer stabilen
Hülse versehen, damit der Kaltfluß des Polyäthylens, dar unier
dem Einfluß einer hohen Druckbelaatung auftreten kann, verhindert bzw. eingeschränkt wird. Die Hülse ist in ihrer Höhe so bemessen,
daß sie kleiner ist als das Distanzstück, um einen direkten Kontakt mit den Abschlußplatten auszuschließen:
Es ist möglich, das konvexe Mittelteil der Abschlußplatten zusätzlich mit,. Zapfen zu versehen, die in Aussparungen des Distanzstückes
hineinragen. Die Aussparungen sind in ihrem Durchmesser größer ge-,wählt^als die Zapfendurchmesser. Eine derartige Konstruktion begrenzt
die maximale Beweglichkeit der Bandscheibenendoprothese und stellt eine zusätzliche Sicherung gegen eine unbeabsichtigte Lageveränderung
des Distanzstückes dar.
Zur radiologischen Darstellung können sonst nicht sichtbare Kunststoffteile entsprechend markiert werden.
Dike Erfindung ermöglicht erstmals einen annährend vollständigen Ersatz des Nucleus pulposus und garantiert eine physiologische
Beweglichk.eit in dem betroffenen Wirbelsäulenabschnitt.
Die Erfindung soll nachstehend an Ausführungsbeispielen näher er- *l£utertsiwerden. Die dazugehörenden Zeichnungen zeigen:
T1 ''%bschlußplatten
*'Fig. 2 ■ "Distanzstück
Fig. 3 Draufsicht auf eine Abschlußplatte Fig. k Abschlußplatte mit lateralen Verbreiterungen Fig. 5 Draufsicht auf eine Abschlußplatte mit lateralen
*'Fig. 2 ■ "Distanzstück
Fig. 3 Draufsicht auf eine Abschlußplatte Fig. k Abschlußplatte mit lateralen Verbreiterungen Fig. 5 Draufsicht auf eine Abschlußplatte mit lateralen
Verbreiterungen
Fig. 6 Kompaktabschlußplatte
Fig. 6 Kompaktabschlußplatte
Fig'. 7 Bandscheibenendoprothese mit um 90* gedrehten Bewegungsebenen - Ausführungsform 1
Fig. 8 Bandscheibenendoprothese mit um 90" gedrehten Bewegungsebenen - Ausführungsform 2
Fig. 9 Bandscheibenendoprothese - wie Fig. 7/8 - jedoch mit zusätzlicher Zapfensicherung und kreisförmigen Aussparungen
Fig. 10 Bandscheibenendoprothese - wie Fig. 7/8 - jedoch mit zusätzlicher Zapfensicherung und nutförmigen Aussparungen
und zylinderförmigem, an beiden Enden konkavem, Distanzstück
Fig. 12 Bandscheibenendoprothese - wie Fig. 11 - jedoch mit zusätzlicher Zapfensicherung
Fig. 13 Schnitt durch ein zylinderförmiges Distanzstüök Fig. 14 Bandscheibenendoprothese - wie Fig. 11 - Jedoeh mit zusätzlichen lateralen Verbreiterungen
Fig. 13 Schnitt durch ein zylinderförmiges Distanzstüök Fig. 14 Bandscheibenendoprothese - wie Fig. 11 - Jedoeh mit zusätzlichen lateralen Verbreiterungen
Die Abschlußplatten bestehen aus einem nichtrostenden Metall und besitzen ein konkav ausgebildetes Mittelteil 1 und einen ringförmigen,
planen Führungsrand 2. Die gekröpften Ränder der Abschlußplatten sind mit einer Verzahnung 3 versehen, die eine sichere
Verankerung in den Wirbelkörpern garantieren. Die Verahkerung kann mit einer Randzahnung bei einer Kompaktvariante mit einer flächenhaften
Zahnung oder mit Knochenzement erfolgen. Die Verzahttung kann auch bioaktiv sein. Zum Erhalt der Lordose der Wirbelsäule
ist der vordere Rand der Kröpfung höher als der hinter1* Raftdi Das Distanzstück besitzt ein konvexes Mittelteil 4, das in seinem
Krümmungsradius genau dem des könkaven Mittelteils 1 der Abschlußplatten entspricht. Es ist ebenfalls mit einem ringförmigen, planen
Führungsrand 5 versehen und besitzt zur Sicherung gegen ein Herausgleiten eine Ringwulst 6. Das Distanzstück kann in seiner
Höhe entsprechend den individuellen Bedingungen des Zwischenwirbelraumes gestaltet werden. Es besteht aus einem physiologisch
verträglichen Material und ist ebenso wie die Absdhlußplatten hochglanzpoliert, um den Abrieb zu minimieren.
Das Distanzstück kann mit einer radiologisch sichtbaren Markierung versehen werden.
Die Abschlußplatten sind, wie im Ausführungsbeispiel 1 beschrieben, jedoch zusätzlich an beiden lateralen Seiten mit flädhenhaften
Verbreiterungen versehen. Diese flächenhaften Verbreiterungen
können der Krümmung der Wirbelkörpergrund- bzw. Wirbelkörperdeckplatte angepaßt sein.
Der Hohlraum unter dem planen Pührungsrand 2 ist mit einer Scheibe 8 aus alloplastischem Material ausgefüllt. Möglich ist es auch,
diesen Hohlraum mit Knochenzement auszufüllen oder von vornherein ein kompaktes Mittelteil zu verwenden.
Hergestellt wird die Abschlußplatte aus einem physiologisch verträglichen Material.
Die Abschlußplatten für eine mehrteilige Bandscheibenendoprothese werden als sogenannte Kompaktabschlußplatten 9 ausgestaltet. In
diese sind- das konkave Mittelteil 1 und eine Ringnut 10 mit dazwischenliegendem
Pührungsrand 2 eingearbeitet. Eine Verzahnung 3 ist ebenfalls vorhanden. Die Krümmung der Kompaktabschlußplatte 9
kann ebenfalls der Krümmung der Wirbelkörpergrund- bzw. Wirbelkörperdeckplatte entsprechen.
Die Bandscheibenendoprothese besteht aus umfanggleiehen, etwas ovalen oder runden Abschlußplatten 11 und einem dazu symmetrisch kleineren
Distanzstück 12. Die obere und untere Fläche des Distanzstückes 12 sowie die angrenzenden Flächen der Abschlußplatten 11 entsprechen
Teilflächen eines Zylinders mit jeweils gleichem Krümmungsradius der miteinander artikulierenden Anteile und sind in ihren Bewegungsebenen
um 90° zueinander gedreht.
Bei Funktion dieser Bandscheibenendoprothese wird in dem einen Bewegungsbereich eine Wälzbewegung vollzogen und in dem anderen
eine mitlaufende Gleitbewegung, wobei das Distanzstück während des Bewegungsvorganges seine Lage verändert und die Abschlußplatten
an den Wirbelkörpern stabil verankert bleiben.
Die Bandscheibenendoprothese ist wie im Ausführungsbeispiel 4 ausgeführt. Zusätzlich besitzt sie nach kranial und kaudal reichende
mittig gelegene Zapfen 13, die entweder in kreisförmige Aussparun-
gen 14 oder nut förmige Aussparungen 15 hineinragen» Eine umgekehrte Anordnung von Zapfen 13 und Aussparungen 14, 15 ist möglich.
Die Bandscheibenendoprothese besteht aus konvexen Abschlußplatten 16 und einem zylinderförmigen Distanzstück mit konkaven Enden
Da3 Distanzstück ist mit einer festen Hülse 18 umgeben. Die Krümmungsradien der konvexen und der konkaven Flächen sind gleich.
Die Hülse ist in ihrer Höhe geringer gehalten als das Diätanzstück, um einen Kontakt mit den Abschlußplatten zu vermeiden.
Die Bandscheibenendoprothese ist wie im Ausführungsbeispiel 6 ausgeführt. Zusätzlich besitzen die konvexen Abschlußplätteh 16
nach kranial bzw. kaudal zeigende Zapfen 19, die in kreisförmige Aussparungen 20 eingreifen. Die Aussparungen 20 sind in ihrem
Durchmesser größer als die Zapfen 19.
Die Bandscheibenendoprothese wird entweder wie im Ausfühi*ungs~ beispiel 6 oder 7 beschrieben, ausgeführt. Zusätzlich besitzen
die konvexen Abschlußplatten 16 an beiden Seiten laterale Verbreiterungen 21.
1 konkaves Mittelteil der Abschlußplatte
2 Piihrungsrand der Abschlußplatte
3 Verzahnung
4 konvexes Mittelteil des Distanzstückes
5 Führungsrand des Distanzstückes
6 Ringwulst
7 laterale Verbreiterungen
8 Scheibe aus alloplastischem Material
9 Kompaktabschlußplatte
10 Ringnut
11 Abschlußplatten mit zylinderförmigen Bewegungsflächen
12 Distanzstück mit zylinderförmigen Bewegungsflächen
13 Zapfen
14 kreisförmige Aussparung
15 nutförmige Aussparung
16 konvexe,Abschlußplatten
17 zylinderförmiges Distanzstück mit konkaven Enden
18 Hülse
19 Zapfen
20 Aussparung
21 .,konvexe Abschlußplatte mit lateralen Verbreiterungen
Claims (17)
1. BandscHeibenendoprothese, bestehend aus zwei symmetrischen Abschlußplatten und einem Distanzstück, gekennzeichnet dadurch,
daß die Abschlußplatten ein konkav ausgebildetes Mittelteil (1) mit ringförmigem planen Pührungsrand (2) haben,
der an seiner Außenkante gekröpft ist und eine Verzahnung (3) besitzt, und daß. das dazugehörende Distanzstück aus einem
konvexen Mittelteil (4) mit planem ringförmigen führungsband (5) und einer Ringwulst (6) besteht.
2. Bandscheibenendoprotheae nach.Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß der Krümmungsradius des konkaven Mittelteils der
Abschlußplatten (1) dem Krümmungsradius des konvexen Mittelteils des Distanzstückes (4) entspricht.
3. Bandscheibenendoprothese nach Anspruch 1 und 2, gekennzeichnet dadurch, daß die Kröpfung der Außenkante der Abschlußplatten
am vorderen Rand höher ist als am hinteren Rand.
4. Bandscheibenendoprothese nach Anspruch 1 bis 3, gekennzeichnet dadurch, daß man den Hohlraum unter dem planen Pührungsrand (2)
mit einer Scheibe (8) aus alloplastischem Material und/oder mit Knochenzement ausfüllt oder daß man ein kompaktes Mittelteil
verwendet.
5. Bandscheibenendoprothese nach Anspruch 1 bis 3, gekennzeichnet dadurch, daß in einer Kompaktabschlußplatte (9) das konkave
Mittelteil (1) und eine Ringnut (10) mit einem dazwischenliegenden Führungsrand (2) eingearbeitet sind.
6. Bandscheibenendoprothese, bestehend aus zwei asymmetrischen Abschlußplatten und einem Distanzstück, gekennzeichnet dadurch,
daß die obere und untere Fläche des Distanzstückes (12) sowie die angrenzenden Flächen der Abschlußplatten (11) Teilflächen
eines Zylinders sind und daß sie eine um 90° zueinander gedrehte Bewegungsebene des einen Artikulationsbereiches zum anderen
besitzen.
7. Bandscheibenendoprothese nach Anspruch 6, gekennzeichnet dadurch, daß das Distanzstück (.12) mit nach kranial und kaudal
reichenden Zapfen (13) versehen ist, die entweder in kreisrunde Aussparungen (14) oder in nutförmige Aussparungen (15), die in
ihren Durchmessern größer als die Zapfen sind, hineinragen.
8. Bandscheibenendoprothese nach Anspruch 6 und 7, gekennzeichnet dadurch, daß sowohl die Abschlußplatten (11) mit Zapfen 13
versehen sind und daß das Distanzstück 12 kreisrunde Aussparungen (14) oder nutförmige Aussparungen (15) aufweist.
9. Bandscheibenendoprothese, bestehend aus zwei symmetrischen Abschlußplatten und einem Distanzstück, gekennzeichnet dädurch,
daß die Abschlußplatten (16) konvex und mit einer VeraahnUng (3) versehen sind und daß das zylinderförmige DietanzstÜck (17)
konkav gestaltete Enden besitzt und von einer druckbeständigen Hülse (18) umgeben ist.
10. Bandscheibenendoprothese nach Anspruch 9, gekennBelehnet dadurch, daß die Krümmungsradien der konvexen und konkaven Flächen gleich
sind.
11. Bandscheibenendoprothese nach Anspruch 1 bis 10, gekennzeichnet dadurch, daß sie entsprechend der kraniokaudalen und ventrodorsalen
Ausdehnung des Bandscheibenraumes höhenvariabel ausgestaltet ist.
12. Bandscheibenendoprothese nach Anspruch 1 bis 11f gekennzeichnet
dadurch, daß Kunststoffe eine radiologische Markierung besitzen.
13. Bandscheibenendoprothese nach Anspruch 1 bis 12> gekennzeichnet dadurch, daß die Abschlußplatten vorzugsweise aus einem nichtkorrodierenden
Metall bestehen und das Distanzöttick vorzugsweise aus einem druck- und zugbeständigen medizinischen Polyäthylen
gefertigt ist.
14. Bandscheibenendoprothese nach Anspruch 1 bis 13, gekennzeichnet dadurch, daß man sowohl für die Abschlußplatten als auch das
Distanzstück auch andere alloplastische Materialien, beispielsweise bioaktive Keramik oder Polyurethane, verwendet*
15. Bandscheibenendoprothese nach Anspruch 1 und 9, gekennzeichnet dadurch, daß die Abschlußplatten an beiden lateralen Seiten
mit flächenförmigen Verbreiterungen (7, 21) veisöheri sind.
16. Bandscheibenendoprothese nach Anspruch 1, 6 und 9t gekennzeichnet dadurch, daß die Verzahnung (3) entwedei randständig
oder flächenhaft ist.
17. Bandscheibenendoprothese nach Anspruch 16, gekennzeichnet dadurch, daß die Verzahnung (3) und/oder die den Wirbelkorpergrund- bzw. Wirbelkörperdeckplatten zugewandte Seite der Abschlußplatten
bioaktiv beschichtet ist.
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