DE3529761C2 - Bandscheibenendoprothese - Google Patents
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Description
Die Erfindung
geht aus von einer Bandscheibenendoprothese, bestehend aus zwei symmetrischen oder
asymmetrischen Abschlußplatten und einem Distanzstück. Sie
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 entstan
dene Hohlraum mit Siliconkautschuk ausgefüllt wird, der an Ort
und Stelle auspolymerisiert. Die US-PS 4.349.921 beschreibt
eine dübelförmige Bandscheibenprothese. Bekannt sind auch mehr
teilige Bandscheibenprothesen aus Metall oder Metall-Kunststoff-
Paarungen oder aus Kunststoff, die aus je einem Ober- und Unter
teil mit druckknopfartigem, diskus- oder kugelförmigem Zwischen
stück (DE 3.023.353 C2/DE-OS 2.263.842/CH 624.573 A5/CH 640.13 A5)
bestehen. Sonderkonstruktionen stellen die US-PS 4.309.777
und die SU-PS 895.433 dar.
Die bekannten Vorrichtungen haben den Nachteil, die Funktionen
eines Nucleus pulposus entweder nicht, nur teilweise oder nur un
genügend zu ersetzen. Das Einarbeiten von Lagerpfannen in die
Spongiosa der Wirbelkörper hat den Nachteil, daß dafür z. T. lang
wierige Manipulationen am Patienten erforderlich sind. Außerdem
ist es nicht wünschenswert, daß die im Verhältnis zur Spongiosa
relativ harte Außenschicht der Wirbelkörper zerstört oder ange
bohrt wird. Infolge der großen Kontaktlasten, der ungleichmäßigen
Druckverteilung und/oder der Unnachgiebigkeit der Materialien be
steht nicht nur die Gefahr von Nekrosen oder Knochenresorptionen,
sondern auch die Möglichkeit einer mechanischen Zerstörung der
Wirbelkörper. Weitere Schwierigkeiten ergeben sich aus den anzu
wendenden Operationstechniken und aus der Tatsache, daß die er
forderliche Sicherheit hinsichtlich Lageveränderungen bei der An
wendung der Bandscheibenendoprothese nicht gegeben ist.
Das Ziel der Erfindung besteht darin, eine möglichst vollwertige
Endoprothese des Nucleus pulposus zu schaffen, die eine Distanz
haltung bzw. -wiederherstellung und eine physiologische Beweg
lichkeit in dem betroffenen Wirbelsäulenabschnitt sichert. Außer
dem muß die Funktionsfähigkeit über einen langen Einsatzzeitraum
bei größtmöglicher Sicherheit gegen Lageveränderungen garantiert
werden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Endoprothese des
Nucleus pulposus zu schaffen, die biochemische und biomechanische
Toleranz besitzt, formstabil bei Druckaufnahme ist, die ohne auf
wendige Bearbeitung der benachbarten Wirbelkörper einsetzbar ist
und die eine mechanische Zerstörung der angrenzenden Wirbelkörper
ausschließt.
Diese Aufgabenstellung wird
durch eine Bandscheibenendoprothese mit den Merkmalen der Ansprüche 1, 6 und 9
gelöst.
Die Abschlußplatten und das Distanzstück
ermöglichen in ihrem Zusammenwirken eine Neigung der Wirbelkörper
in annähernd physiologischen Maßen.
Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
In einer ersten Ausführungs
form besitzt das Distanzstück eine teilsphärische Oberfläche, ist
linsenförmig ausgeführt, besitzt einen planen Führungsrand und ist
außen mit einer Ringwulst versehen, die ein Abgleiten bzw. Heraus
rutschen aus den Abschlußplatten verhindert. Die Höhe des Distanz
stückes kann entsprechend der Höhe des Zwischenwirbelraumes va
riiert werden.
Die symmetrischen Abschlußplatten sind in ihrem Mittelteil konkav
ausgebildet, besitzen ebenfalls einen planen Führungsrand und sind
im Anschluß an eine Kröpfung mit einer Verzahnung versehen. Das
Kröpfungsausmaß der Abschlußplatten erfolgt entsprechend der
sagittalen Wirbelsäulenkrümmung, so daß die ventrodorsale Höhen
differenz 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
der Druckbelastung pro Flächeneinheit. Das ist besonders wünschens
wert für Wirbelkörper mit reduzierter Belastbarkeit.
Zusätzlich oder auch separat kann die Auflagefläche der Abschluß
platten 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. Es ist auch möglich, das Mittelteil der Abschluß
platten kompakt, d. h. ohne Hohlraum an der Rückseite, herzustellen.
Letztlich ist die Verwendung von Kompaktmaterial für die gesamte
Abschlußplatte 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 Werkstof
fen gefertigt; beispielsweise bestehen die Abschlußplatten aus
nichtrostendem Metall und das Distanzstück aus medizinischem Poly
äthylen 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 ge
samte Abschlußplattenunterseite bioaktiv zu beschichten. Es ist
aber auch möglich, die Abschlußplatten mit Knochenzement zu ver
ankern.
Realisierbar ist auch eine Bandscheibenendoprothese, bei der
die obere und die untere Fläche des Distanzstückes sowie die
angrenzenden Flächen der Abschlußplatten Teilflächen eines Zylin
ders entsprechen mit jeweils gleichem Krümmungsradius der mit
einander artikulierenden Anteile und mit um 90° gedrehter Bewe
gungsebene des einen Artikulationsbereiches zum anderen. Die Ab
schlußplatten sind entweder rund oder etwas oval, und das Distanz
stück ist dazu symmetrisch kleiner.
Die nach dem "low-friction-Prinzip" wirkende Bandscheibenendo
prothese kann je nach Lage der konkav oder konvex gekrümmten Bewe
gungsflächen in vier verschiedenen Ausführungsformen gefertigt wer
den. Die Bandscheibenendoprothese kann entsprechend der kraniokau
dalen und ventrodorsalen Ausdehnung des Bandscheibenraumes höhen
variabel ausgeführt werden. Es ist möglich, als zusätzliche Siche
rung gegen eine unerwünschte Lageveränderung des Mittelteils an die
sem einen nach kranial und kaudal reichenden, mittig gelegenen Zapfen
anzubringen. Dieser reicht in Aussparungen hinein, die in den Ab
schlußplatten eingearbeitet sind. Die Aussparungen sind vorteilhaf
terweise 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 von den 2 Bewegungs
bereichen in dem einen Bereich eine Wälzbewegung vollzogen und in
dem anderen eine mit laufende Gleitbewegung, wobei das Distanzstück
während des Bewegungsvorganges seine Lage verändert und die Ab
schlußplatten 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 konkaven und
der konvexen Flächen gleich. Zusätzlich wird das zylinderförmige
Distanzstück, das aus Polyäthylen besteht, mit einer stabilen
Hülse versehen, damit der Kaltfluß des Polyäthylens, der unter
dem Einfluß einer hohen Druckbelastung auftreten kann, verhindert
bzw. eingeschränkt wird. Die Hülse ist in ihrer Höhe so bemessen,
daß sie kleiner ist als das Distanzstück, um einen direkten Kon
takt mit den Abschlußplatten auszuschließen.
Es ist möglich, das konvexe Mittelteil der Abschlußplatten zusätz
lich 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 be
grenzt die maximale Beweglichkeit der Bandscheibenendoprothese und
stellt eine zusätzliche Sicherung gegen eine unbeabsichtigte Lage
veränderung des Distanzstückes dar.
Zur radiologischen Darstellung können sonst nicht sichtbare Kunst
stoffteile entsprechend markiert werden.
Die Erfindung ermöglicht erstmals einen annährend vollständigen
Ersatz des Nucleus pulposus und garantiert eine physiologische
Beweglichkeit in dem betroffenen Wirbelsäulenabschnitt.
Die Erfindung soll nachstehend an Ausführungsbeispielen näher er
läutert werden. Die dazugehörenden Zeichnungen zeigen
Fig. 1a, b Abschlußplatten
Fig. 2 Distanzstück
Fig. 3 Draufsicht auf eine Abschlußplatte
Fig. 4 Abschlußplatte mit lateralen Verbreiterungen
Fig. 5 Draufsicht auf eine Abschlußplatte mit lateralen
Verbreiterungen
Fig. 6 Kompaktabschlußplatte
Fig. 7 Bandscheibenendoprothese mit um 90° gedrehten Bewegungs
ebenen - Ausführungsform 1
Fig. 8 Bandscheibenendoprothese mit um 90° gedrehten Bewegungs
ebenen - Ausführungsform 2
Fig. 9 Bandscheibenendoprothese - wie Fig. 7/8 - jedoch mit zu
sätzlicher Zapfensicherung und kreisförmigen Aussparungen
Fig. 10 Bandscheibenendoprothese - wie Fig. 7/8 - jedoch mit zu
sätzlicher Zapfensicherung und nutförmigen Aussparungen
Fig. 11 Bandscheibenendoprothese mit konvexen Abschlußplatten
und zylinderförmigem, an beiden Enden konkavem, Distanz
stück
Fig. 12 Bandscheibenendoprothese - wie Fig. 11 - jedoch mit zu
sätzlicher Zapfensicherung
Fig. 13 Schnitt durch ein zylinderförmiges Distanzstück
Fig. 14 Bandscheibenendoprothese - wie Fig. 11 - jedoch mit zu
sätzlichen lateralen Verbreiterungen
Die Abschlußplatten bestehen aus einem nichtrostenden Metall und
besitzen ein konkav ausgebildetes Mittelteil 1 und einen ringför
migen, planen Führungsrand 2. Die gekröpften Ränder der Abschluß
platten sind mit einer Verzahnung 3 versehen, die eine sichere
Verankerung in den Wirbelkörpern garantieren. Die Verankerung kann
mit einer Randzahnung bei einer Kompaktvariante mit einer flächen
haften Zahnung oder mit Knochenzement erfolgen. Die Verzahnung
kann auch bioaktiv sein. Zum Erhalt der Lordose der Wirbelsäule
ist der vordere Rand der Kröpfung höher als der hintere Rand.
Das Distanzstück besitzt ein konvexes Mittelteil 4, das in seinem
Krümmungsradius genau dem des konkaven Mittelteils 1 der Abschluß
platten entspricht. Es ist ebenfalls mit einem ringförmigen, pla
nen Führungsrand 5 versehen und besitzt zur Sicherung gegen ein
Herausgleiten eine Ringwulst 6. Das Distanzstück kann in seiner
Höhe entsprechend den individuellen Bedingungen des Zwischenwir
belraumes gestaltet werden. Es besteht aus einem physiologisch
verträglichen Material und ist ebenso wie die Abschlußplatten
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 flächenhaften
Verbreiterungen versehen. Diese flächenhaften Verbreiterungen
können der Krümmung der Wirbelkörpergrund- bzw. Wirbelkörperdeck
platte angepaßt sein.
Der Hohlraum unter dem planen Führungsrand 2 ist mit einer Schei
be 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 ver
träglichen 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 da
zwischenliegendem Führungsrand 2 eingearbeitet. Eine Verzahnung 3
ist ebenfalls vorhanden. Die Krümmung der Kompaktabschlußplatte 9
kann ebenfalls der Krümmung der Wirbelkörpergrund- bzw. Wirbelkörper
deckplatte entsprechen.
Die Bandscheibenendoprothese besteht aus umfanggleichen, 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 Bewegungs
ebenen um 90° zueinander gedreht.
Bei Funktion dieser Bandscheibenendoprothese wird in dem einen
Bewegungsbereich eine Wälzbewegung vollzogen und in dem anderen
eine mit laufende 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 ausge
führt. Zusätzlich besitzt sie nach kranial und kaudal reichende
mittig gelegene Zapfen 13, die entweder in kreisförmige Aussparun
gen 14 oder nutförmige Aussparungen 15 hineinragen. Eine umge
kehrte Anordnung von Zapfen 13 und Aussparungen 14, 15 ist mög
lich.
Die Bandscheibenendoprothese besteht aus konvexen Abschlußplatten
16 und einem zylinderförmigen Distanzstück mit konkaven Enden 17.
Das Distanzstück ist mit einer festen Hülse 18 umgeben. Die Krüm
mungsradien der konvexen und der konkaven Flächen sind gleich.
Die Hülse ist in ihrer Höhe geringer gehalten als das Distanzstück,
um einen Kontakt mit den Abschlußplatten zu vermeiden.
Die Bandscheibenendoprothese ist wie im Ausführungsbeispiel 6 aus
geführt. Zusätzlich besitzen die konvexen Abschlußplatten 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 Ausführungs
beispiel 6 oder 7 beschrieben, ausgeführt. Zusätzlich besitzen
die konvexen Abschlußplatten 16 an beiden Seiten laterale Ver
breiterungen 21.
Claims (17)
1. Bandscheibenendoprothese, bestehend aus zwei symmetrischen
Abschlußplatten und einem Distanzstück, dadurch gekennzeichnet,
daß die Abschlußplatten ein konkav ausgebildetes Mit
telteil (1) mit ringförmigem planen Führungsrand (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 Führungsrand
(5) und einem Ringwulst (6) besteht.
2. Bandscheibenendoprothese nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß der Krümmungsradius des konkaven Mittelteils der
Abschlußplatten (1) dem Krümmungsradius des konvexen Mittel
teils des Distanzstückes (4) entspricht.
3. Bandscheibenendoprothese nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
daß die Kröpfung der Außenkante der Abschlußplatten
am vorderen Rand höher ist als am hinteren Rand.
4. Bandscheibenendoprothese nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet,
daß man den Hohlraum unter dem planen Führungsrand (2)
mit einer Scheibe (8) aus alloplastischem Material und/oder
mit Knochenzement ausfüllt oder daß man ein kompaktes Mittel
teil verwendet.
5. Bandscheibenendoprothese nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet,
daß in einer Kompaktabschlußplatte (9) das konkave
Mittelteil (1) und eine Ringnut (10) mit einem dazwischenlie
genden Führungsrand (2) eingearbeitet sind.
6. Bandscheibenendoprothese, bestehend aus zwei asymmetrischen
Abschlußplatten und einem Distanzstück, dadurch gekennzeichnet,
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 ge
drehte Bewegungsebene des einen Artikulationsbereiches zum an
deren besitzen.
7. Bandscheibenendoprothese nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet,
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 oder 7, dadurch gekennzeichnet,
daß sowohl die Abschlußplatten (11) mit Zapfen (13)
versehen sind und daß das Distanzstück (12) kreisrunde Ausspa
rungen (14) oder nutförmige Aussparungen (15) aufweist.
9. Bandscheibenendoprothese, bestehend aus zwei symmetrischen
Abschlußplatten und einem Distanzstück, dadurch gekennzeichnet,
daß die Abschlußplatten (16) konvex und mit einer Verzahnung
(3) versehen sind und daß das zylinderförmige Distanzstück (17)
konkav gestaltete Enden besitzt und von einer druckbeständigen
Hülse (18) umgeben ist.
10. Bandscheibenendoprothese nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet,
daß die Krümmungsradien der konvexen und konkaven Flächen gleich
sind.
11. Bandscheibenendoprothese nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet,
daß sie entsprechend der kraniokaudalen und ventrodor
salen Ausdehnung des Bandscheibenraumes höhenvariabel ausge
staltet ist.
12. Bandscheibenendoprothese nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet,
daß Kunststoffe eine radiologische Markierung besitzen.
13. Bandscheibenendoprothese nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet,
daß die Abschlußplatten vorzugsweise aus einem nicht
korrodierenden Metall bestehen und das Distanzstück vorzugsweise
aus einem druck- und zugbeständigen medizinischen Polyäthylen
gefertigt ist.
14. Bandscheibenendoprothese nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet,
daß man sowohl für die Abschlußplatten als auch das
Distanzstück auch andere alloplastische Materialien, beispiels
weise bioaktive Keramik oder Polyurethane, verwendet.
15. Bandscheibenendoprothese nach Anspruch 1 oder 9, dadurch gekennzeichnet,
daß die Abschlußplatten an beiden lateralen Seiten
mit flächenförmigen Verbreiterungen (7, 21) versehen sind.
16. Bandscheibenendoprothese nach Anspruch 1 oder 9, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Verzahnung (3) entweder randständig
oder flächenhaft ist.
17. Bandscheibenendoprothese nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet,
daß die Verzahnung (3) und/oder die den Wirbelkörper
grund- bzw. Wirbelkörperdeckplatten zugewandte Seite der Ab
schlußplatten bioaktiv beschichtet ist.
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