DE60023817T2

DE60023817T2 - Vorrichtung zum anbinden von wirbeln ohne fusion

Info

Publication number: DE60023817T2
Application number: DE60023817T
Authority: DE
Inventors: James Ogilvie; Christoph Hopf; C. Mickael SHERMAN; D. Troy DREWRY; Jean Saurat
Original assignee: SDGI Holdings Inc
Current assignee: Warsaw Orthopedic Inc
Priority date: 1999-04-23
Filing date: 2000-03-28
Publication date: 2006-08-10
Anticipated expiration: 2020-03-29
Also published as: US6616669B2; AU760966B2; WO2000064360A2; JP4274701B2; EP1096890B1; ES2251988T3; DE60023817D1; JP2002541966A; AU2003204555B2; WO2000064360A9; US20020007184A1; AU3924800A; EP1096890A1; US6299613B1

Description

Gegenwärtige operative Verfahren zum Behandeln von Wirbelsäulenmißbildungen, insbesondere Skoliose, schließen die Korrektur der Krümmung durch eine interne Fixationsvorrichtung und Spondylodese im korrigierten Zustand, üblicherweise erreicht durch das Einbringen von Knochentransplantat zwischen Wirbel, ein. Dies wird üblicherweise mit einer posterioren Operation erreicht, obwohl anteriore Verfahren beliebter werden, ebenso wie Kombinationen von anterioren und posterioren Verfahren. Es sind mehrere Instrumentationssysteme von verschiedenen Herstellern erhältlich, um die Wirbelsäule zu korrigieren und zu stabilisieren, während die Spondylodese stattfindet. Unter ihnen sind TSRH^®, CD^TM, CD Hopf^TM, CD Horizon^TM, ISOLA^TM, Moss Miami und Synthes Universal Spine Systems. Nichtoperative Verfahren existieren und werden verwendet, wenn sie anwendbar sind. Diese nichtoperativen Verfahren schließen Schienen und Beobachten ein.
Juvenile idiopathische Skoliose tritt im Alter zwischen 4 und 10 Jahren auf. Sie kann sich spontan beilegen, auf nichtoperative Behandlung ansprechen oder fortschreiten, bis eine Spondylodese notwendig ist. Das Querklammern von Epiphysenfugen langer Knochen ist lange als voraussagbares Verfahren zum Behandeln einer Gliederfehlausrichtung anerkannt. Das Wirbel-Zwischenkörperklemmern über die Knorpelendplatten und Bandscheiben wurde durch Nachlas und Borden in einem Hundeskoliosemodell versucht. Frühe humane Ergebnisse in den 1950er Jahren waren enttäuschend. Roaf berichtete über die begrenzt erfolgreiche Korrektur einer Skoliose durch nicht instrumentierte konvexe Hemiepiphysiodese. Seine Studie hatte keine nach Skelettreife oder Skoliose-Ätiologie gleichförmige Patientenpopulation.
Weitere Mängel gegenwärtiger operativer Verfahren und Vorrichtungen sind zahlreich. Patienten mit juveniler Skoliose, die sich einer Krümmungsstabilisierung mit Subkutanstäben unterziehen, würden mehrfachen chirurgischen Operationen zum Verlängern unterworfen, während sie wachsen. Eine anteriore und/oder posteriore Spondylodese führt beim Patienten mit unreifem Skelett häufig zu einem Verlust an Wirbelkörperhöhe und -umfang. Außerdem kann bei Heranwachsenden, die wegen Skoliose geschient werden, ein schlechtes Selbstbild auftreten. Darüber hinaus ist die Krümmungsstabilisierung mit Schienen nur bei ungefähr 75 % der Patienten erfolgreich. Ein anderes Problem ist, daß einige Kinder, während sie gegenwärtig nicht Kandidaten für eine endgültige Spondylodeseoperation sind, eine solche Operation wahrscheinlich in der Zukunft brauchen werden. Dies würde Kinder im Alter von weniger als zehn Jahren, von kleiner Statur, prämenstruell oder riser von zwei oder niedriger und diejenigen, die körperlich nicht in der Lage sind, die für eine endgültige Spondylodese erforderliche Operation zu tolerieren, einschließen. Es wäre vorzuziehen, die Notwendigkeit dieser Operation völlig zu beseitigen.
Nach der vorliegenden Erfindung wird eine Vorrichtung zum Behandeln einer anormalen Ausrichtung einer Wirbelsäule bereitgestellt, wobei die Wirbelsäule eine konvexe und eine konkave Seite hat, wobei die Vorrichtung dafür geeignet ist, ein Fortschreiten der Wirbelsäulenkümmung über mehrere Wirbelebenen einzuschränken und folgendes umfaßt: mehrere Klammem, wobei jede der Klammem eine Brücke und wenigstens zwei von derselben vorstehende Zacken hat, wobei wenigstens eine der Zacken dafür geeignet ist, an einem ersten Wirbelkörper auf der konvexen Seite der Wirbelsäule verankert zu werden, wenigstens eine der Zacken dafür geeignet ist, an einem zweiten Wirbelkörper auf der konvexen Seite der Wirbelsäule verankert zu werden, und die mehreren Klammern aus einer Formgedächtnislegierung hergestellt werden, wobei die Brücke jeder der mehreren Klammern so bemessen wird, daß sie sich über einen einzelnen Zwischenwirbelscheibenraum erstreckt, die Formgedächtnislegierung etwa bei Körpertemperatur superelastische Eigenschaften zeigt und die mehreren Klammern jede strukturell so konfiguriert werden, daß sie eine ausreichende Flexibilität zeigen, um ein Fortschreiten der Wirbelsäulenkrümmung über mehrere Wirbelebenen längs wenigstens eines Abschnitts der konvexen Seite der Wirbelsäule flexibel einzuschränken, um ohne Fusion die anormale Ausrichtung zu behandeln.
WO-A-98/17189 offenbart eine Vorrichtung zum Befestigen von wenigstens zwei Wirbeln durch Spondylodese. Die Vorrichtung umfaßt eine Brücke und wenigstens zwei Zacken, und sie ist aus einer Formgedächtnislegierung hergestellt. Die bekannte Vorrichtung zeigt keine ausreichende Flexibilität, um ein Fortschreiten der Wirbelsäulenkrümmung über mehrere Wirbelebenen flexibel einzuschränken, um ohne Fusion die anormale Ausrichtung zu behandeln.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine perspektivische Ansicht einer Ausführungsform einer Spinalklammer nach dieser Erfindung.
2 ist eine Seitenansicht der Spinalklammer von 1.
3 ist eine perspektivische Ansicht einer Ausführungsform einer Haltevorrichtung nicht nach der vorliegenden Erfindung, einschließlich eines Satzes von Blocks und Befestigungselementen mit einem durch Kanäle in den Blocks gefädelten Strang.
4 ist eine Seitenansicht der Ausführungsform von 3.
5 ist eine Draufsicht einer Alternative zu der Ausführungsform von 3, wobei der Strang eine einstellbare Spinalhaltevorrichtung in einer Achterkonfiguration ist.
6 ist eine Draufsicht einer Alternative zu der Ausführungsform von 5, mit der Haltevorrichtung in einer geraden Schlaufenkonfiguration.
7 ist eine perspektivische Ansicht einer anderen Ausführungsform, wobei sich die Kanäle durch die obere Fläche der Blocks öffnen.
8A ist eine schematische Illustration der Ausführungsform von 3, befestigt an Wirbelkörpern an der konvexen Seite der skoliotischen Wirbelsäule eines Kindes.
8B ist eine schematische Illustration einer alternativen Ausführungsform von 8A, wobei der Strang zwischen den Blocks eingeknotet ist.
9A ist eine schematische Illustration der Ausführungsform von 5, befestigt an Wirbelkörpern an der konvexen Seite einer Wirbelsäule.
9B ist eine schematische Illustration einer alternativen Ausführungsform von 9A, wobei der einstellbare Strang zwischen den Blocks eingecrimpt ist.
10A ist eine Querschnittsansicht einer Ausführungsform der Verbindung zwischen den Befestigungselementen und den Blocks.
10B ist eine Querschnittsansicht einer anderen Ausführungsform der Verbindung zwischen den Befestigungselementen und den Blocks, die einen Schrauben-Herausdrehmechanismus hat.
11 ist eine Querschnittsansicht einer anderen Ausführungsform der Verbindung zwischen den Befestigungselementen und den Blocks.
12A ist eine schematische Illustration der Ausführungsform von 1, befestigt an Wirbelkörpern an der konvexen Seite einer Wirbelsäule.
12B ist eine schematische Illustration der Ausführungsform von 13 oder 14, befestigt an Wirbelkörpern an einer konvexen Seite einer Wirbelsäule.
12C ist eine schematische Illustration der Ausführungsform von 15, befestigt an Wirbelkörpern an der konvexen Seite der Wirbelsäule.
13A ist eine Seitenansicht einer anderen Ausführungsform einer Spinalklammer.
13B ist eine Draufsicht der Spinalklammer von 13A.
13C ist eine Seitenansicht von 13A.
13D ist eine Seitenansicht der Spinalklammer von 13A, wobei die Einsetzposition in Phantomlinien gezeigt wird.
14A ist eine Seitenansicht einer anderen Ausführungsform einer Spinalklammer.
14B ist eine Draufsicht der Ausführungsform von 14A.
14C ist eine Seitenansicht der Ausführungsform von 14A.
14D ist eine perspektivische Ansicht der Ausführungsform der Spinalklammer von 14A.
14E ist eine Seitenansicht der Ausführungsform der Spinalklammer von 14A, welche die Zinken in der Einsetzposition in Phantomlinien zeigt.
15A ist eine Seitenansicht einer anderen Ausführungsform einer Spinalklammer der vorliegenden Erfindung.
15B ist eine Draufsicht der Ausführungsform von 15A.
15C ist eine andere Seitenansicht der Ausführungsform der Spinalklammer von 15A.
15D ist eine perspektivische Ansicht der Ausführungsform von 15A.
15E ist eine Seitenansicht der Spinalklammer von 15A, welche die Zinken in der Einsetzposition in Phantomlinien zeigt.
16A ist einer Seitenansicht eines Blocks.
16B ist eine Draufsicht des Blocks von 16A.
16C ist eine andere Seitenansicht des Blocks in 16A.
16D ist eine perspektivische Ansicht des Blocks von 16A.
16E ist eine andere Draufsicht von 16A, die ein weiteres Detail des Blocks illustriert.
16F ist eine Querschnittsansicht längs der Linie 16F in 16E.
16G ist eine andere Querschnittsansicht von 16E längs der Linie 16G.
16H ist eine andere Seitenansicht der Ausführungsform von 16A, die ein weiteres Detail illustriert.
16I ist eine Querschnittsansicht von 16H längs der Linie 16I.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
Zum Zweck der Förderung eines Verständnisses der Prinzipien der Erfindung wird nun Bezug genommen auf die in den Zeichnungen illustrierte Ausführungsform, und es wird eine spezifische Sprache verwendet, um dieselbe zu beschreiben. Trotzdem versteht es sich, daß damit keine Einschränkung des Rahmens der Erfindung beabsichtigt ist, der die Änderungen und weiteren Modifikationen in der illustrierten Vorrichtung und die weiteren Anwendungen der Prinzipien der Erfindung, wie sie hierin illustriert wird, einschließen soll, die einem Fachmann auf dem Gebiet, auf das sich die Erfindung bezieht, normalerweise offensichtlich sein dürften.
Es sind verschiedene Vorrichtungen und chirurgische Herangehensweisen möglich, um den dieser Erfinung zugrundeliegenden Gedanken umzusetzen. Dieser Gedanke ist die Korrektur von Wirbelsäulenmißbildungen, insbesondere Skoliose, durch fusionsloses Fesseln. Die Korrektur der Mißbildung wird durch Befestigen einer Haltevorrichtung an den Wirbelkörpern an der konvexen Seite der Wirbelsäule erreicht. Diese Haltevorrichtung wird das Wachstum an der konvexen oder „langen" Seite der Wirbelsäule auf ein Minimum verringern oder hemmen und ermöglichen, daß die konkave oder „kurze" Seite der Wirbelsäule wächst und die lange Seite einholt. Alternativ dazu kann das fusionslose Fesseln eine abnorme Wirbelsäulenausrichtung durch einfaches Verhindern einer weiteren Versetzung, wie beispielsweise eines Fortschreitens der Krümmung, behandeln.
Beim Umsetzen des Fesselns der konvexen Seite kann eine breite Vielfalt von chirurgischen Herangehensweisen verwendet werden. Ein Herangehen ist eine offene Thorakotomie (standardmäßig). Ein anderes erwogenes chirurgisches Herangehen ist eine minimal invasives thorakoskopisches Herangehen (endoskopisch). Das chirurgische Herangehen kann ebenfalls ein kombiniertes anteriores/posteriores Herangehen (standardmäßig oder endoskopisch) sein. Es sollte sich verstehen, daß die Vorrichtung der Erfinung unter Verwendung anderer chirurgischer Herangehensweisen, die Durchschnittsfachleuten auf dem Gebiet bekannt sind, benutzt werden kann.
Das Längselement ist eine Spinalklammer, in Abhängigkeit von ihrer Anwendung in einer Vielfalt von Formen und Größen hergestellt. Klammern können entweder als das Längselement oder als der Anker oder als beides arbeiten. Die Klammern werden aus Formgedächtnismaterialien oder -legierungen, wie beispielsweise Nickel-Titan, gefertigt, um die Fixation zu verbessern. Ein Beispiel einer solchen Legierung ist Nitinol, verkauft durch die Memry Corporation aus Menlo Park, Kalifornien. Weitere Einzelheiten über die bevorzugte Verwendung, Größe und Materialauswahl für die Spinalklammer sind in der ebenfalls anhängigen Patentanmeldung USSN 09/421 903, unter dem Titel „Shape Memory Alloy Staple", eingereicht am 20. Oktober 1999 und gemeinsam an den Erwerber der vorliegenden Patentanmeldung übertragen, zu finden.
Die obige Offenbarung handelt spezifisch von dem weiten Bereich von Vorrichtungskonzepten, die zum fusionslosen Fesseln von Mißbildungen vorstellbar sind, um eine dauerhafte Korrektur zu erreichen. Die Einzelheiten hinsichtlich des Verfahrens sind ähnlich weit. Es könnte ein weiter Bereich von Wirbelsäulenmißbildungen behandelt werden. Die Hauptindikationen werden progressive idiopathische Skoliosen mit oder ohne Sagittalmißbildung entweder bei kindlichen oder bei jugendlichen Patienten sein. Die bevorzugte Patientenpopulation, an der die vorliegende Erfinung zu praktizieren ist, sind präpuberale Kinder (vor dem Wachstumsschub), im Alter von weniger als zehn Jahren. Andere Patientengruppen, an denen die vorliegende Erfindung praktiziert werden kann, schließen Heranwachsende von 10 bis 12 Jahren an mit fortgesetztem Wachstumspotential ein. Es sollte sich verstehen, daß das fusionslose Fesseln an älteren Kindern verwendet werden kann, deren Wachstumsschub verspätet ist oder die auf andere Weise Wachstumspotential behalten. Es sollte sich ferner verstehen, daß das fusionslose Fesseln ebenfalls beim Verhindern oder Minimieren des Fortschreitens der Krümmung bei Individuen verschiedener Alter Verwendung finden kann.
Allgemein wird im Fall von Skoliose das Fesseln auf der konvexen Seite der Krümmung erfolgen. Eine anteriore, minimal invasive (thorakoskopische) Operation kann auf der konvexen Seite der Wirbelsäulenkrümmung ausgeführt werden, um ein fortgesetztes Wachstum auf dieser Seite der Krümmung zu verhindern. Wenn das vor dem Wachstumsschub befindliche Kind die Pubertät erreicht, wird die nicht festgebundene Seite der Wirbelsäule unbeschränkt wachsen, was schließlich die Krümmung der Wirbelsäule in der Frontalebene beseitigen wird. Es ist vorzuziehen, dieses Behandlungsverfahren in einem minimal invasiven Herangehen unter Verwendung thorakoskopischer Instrumente umzusetzen. Es wird jedoch als innerhalb des Rahmens der Erfindung liegend erwogen, daß eine offene Verwendung dieser Systeme in einigen Fällen angemessen sein kann. Es wird ferner als innerhalb des Rahmens der Erfindung liegend erwogen, daß das Verfahren sowohl posterior als auch anterior oder eine Kombination beider sein kann. Schließlich sollte es sich verstehen, daß das Verfahren als erfolgreich angesehen werden kann und sollte, falls es nicht gelingt, die Krümmung zu korrigieren, aber in der Tat ein weiteres Fortschreiten (das eine Zunahme in der Größe der Krümmung einschließt) zu verhindern.
BEISPIEL EINS: THORAKOSKOPISCH UNTERSTÜTZTES WIRBELSÄULENKLAMMERN
Bei einer Ausführungsform der Erfindung wird die fusionslose Korrektur einer Skoliose erreicht durch thorakoskopisches Anbringen von Klammern aus einer Formgedächtnislegierung in den Wirbelkörpern an der konvexen Seite der Wirbelsäule. Die Klammern werden den Zwischenwirbelraum überspannen und als Haltevorrichtung an der Wirbelsäule arbeiten. Diese Haltevorrichtung wird das Wachstum an der konvexen („langen") Seite der Wirbelsäule hemmen und ermöglichen, daß die konkave („kurze") Seite der Wirbelsäule wächst und die lange Seite einholt. Sobald die Korrektur erreicht ist, kann dann die Klammer, falls gewünscht, thorakoskopisch entfernt werden. Das Entfernen der Klammern ermöglicht ein weiteres Wachstum der Wirbelkörper. Es sollte sich verstehen, daß das beschriebene Verfahren gleichermaßen bei nicht endoskopischen Operationen anwendbar ist. Es sollte sich ferner verstehen, daß die verwendeten Klammem statt aus einer SMA (shape memory alloy -Formgedächtnislegierung) aus einem herkömmlichen Implantatmetall, wie beispielsweise Titan oder rostfreiem Stahl, hergestellt sein können.
Die folgenden Kontraindikationen für die Verwendung des thorakoskopisch unterstützte Wirbelsäulenklammern sollten zur Kenntnis genommen werden: (1) Unfähigkeit, postoperativ eine Orthese zu tragen, (2) Kyphose von mehr als 40 Grad, (3) medizinische Kontraindikation gegen Vollnarkose, (4) Lungenfunktion, die ein intraoperatives Entspannen der konvexen Lunge kontraindizieren würde, und (5) Skoliosenmißbildung, bei der drei oder mehr Bandscheibenräume nicht für thorakoskopisch unterstütztes Wirbelsäulenklammern zugänglich sind. Es sollte sich jedoch verstehen, daß das Vorhandensein einer oder aller der oben erwähnten Kontraindikationen nicht die potentielle Nützlichkeit des Wirbelsäulenklammerns und/oder des Wirbelkörperfesselns ausschließt.
Die allgemeinen Details einer Ausführungsform der chirurgischen Technik wären wie folgt. Es wird Vollnarkose eingesetzt. Ein Endotrachealtubus mit Doppellumen wird, mit möglicher Unterstützung durch faseroptische Visualisierung, eingesetzt. Die konvexe Lunge wird entspannt. Ein mit endoskopischer Chirurgie im Thorax vertrauter Allgemein- oder Gefäßchirurg kann als Assistent eingesetzt werden. Der Patient wird in der seitlichen Dekubituslage, mit der konvexen Seite der Skoliose in der oberen Lage, gelagert. Der Tisch wird nicht gebeugt. Üblicherweise werden fünf Wirbel (vier Zwischenwirbelscheiben) geklammert. Der apikale Wirbelkörper, die zwei Wirbel in Proximalrichtung und die zwei Wirbel in Distalrichtung werden behandelt. Es werden drei endoskopische Pforten verwendet. Die erste Pforte ist anterior und über dem Scheitel der Skoliose angeordnet. Die zweite und die dritte Pforte werden in der posterioren Hilfslinie hergestellt, wobei die zweite Pforte über dem zweiten der fünf zu behandelnden Wirbel zentriert wird und die dritte Pforte über dem vierten zu behandelnden Wirbel zentriert wird. Das Endoskop wird in der ersten Pforte gehalten, und ein Fächerhalter wird in der zweiten Pforte angeordnet. Eine Anterior-Posterior-(AP)Röntgenaufnahme wird verwendet, um die Ebenen zu bestätigen. Die Pleura parietalis wird nicht ausgeschnitten, und die Segmentgefäße werden umgangen.
Bei der Operation wird eine Zahl von allgemeinchirurgischen Instrumenten zusammen mit den folgenden systemspezifischen Implantaten und Instrumenten verwendet. Das Hauptimplantat ist selbstverständlich eine Spinalklammer, vorzugsweise gefertigt aus einem Formgedächtnismaterial. Die Größe wird in Abhängigkeit von der Größe und der Zahl der zu überspannenden Wirbelkörper variieren. Die bei der Operation verwendeten Instrumente können außerdem einschließen: Klammerahle, Klammeröffner, gerader Klammereinsetzer, abgewinkelter Klammereinsetzer, Klammereinschläger, Klammerauszieher.
Unter Verwendung der Klammerahle werden Führungslöcher hergestellt. Die Führungslöcher werden anterior zum Mittelkörper der Wirbel hergestellt. Eine Klammerahle wird teilweise eingesetzt, und die Position wird entweder durch Röntgen oder Bildverstärker überprüft. Vor dem Entfernen der Klammerahle aus den Führungslöchern kann ein elektrischer Kauterisierer (Bovie) in Berührung mit der Endkappe der Klammerahle gebracht werden, um das Bluten aus den Führungslöchern auf ein Minimum zu verringern. Bei einer bevorzugten Ausführungsform werden auf jeder Ebene zwei Sätze von Führungslöchern hergestellt, um zwei Klammern pro Bandscheibenraum aufzunehmen. Danach werden zwei Klammern plaziert, die jeden Bandscheibenraum überspannen. Die erste Klammer wird entweder in den geraden Klammereinsetzer oder in den abgewinkelten Klammereinsetzer geladen. Danach wird die Klammer in den zuvor mit der Klammerahle hergestellten Führungslöchern plaziert. Der Einsetzer kann mit einem Hammer geklopft werden, um das Plazieren der Klammer zu erleichtern. Danach wird die Klammer von dem Einsetzer gelöst, und danach wird das Instrument entfernt. Falls ein weiteres Befestigen der Klammer erforderlich ist, kann der Klammereinschläger in Verbindung mit einem Hammer zum endgültigen Befestigen der Klammer im Knochen verwendet werden. Die zuvor erwähnten Schritte werden für die nächste Klammer auf dieser Ebene wiederholt. Es sollte sich jedoch verstehen, daß das Fesseln ebenfalls ausgeführt werden kann, wenn nur eine Klammer an Stelle von zweien jeden Bandscheibenraum überspannt. Es sollte sich ferner verstehen, daß die Verwendung von mehr als einer Klammer die Korrektur einer Wirbelsäulenverkrümmung in mehr als einer Ebene ermöglicht.
Die Instrumente in der zweiten und der dritten Pforte werden getauscht, und die verbleibenden zwei Bandscheiben werden geklammert. Die Wunden werden verschlossen, und ein Thoraxtubus von zehn oder zwölf Gauge wird eingesetzt, der vierundzwanzig Stunden nach der Operation herausgezogen wird. Der Thoraxtubus wird verwendet, um einen Pneumothorax zu verhindern, da es keinen Hämatothorax gibt. Sobald das Endoskop an seinem Platz ist, dauert der Rest der Operation selten länger als eine Stunde. Der Krankenhausaufenthalt beträgt üblicherweise zwei oder drei Tage.
Das apikale Wirbel-Zwischenkörperklammern bietet theoretisch eine unmittelbare und reversible Fixierung der anterioren Wirbelkörper. Das thorakoskopische Einsetzen verringert die Beschädigung von umgebenden Geweben auf ein Minimum und ermöglicht ein Plazieren mehrerer Klammern, um eine Krümmungskorrektur in mehr als einer Ebene zu ermöglichen.
Unter Bezugnahme auf 1 und 2 wird eine Ausführungsform einer Wirbel-Zwischenkörperklammer 100 gezeigt, die bei dem oben beschriebenen Verfahren verwendet werden kann. Die Klammer 100 ist allgemein U-förmig, mit einem Querbalken 101 zwischen Schenkeln 102 und 103. Die Klammer 100 hat eine Innenfläche 110 und eine Außenfläche 120. Der Schenkel 102 hat eine scharfe Spitze 104, und der Schenkel 103 hat eine scharfe Spitze 105 zum Einsetzen in die Wirbelkörper. Es sollte sich verstehen, daß die Spitzen 104, 105 eine Vielfalt von Konfigurationen haben können. Der Schenkel 102 hat Widerhaken 106 an der Innenfläche 110 und Widerhaken 107 an der Außenfläche 120. Ähnlich hat der Schenkel 103 Widerhaken 108 an der Innenfläche 110 und Widerhaken 109 an der Außenfläche 120. Die Widerhaken 106, 107, 108 und 109 unterstützen das Verhindern eines Herausziehens der Klammer. Das Vorhandensein von Widerhaken sowohl an der Innenfläche 110 als auch an der Außenfläche 120 jedes Schenkels 102, 103 der Klammer 100 ermöglicht die Verwendung von in der Richtung quer zur Längsachse jedes Schenkels kürzeren Widerhaken. Es sollte sich jedoch verstehen, daß jeder Schenkel 102, 103 Widerhaken nur an der Innenfläche 110 oder an der Außenfläche 120 haben kann.
Es sollte zu bemerken sein, daß bei einer bevorzugten Ausführungsform der Querbalken 101 und die Schenkel 102 und 103 alle ein nahezu elliptisches Profil haben, erreicht durch Abstumpfen eines kreisförmigen Querschnitts. Eine Klammerauslegung mit einem elliptischen oder nahezu elliptischen Querbalken 101 ist hilfreich zum Steuern der Drehung der Klammer 100 und ermöglicht eine gewisse Unterstützung bei der Klammerentfernung. Es sollte sich verstehen, daß das Profil der Schenkel 102, 103 und des Querbalkens 101 anders als elliptisch, wie beispielsweise ein kreisförmiger Querschnitt, sein kann. Es sollte sich ferner verstehen, daß die Schenkel 102, 103 und der Verbindungsabschnitt 101 unterschiedliche Profile haben können. Die Klammerauslegung von 1 und 2 ist aus einer SMA hergestellt.
Während Einzelheiten mehrerer Ausführungsformen der Klammer in der ebenfalls anhängigen Patentanmeldung unter dem Titel „Shape Memory Alloy Staple" erörtert werden, werden hier einige allgemeine Punkte der Bequemlichkeit halber wiederholt. Die Klammern sind vorzugsweise aus Nitinol, einer bioverträglichen Formgedächtnismetall-Legierung aus Titan und Nickel, hergestellt. Die Klammern können gebogen werden, wenn sie abgekühlt werden, und sich zu ihrer ursprünglichen Form umformen, wenn sie wieder erwärmt werden. Es ist ebenfalls möglich, Nutzen aus der Fähigkeit der Formgedächtnislegierung zu ziehen, aus ihren austenitischen Zustand in einen belastungsinduzierten martensitischen Zustand zu wechseln. Das Metall verändert auf Grund von kristallinen Phasenübergängen seine Gestalt mit der Temperatur oder unter dem Einfluß einer Belastung. Folglich kann eine aus einer SMA geformte Klammer auf zwei unterschiedliche Weisen wie gewünscht eingesetzt werden. Bei einer Ausführungsform wird die SMA-Klammer abgekühlt und danach bei einer Temperatur verformt, die niedriger ist als die Transformationstemperatur, bei der sie in der martensitischen Phase ist. Danach wird die Klammer in ihrer verformten Gestalt eingesetzt, und wenn sie erwärmt wird, wird sie sich zu ihrer ursprünglichen Gestalt umformen. Bei einer zweiten Ausführungsform wird die Klammer verformt und eingesetzt, während sie in dem verformten Zustand gehalten wird. Bei der zweiten Ausführungsform wird die SMA so gewählt, daß sie einen Temperaturansformationsbereich hat derart, daß die Klammer unter dem Einfluß der Verformungskräfte einen Übergang von Austenit zu belastungsinduziertem Martensit erlebt. Folglich ist, wenn die Klammer der zweiten Ausführungsform eingesetzt und freigegeben wird, sie bereits bei einer Temperatur derart, daß sie selbsttätig versucht, sich zu ihrer ursprünglichen Gestalt umzuformen.
Die Eigenschaften des Metalls bei der höheren Temperatur (Austenitphase) sind ähnlich denen von Titan. Die Temperatur, bei der die Klammern die Gestaltumwandlung erfahren werden, kann durch das Fertigungsverfahren und die Auswahl der passenden Legierungszusammensetzung gesteuert werden. Eine Verletzung der umgebenden Gewebe sollte unerheblich sein, falls die Transformationstemperatur nahe der Körpertemperatur liegt. Es besteht keine Gefahr einer thermischen Verletzung des Rückenmarks oder der Nerven oder der benachbarten Gefäßstrukturen. Nitinol hat eine sehr niedrige Korrosionsrate und ist in einer Vielfalt von medizinischen Implantaten (d.h., kieferorthopädischen Hilfsmitteln, Stents) verwendet worden. Implantatstudien bei Tieren haben minimale Erhöhungen von Nickel in den Geweben in Berührung mit dem Metall gezeigt; die Titanniveaus sind vergleichbar mit den niedrigsten Niveaus, die in Geweben in der Nähe von Titan-Hüftprothesen zu findend sind.
BEISPIEL ZWEI: BLOCKS MIT VERSEILUNG ODER SYNTHETISCHEN STRÄNGEN
Eine andere Vorrichtung, die nicht die Erfindung repräsentiert, aber zur Korrektur von Wirbelsäulenmißbildungen durch fusionsloses Fesseln nützlich ist, schließt die Verwendung von Blocks ein, ähnlich oder identisch jenen, die in dem oben erwähnten US-Patent Nr. 5 702 395 an Hopf, unter dem Titel „Spine Osteosynthesis Instrumentation for an Anterior Approach", offenbart werden, zusammen mit Verseilung oder künstlichen Strängen. Mehrere bevorzugte Ausführungsformen zur Verwendung als künstlicher Strang werden in der oben erwähnten vorläufigen Patentanmeldung USSN 60/103 910, unter dem Titel „Adjustable Spinal Tether", offenbart.
Unter Bezugnahme auf 3 und 4 schließt eine Ausführungsform einen Satz von drei Blocks mit entsprechenden Befestigungselementen ein, und ein synthetischer Strang oder ein Seil wird durch Kanäle in den Blocks gefädelt gezeigt. Es sollte sich verstehen, daß eine beliebige Zahl von zwei bis mehr als fünf Blocks verwendet werden kann. Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist die Zahl der Blocks drei. Jeder Block 10 hat eine obere Fläche 11 und eine untere Fläche 12, zusammen mit einem ersten und einem zweiten Satz von gegenüberliegenden Seitenflächen. Der Block 10 wird so ausgerichtet, daß in dem ersten Satz Seitenflächen 13, 14 an einem anterioren bzw. einem posterioren Teil der Wirbelsäule angeordnet werden (siehe auch 8 und 9). Der Block 10 hat in einer Querrichtung von der anterioren Fläche 13 zu der posterioren Fläche 14 eine allgemein gekrümmte Form, die der anterolateralen Anatomie von Wirbelkörpern entspricht. Die untere Fläche 12 wird so konfiguriert, daß sie einen Wirbelkörper berührt.
Jeder Block 10 hat einen zweiten Satz von Seitenflächen 15, 16, die wesentlich nach oben und nach unten längs der Längsachse S_k der Wirbelsäule ausgerichtet werden (siehe 8 und 9). Die obere Fläche 15 und die untere Fläche 16 jedes Blocks 10 definieren wenigstens eine Öffnung oder einen Kanal zum Aufnehmen eines synthetischen Strangs 38. Bei einer Ausführungsform mit nur einem Kanal muß der Kanal entweder irgendwo längs seiner Länge einen Pfosten oder einen Teiler haben, um den der Strang 38 gewickelt wird, oder der Strang 38 kann sonst durch den Kanal gefädelt und entweder um die obere Fläche 11 oder die untere Fläche 12 jedes Blocks 10 gewickelt werden. Bei einer bevorzugten Ausführungsform (siehe 3) hat jeder Block 10 zwei wesentlich parallele Kanäle, einen anterioren Kanal 20 und einen posterioren Kanal 21. Der anteriore Kanal 20 und der posteriore Kanal 21 erstrecken sich in einer Richtung längs einer Linie, welche die obere Fläche 15 und die untere Fläche 16 verbindet. Es wird vorgesehen, daß sich der anteriore Kanal 20 und der posteriore Kanal 21 in unterschiedlichen Richtungen erstrecken können und/oder zwischen der oberen Fläche 15 und der unteren Fläche 16 gekrümmt sein können. Es wird ferner vorgesehen, daß der anteriore Kanal 20 und der posteriore Kanal 21 in einem Winkel entweder zu der oberen Fläche 15 oder der unteren Fläche 16 oder zu beiden liegen können. Außerdem können die Kanäle 20 und 21 beide näher zu der anterioren Fläche 13 als zu der posterioren Fläche 14 liegen oder umgekehrt. Die Auswahl verschiedener Kanalausrichtungen ermöglicht für den synthetischen Strang andere Konfigurationen als die unten erörterte Achter- oder gerade Schlaufenkonfiguration. Außerdem sollte es sich verstehen, daß die Kanäle wie beispielsweise 20 und 21 statt dessen den ersten Satz von gegenüberliegenden Seitenflächen 13 und 14 verbinden können oder eine Kombination des ersten und des zweiten Satzes von gegenüberliegenden Seitenflächen verbinden können.
Zusätzlich definiert jeder Block 10 wenigstens eine Bohrung, die sich zwischen der oberen Fläche 11 und der unteren Fläche 12 erstreckt. Jeder Block 10 kann eine oder mehrere Bohrungen zum Aufnehmen eines Befestigungselements haben, um jeden Block mit einem Wirbelkörper zu verbinden. Bei einer bevorzugten Ausführungsform hat der Block 10 zwei Bohrungen, eine anteriore Bohrung 22 und eine posteriore Bohrung 23. Es sollte sich verstehen, daß jeder Block 10, in Abhängigkeit von der Zahl von Befestigungselementen, die ein Chirurg zum Befestigen jedes Blocks an einem Wirbelkörper zu verwenden wünscht, nur eine Bohrung oder mehr als zwei haben kann. Jede Bohrung 22, 23 erstreckt sich zwischen der oberen Fläche 11 und der unteren Fläche 12 des Blocks 10. Die Bohrungen 22, 23 werden im Block 10 mit derartigen Abmessungen definiert, daß jede Bohrung eines der zum Befestigen des Blocks 10 an einem Wirbelkörper verwendeten Befestigungselemente aufnehmen kann.
Die unteren Abschnitte der Bohrungen 22, 23 nahe der unteren Fläche 12 werden vorzugsweise so bemessen, daß sie die Köpfe 32, 33 von Befestigungselementen 30, 31 satt aufnehmen. Unter Bezugnahme auf 10A, worin gleiche Elemente wie zuvor gekennzeichnet werden, ist zu sehen, daß die Bohrung 22 einen oberen Abschnitt 22a und einen unteren Abschnitt 22b hat. Ähnlich hat die Bohrung 23 einen oberen Abschnitt 23a und einen unteren Abschnitt 23b. Die oberen Abschnitte 22a und 23a werden vorzugsweise (aber nicht notwendigerweise) verjüngt, um das Einsetzen der Befestigungselemente 30, 31 durch die Bohrungen 22 bzw. 23 zu erleichtern. Der Kopf 32 des Befestigungselements 30 hat einen oberen Abschnitt 32a mit einer Kerbe darin, um einen Eindrehmechanismus aufzunehmen, und einen unteren Abschnitt 32b, konfiguriert, um den unteren Abschnitt 22b der Bohrung 22 in Eingriff zu nehmen. Ähnlich hat der Kopf 33 des Befestigungselements 31 einen oberen Abschnitt 33a mit einer Kerbe darin, um einen Eindrehmechanismus aufzunehmen, und einen unteren Abschnitt 33b, konfiguriert, um den unteren Abschnitt 23b der Bohrung 23 in Eingriff zu nehmen.
Unter Bezugnahme auf 10B wird eine alternative Ausführungsform gezeigt, mit einem Mechanismus, um das Verhindern eines Herausschraubens zu unterstützen. Unter Bezugnahme auf 10B, worin gleiche Elemente wie zuvor gekennzeichnet werden, ist zu sehen, daß die Bohrung 122 einen oberen Abschnitt 122a und einen unteren Abschnitt 122b hat. Ähnlich hat die Bohrung 123 einen oberen Abschnitt 123a und einen unteren Abschnitt 123b. Die oberen Abschnitte 122a und 123a werden vorzugsweise (aber nicht notwendigerweise) verjüngt, um das Einsetzen der Befestigungselemente 130, 131 durch die Bohrungen 122 bzw. 123 zu erleichtern. Der Kopf 132 des Befestigungselements 130 hat einen oberen Abschnitt 132a mit einer Kerbe darin, um einen Eindrehmechanismus aufzunehmen, und einen unteren Abschnitt 132b, konfiguriert, um den unteren Abschnitt 122b der Bohrung 122 in Eingriff zu nehmen. Ähnlich hat der Kopf 133 des Befestigungselements 131 einen oberen Abschnitt 133a mit einer Kerbe darin, um einen Eindrehmechanismus aufzunehmen, und einen unteren Abschnitt 133b, konfiguriert, um den unteren Abschnitt 123b der Bohrung 123 in Eingriff zu nehmen. Der Kopf 132 des Befestigungselements 130 hat ein an demselben definiertes Außengewinde 132e, das ein in der Bohrung 122 definiertes Gewinde 122c in Eingriff nimmt und das Verhindern eines Herausschraubens unterstützt. Ähnlich hat der Kopf 133 des Befestigungselements 131 ein an demselben definiertes Außengewinde 133c, das ein in der Bohrung 123 definiertes Gewinde 123c in Eingriff nimmt.
Es sollte sich verstehen, daß die Bohrungen 22, 23 ebenfalls so bemessen werden können, daß sie die Köpfe 32, 33 lose aufnehmen. Die unteren Abschnitte der Bohrungen 22, 23 und die Köpfe 32, 33 können beide für eine gegenseitige Kugelzapfenverbindung geformt werden, was das Schwenken oder Drehen des Verbindungsabschnitts der Befestigungselemente 30, 31 im Verhältnis zu jedem Block 10 ermöglicht. Unter Bezugnahme auf 11, worin gleiche Elemente wie zuvor gekennzeichnet werden, sind die oberen Abschnitte 32b', 33b' der Köpfe 32, 33 halbkugelförmig wie die unteren Abschnitte 22b', 23b'. Wieder werden die oberen Abschnitte 22a und 23a vorzugsweise verjüngt, um das Einsetzen der Befestigungselemente durch die Bohrungen zu erleichtern. Alternativ dazu können bei einer anderen Ausführungsform die Bohrungen 22, 23 und die Köpfe 32, 33 derart für einen Eingriff geformt werden, daß der Winkel der Befestigungselemente 30, 31 im Verhältnis zueinander und zu dem Block 10 wesentlich feststehend ist. Es sollte sich verstehen, daß es in jedem Fall wünschenswert sein kann, in einigen Situationen ein Herausschraubsystem, wie unter Bezugnahme auf 10B beschrieben, oder andere auf dem Gebiet bekannte zu verwenden.
Bei einer Ausführungsform überschneidet sich die Bohrung 22 mit dem Kanal 20, und die Bohrung 23 überschneidet den Kanal 21. Es sollte sich jedoch verstehen, daß die Bohrungen 22, 23 die Kanäle 20, 21 nicht überschneiden müssen. Bei der Ausführungsform, in der die Bohrungen 22, 23 die Kanäle 20, 21 überschneiden, wird jede Bohrung vorzugsweise auf eine solche Weise definiert, daß die Oberteile der Köpfe 32, 33 der Befestigungselemente 30, 31 sich nicht innerhalb der Kanäle 20, 21 befinden, wenn sich die Befestigungselemente 30, 31 im unteren Abschnitt der Bohrungen 22, 23 befinden (siehe 5, 8 und 9). Im Ergebnis dessen wird der Strang oder das Seil 38 beim Fädeln durch die Kanäle 20, 21 nicht behindert.
Unter Bezugnahme auf 3 kann der künstliche Strang 38 ein Strang mit zwei zusammengebundenen oder -gespleißten Enden sein (siehe 8A und 8B). Der künstliche Strang 38 kann aus einem beliebigen biologisch verträglichen Material wie rostfreier Stahl oder Titan oder einem Polymer, wie beispielsweise Polyester oder Polyethylen, hergestellt werden. Unter Bezugnahme auf 5 hat eine andere Ausführungsform eine einstellbare Wirbelsäulenhaltevorrichtung 40, die durch die Kanäle 20, 21 der Blocks 10 gefädelt wird. Die einstellbare Wirbelsäulenhaltevorrichtung 40 hat einen Strang- oder Seilabschnitt 39, der ein erstes Ende 41 und ein zweites Ende 42 hat. Das erste Ende 41 endet in einem Startband 43 zum leichten Fädeln der einstellbaren Wirbelsäulenhaltevorrichtung 40 durch die Kanäle 20, 21 in den Blocks 10. Das Startband 43 kann eine Verlängerung des ersten Endes 41 sein oder kann sonst durch Preßpassung, Klebstoff oder andere auf dem Gebiet bekannte Mittel am ersten Ende 41 befestigt werden. Einzelheiten verschiedener Ausführungsformen des Aufbaus der einstellbaren Wirbelsäulenhaltevorrichtung sind in der oben erwähnten Patentanmeldung, unter dem Titel „Adjustable Spinal Tether", zu finden.
Das zweite Ende 42 kann um eine Durchführungsdichtung 44 gewickelt oder auf andere Weise daran befestigt werden. Bei einer alternativen Ausführungsform kann die einstellbare Wirbelsäulenhaltevorrichtung ein zweites Ende 42 haben, das um sich selbst geschlungen wird, um ohne die Notwendigkeit einer Durchführungsdichtung eine Öse (nicht gezeigt) zu bilden. Das Startband 43 und das erste Ende 41 werden durch die Durchführungsdichtung 44 und mit einer Klemmverbindung 45 an der Durchführungsdichtung 44 befestigt. Die Klemmverbindung 45 hat ein Außengewinde 47, daß zu einem Innengewinde (nicht gezeigt) an einer Sicherungsmutter 46 paßt. Die Sicherungsmutter 46 wird auf die Klemmverbindung 45 hinab angezogen, um die Klemmverbindung 45 an dem Strang oder dem Seil 39 zu sichern, wenn die angemessene Länge durch die Kanäle 20, 21 der Blocks 10 gefädelt und straffgezogen ist. Danach kann die überschüssige Länge des Strangs 39 oberhalb der Klemmverbindung 45 beschnitten werden. Unter Bezugnahme auf 3, 5 ist zu sehen, daß der Strang 38, 39 in einer Achterkonfiguration durch die Blocks 10 gefädelt werden kann. Unter Bezugnahme auf 6 ist in einer alternativen Ausführungsform zu sehen, daß der Strang 38 ebenfalls in einer geraden Schlaufenkonfiguration durch die Blocks 10 gefädelt werden kann. Es sollte sich verstehen, daß der Strang 38 oder die einstellbare Wirbelsäulenhaltevorrichtung 40 für alle Ausführungsformen nach Wunsch entweder in einer Achter- oder in einer Schlaufenkonfiguration oder in einer beliebigen Kombination der beiden durch die Kanäle des Blocks 10 gefädelt werden kann.
Unter Bezugnahme auf 7 werden in noch einer anderen Ausführungsform Blocks 10' gezeigt, wobei gleiche Elemente wie zuvor gekennzeichnet werden. Die Blocks 10' haben einen anterioren Kanal 20' und einen posterioren Kanal 21'. Bei dieser Ausführungsform erstrecken sich der anteriore Kanal 20' und der posteriore Kanal 21' sowohl zwischen der oberen Fläche 15' und der unteren Fläche 16' als auch durch die obere Fläche 11'. Zusätzlich werden der anteriore Kanal 20' und der posteriore Kanal 21' derart definiert, daß der Abschnitt näher zur unteren Fläche 12 geringfügig von dem in der oberen Fläche 11' definierten versetzt ist. Die Kanäle 20', 21' in den Blocks 10' ermöglichen, daß der synthetische Strang 38 durch die obere Fläche 11' in die Blocks 10' eingesetzt wird. Da die Kanäle 20', 21' näher zur unteren Fläche 12 einen geringfügig versetzten Bereich haben, wird der synthetische Strang 38, wenn er straffgezogen wird, innerhalb der Kanäle gesichert und wird nicht durch die obere Fläche 11' herausrutschen.
Unter Bezugnahme auf 8A werden Blocks 10, befestigt an Wirbelkörpern 60, gezeigt, wobei der künstliche Strang 38 Zwischenwirbelscheiben 61 überspannt. Die Enden des Strangs 38 werden in einem Knoten 65 zusammengebunden gezeigt. Es sollte sich verstehen, daß an Stelle des Knotens 65 eine Vielfalt von Knoten verwendet werden kann. Zum Beispiel kann unter Bezugnahme auf 8B, worin gleiche Elemente wie zuvor gekennzeichnet werden, im Gegensatz zu Knoten 65, wie er in 8A zu sehen ist, der Knoten 65a an einer Zwischenposition zwischen zwei der Wirbelblocks 11 gebunden werden.
Unter Bezugnahme auf 9A werden Blocks 10 wieder befestigt an Wirbelkörpern 60 gezeigt. Bei dieser Ausführungsform werden die Zwischenwirbelscheiben 61 durch einen künstlichen Strang 39 überspannt, der Teil einer einstellbaren Wirbelsäulenhaltevorrichtung 40 ist. Unter Bezugnahme auf 9B kann die Klemmverbindung 45, wie bei der in 8 offenbarten Ausführungsform, an einer Zwischenposition zwischen Blocks liegen. Unter Bezugnahme auf 8A, 8B, 9A und 9B sollte zu bemerken sein, daß der Pfeil S_k parallel zur Längsachse der Wirbelsäule liegt, die aus Wirbelkörpern und Zwischenwirbelscheiben besteht.
Unter Bezugnahme auf 12A werden mehrere Spinalklammern 100 mit Schenkeln 102, 103, die in benachbarten Wirbelkörpern 60 verankert sind, gezeigt. Der Querbalken 101 überspannt die Zwischenwirbelscheibe 61. Unter Bezugnahme auf 12B wird eine Ausführungsform gezeigt, bei der zwei Klammern 200 in benachbarten Wirbelkörpern 60 verankert sind. Bei dieser Ausführungsform haben die Spinalklammern 200 Kerben 221 an der Rückseite der Klammer zum endgültigen Befestigen der Klammer in dem Knochen. Dies ermöglicht dem Chirurgen, jede Zinke nach Notwendigkeit unabhängig hineinzutreiben. Unter Bezugnahme auf 12C sind mehrere Spinalklammern 400 in benachbarten Wirbelkörpern 60 verankert. Bei dieser Ausführungsform hat jede Spinalklammer 400 vier Zacken. Es sollte sich verstehen, daß die Spinalklammern bei jeder der Ausführungsformen von 12A bis C nach Wunsch Kerben an der Rückseite der Klammer einschließen können. Es sollte sich ferner verstehen, daß jede der offenbarten Ausführungsformen die Verwendung von ein, zwei oder sogar mehr als zwei Spinalklammern auf jeder Ebene mit sich bringen kann.
Unter Bezugnahme auf 13A bis D wird eine andere Ausführungsform einer Spinalklammer 200, wie beispielsweise der in 12B verwendeten, gezeigt. Die Wirbel-Zwischenkörperklammer 200 ist allgemein U-förmig, mit einem Querbalken 201 zwischen Schenkeln 202 und 203. Die Klammer 200 hat eine Innenfläche 210 und eine Außenfläche 220. Der Schenkel 202 hat eine scharfe Spitze 204, und der Schenkel 203 hat eine scharfe Spitze 205 zum Einsetzen in die Wirbelkörper. Es sollte sich verstehen, daß die Spitzen 204, 205 eine Vielfalt von Konfigurationen haben können. Es sollte sich ferner verstehen, daß die Schenkel oder Zinken in allen Ausführungsformen in 13 bis 15 nach Wunsch Widerhaken an der Innenfläche oder der Außenfläche haben können. Ähnlich sollte es sich ferner verstehen, daß alle Ausführungsformen der Klammem in 13 bis 15 bei dem zuvor beschriebenen Verfahren zum Wirbelkörperfesseln ohne Spondylodese verwendet werden können. Die Rückseite der Klammer 200 hat mehrere Kerben 221 zum endgültigen Befestigen der Klammer in dem Knochen oder Wirbel. Die Kerben 221 unterstützen den Chirurgen dabei, jede Zinke oder jeden Schenkel 202, 203 nach Notwendigkeit unabhängig hineinzutreiben (siehe 12B).
Um den Aufbau der Klammer 200 besser zu illustrieren, werden im folgenden die Abmessungen einer hergestellten Ausführungsform aufgelistet. Es sollte sich jedoch verstehen, daß diese Abmessungen beispielhaft sind und nicht dazu vorgesehen, den Rahmen des beantragten Schutzes zu begrenzen. Die Verwendung anderer Abmessungen und Toleranzen als der aufgelisteten wird als innerhalb des Rahmens der Erfindung liegend betrachtet. Die Spinalklammer 200 hat eine Mittellinie 215, um die sie symmetrisch ist. Ein von der Achse 215 und einer Linie, die sich von der Spitze 205 des Schenkels 203 erstreckt, begrenzter Winkel 225 definiert vorzugsweise einen Winkel von 37 Grad. Ähnlich beträgt der zwischen der Innenfläche 210 und der Außenfläche 220 des Schenkels 202 geformte Winkel 226 vorzugsweise 27 Grad. Die Breite 230 der Klammer 200 zwischen der Spitze 204 und der Spitze 205 beträgt vorzugsweise 9,5 mm, und die größte Breite 227 der Klammer 200 beträgt vorzugsweise 19,5 mm. Die Höhe 232 der Kerben 221 liegt, wie illustriert, in der Größenordnung von 0,5 mm, und ähnlich beträgt die Dicke 231 des Querbalkens 201 und einer Kerbe 221 vorzugsweise ungefähr 2,25 min. Die Höhe 229 der Spinalklammer 200 liegt vorzugsweise in der Größenordnung von 16 mm. Die Entfernung 233 zwischen benachbarten Kerben 221 beträgt ungefähr 1,5 mm. Wie zuvor erwähnt, werden Variationen bei diesen Auslegungsparametern, wie sie einem Durchschnittsfachmann auf dem Gebiet offensichtlich sind, als innerhalb des Rahmens der Erfindung liegend betrachtet.
Unter Bezugnahmne auf 14A bis E wird eine andere Ausführungsform einer Spinalklammer 300 illustriert. Die Wirbel-Zwischenkörperklammer 300 ist allgemein U-förmig, mit einem Querbalken 301 zwischen Schenkeln 302 und 303. Die Klammer 300 hat eine Innenfläche 310 und eine Außenfläche 320. Der Schenkel 302 hat eine scharfe Spitze 304, und der Schenkel 303 hat eine scharfe Spitze 305 zum Einsetzen in die Wirbelkörper. Es sollte sich verstehen, daß die Spitzen 304, 305 eine Vielfalt von Konfigurationen haben können. Die Rückseite der Klammer 300 hat mehrere Kerben 321 zum endgültigen Befestigen der Klammer in dem Knochen oder Wirbel. Die Kerben 321 unterstützen den Chirurgen dabei, jede Zinke oder jeden Schenkel 302, 303 nach Notwendigkeit unabhängig hineinzutreiben.
Um den Aufbau der Klammer 300 besser zu illustrieren, werden im folgenden die Abmessungen einer hergestellten Ausführungsform aufgelistet. Es sollte sich jedoch verstehen, daß diese Abmessungen beispielhaft sind und nicht dazu vorgesehen, den Rahmen des beantragten Schutzes zu begrenzen. Die Verwendung anderer Abmessungen und Toleranzen als der aufgelisteten wird als innerhalb des Rahmens der Erfindung liegend betrachtet. Die Spinalklammer 300 hat eine Mittellinie 315, um die sie symmetrisch ist. Ein von der Achse 315 und einer Linie, die sich von der Spitze 305 des Schenkels 303 erstreckt, begrenzter Winkel 325 definiert vorzugsweise einen Winkel von 50 Grad. Ähnlich beträgt der Winkel 326 vorzugsweise 50 Grad. Die Breite 330 der Klammer 300 zwischen der Spitze 304 und der Spitze 305 beträgt vorzugsweise 9,5 mm, und die größte Breite 327 der Klammer 300 beträgt vorzugsweise 17,18 nun. Die Höhe 329 der Spinalklammer 300 liegt vorzugsweise in der Größenordnung von 10 mm. Die Entfernung 333 zwischen benachbarten Kerben 321 beträgt ungefähr 2 mm. Wie zuvor erwähnt, werden Variationen bei diesen Auslegungsparametern, wie sie einem Durchschnittsfachmann auf dem Gebiet offensichtlich sind, als innerhalb des Rahmens der Erfindung liegend betrachtet.
Unter Bezugnahme auf 15A bis E wird eine andere Ausführungsform der Klammer aus einer Formgedächtnislegierung gezeigt. Die in 13 bis 14 gezeigten Ausführungsformen der Klammer aus einer Formgedächtnislegierung sind zweizackig, während die in 15A bis E gezeigte Ausführungsform eine vierzackige Klammer ist. Die Klammer 400 aus einer Formgedächtnislegierung hat vier Zacken oder Zinken 402, 404, 406, 408 mit scharfen Spitzen 403, 405, 407 bzw. 409. Die Schenkel 402, 404, 406, 408 sind durch eine Querplatte 401 verbunden. Die Klammer 400 ist symmetrisch um eine imaginäre Achse 415, welche die Breite der Klammer 400 halbiert. Der Querbalken oder die Querplatte 401 hat eine darin definierte Bohrung 450, die sich zwischen einer Außenfläche 420 und einer Innenfläche 410 erstreckt. Die Bohrung 450 wird durch eine verjüngte Einsetzfläche 460 definiert, die an eine Fläche 461, allgemein parallel zur Achse 415, anstößt. Die Bohrung 450 ist dafür vorgesehen, ein Befestigungselement, wie beispielsweise eine Schraube oder einen Bolzen, aufzunehmen. Dieses Befestigungselement kann durch einen künstlichen Strang oder eine einstellbare Haltevorrichtung, wie beispielsweise die zuvor in der Patentanmeldung unter dem Titel „Adjustable Spinal Tether" beschriebenen, an anderen, in den Bohrungen anderer Klammern aufgenommenen, Befestigungselementen befestigt werden.
Um den Aufbau der Klammer 400 besser zu illustrieren, werden im folgenden die Abmessungen einer hergestellten Ausführungsform aufgelistet. Es sollte sich jedoch verstehen, daß diese Abmessungen beispielhaft sind und nicht dazu vorgesehen, den Rahmen des beantragten Schutzes zu begrenzen. Die Verwendung anderer Abmessungen und Toleranzen als der aufgelisteten wird als innerhalb des Rahmens der Erfindung liegend betrachtet.
Die größte Breite 427 der Klammer 400 liegt in der Größenordnung von 19,5 mm. Die geringere Breite 430, welche die scharfen Spitzen 403 und 407 bzw. 405 und 409 trennt, liegt in der Größenordnung von 9,5 mm. Vorzugsweise hat die Bohrung 450 einen durch die Oberfläche 461 definierten kreisförmigen Querschnitt mit einem Durchmesser in der Größenordnung von 6,5 mm. Die Dicke 431 des Querbalkens oder der Querplatte 401 liegt in der Größenordnung von 2,25 mm. Die Breite 428 des Querbalkens oder der Querplatte 401 liegt in der Größenordnung von 10 mm. Die Höhe 429b, die zwischen den scharfen Spitzen der Schenkel der Klammer 400 und dem zwischen den benachbarten Schenkeln 402 und 404 bzw. 406 und 408 gebildeten Bogen definiert wird, beträgt ungefähr 12 mm. Die Gesamthöhe 429a von den scharfen Spitzen bis zu dem obersten Abschnitt der Rückseite der Klammer, wie durch die Querplatte 401 definiert, beträgt ungefähr 16 mm. Die Höhe 462 der verjüngten Einsetzfläche 460 längs der Achse 415 parallel zur Achse 415 beträgt ungefähr 1 mm. Die Breite 470 des zwischen den benachbarten Schenkeln 406 und 408 bzw. 402 und 404 gebildeten Bogens beträgt ungefähr 6 mm. Die durch jede Spitze 403, 405, 407 und 409 zwischen der Innenfläche 410 und der Außenfläche 420 begrenzten Winkel 426 betragen ungefähr 27 Grad. Ähnlich beträgt der zwischen der Achse 415 und einer Linie, tangential zur Außenfläche 420 an jeder der Spitzen ungefähr 37 Grad. Wie zuvor erwähnt, werden Variationen bei diesen Auslegungsparametern, wie sie einem Durchschnittsfachmann auf dem Gebiet offensichtlich sind, als innerhalb des Rahmens der Erfindung liegend betrachtet.
Unter Bezugnahme auf 13D, 14E und 15E wird die verformte martensitische Einsetzgestalt der Schenkel der Klammern in Phantomlinien gezeigt. Es sollte sich verstehen, daß sich dieser verformte martensitische Zustand aus der Bildung von Martensit auf Grund von Temperaturbedingungen oder der Bildung von belastungsindiziertem Martensit aus dem Ausüben einer Kraft ergeben kann. Nachdem die verschiedenen Ausführungsformen der Klammern in ihrer offenen Position eingesetzt sind, wird entweder die Belastung gelöst oder die Klammer wird erwärmt, um die Klammer zu ihrer geschlossenen gespeicherten Gestalt umzuformen.
Unter Bezugnahme auf 16A bis I wird eine andere Ausführungsform eines anterioren Blocks zum Wirbelsäulenfesseln, der nicht die Erfindung repräsentiert, gezeigt. Jeder Block 510 hat eine obere Fläche 511, eine untere Fläche 512, Zwischenflächen 551, 552 und einen ersten und einen zweiten Satz gegenüberliegender Seitenflächen. Der Block 510 wird so ausgerichtet, daß der erste Satz von Seitenflächen 513a, 513b und 514a, 514b (ähnlich den Seitenflächen 13 und 14 in 8 und 9) an einem anterioren bzw. einem posterioren Teil der Wirbelsäule angeordnet wird. Der erste Satz von Seitenflächen schließt eine obere anteriore Seitenfläche 513a und eine untere anteriore Seitenfläche 513b und eine obere posteriore Seitenfläche 514a und eine untere posteriore Seitenfläche 514b ein. Der Block 510 hat in einer Querrichtung von der unteren anterioren Fläche 513b zu der untern posterioren Fläche 514b eine allgemein gekrümmte Form, die der anterolateralen Anatomie von Wirbelkörpern entspricht. Die untere Fläche 512 wird vorzugsweise (aber nicht notwendigerweise) so konfiguriert, daß sie einen Wirbelkörper berührt.
Jeder Block 510 hat einen zweiten Satz von Seitenflächen 515, 516, die so ausgerichtet werden, daß sie, ähnlich den Seitenflächen 15, 16 in 8 und 9, längs der Längsachse der Wirbelsäule wesentlich nach oben und nach unten zeigen. Die obere Fläche 515 und die untere Fläche 516 jedes Blocks 510 definieren wenigstens eine Öffnung oder einen Kanal zum Aufnehmen eines synthetischen Strangs oder einer verstellbaren Wirbelsäulenhaltevorrichtung. Bei einer Ausführungsform mit nur einem Kanal muß der Kanal entweder irgendwo längs seiner Länge einen Pfosten oder einen Teiler haben, um den der Strang oder die einstellbare Wirbelsäulenhaltevorrichtung gewickelt wird oder der Strang oder die einstellbare Wirbelsäulenhaltevorrichtung kann sonst durch den Kanal gefädelt und entweder um die obere Fläche 511 oder die untere Fläche 512 jedes Blocks 510 gewickelt werden. Bei einer bevorzugten Ausführungsform (siehe 16A bis I) hat jeder Block 510 zwei wesentlich parallele Kanäle, einen anterioren Kanal 520 und einen posterioren Kanal 521. Der anteriore Kanal 520 und der posteriore Kanal 521 erstrecken sich in einer Richtung längs einer Linie, welche die obere Fläche 515 und die untere Fläche 516 verbindet. Es wird vorgesehen, daß sich der anteriore Kanal 520 und der posteriore Kanal 521 in unterschiedlichen Richtungen erstrecken können und/oder zwischen der oberen Fläche 515 und der unteren Fläche 516 gekrümmt sein können. Es wird ferner vorgesehen, daß der anteriore Kanal 520 und der posteriore Kanal 521 in einem Winkel entweder zu der oberen Fläche 515 oder der unteren Fläche 516 oder zu beiden liegen können. Außerdem können die Kanäle 520 und 521 beide näher zu der anterioren Fläche 513 als zu der posterioren Fläche 514 liegen oder umgekehrt. Die Auswahl verschiedener Kanalausrichtungen ermöglicht für den synthetischen Strang oder die einstellbare Wirbelsäulenhaltevorrichtung andere Konfigurationen als die in 5 und 6 unter Bezugnahme auf eine zuvor beschriebene Ausführungsform des Blocks gezeigte Achter- oder gerade Schlaufenkonfiguration. Außerdem sollte es sich verstehen, daß die Kanäle, wie beispielsweise 520 und 521, statt dessen den ersten Satz von gegenüberliegenden Seitenflächen 513a und 514a verbinden können oder eine Kombination des ersten und des zweiten Satzes von gegenüberliegenden Seitenflächen verbinden können.
Zusätzlich definiert jeder Block 510 ferner wenigstens eine Bohrung, die sich zwischen der oberen Fläche 511 und der unteren Fläche 512 erstreckt. Jeder Block 510 kann eine oder mehrere Bohrungen haben, um ein Befestigungselement aufzunehmen oder jeden Block mit einem Wirbelkörper zu verbinden. Bei einer bevorzugten Ausführungsform hat der Block 510 zwei Bohrungen, eine anteriore Bohrung 522 und eine posteriore Bohrung 523. Es sollte sich verstehen, daß jeder Block 510, in Abhängigkeit von der Zahl von Befestigungselementen, die ein Chirurg zum Befestigen jedes Blocks an einem Wirbelkörper zu verwenden wünscht, nur eine Bohrung oder mehr als zwei haben kann. Jede Bohrung 522, 523 erstreckt sich zwischen der oberen Fläche 511 und der unteren Fläche 512 des Blocks 510. Die Bohrungen 522, 523 werden im Block 510 mit derartigen Abmessungen definiert, daß jede Bohrung eines der zum Befestigen des Blocks 510 an einem Wirbelkörper verwendeten Befestigungselemente aufnehmen kann.
Es sollte sich verstehen, daß die Bohrungen dieser Ausführungsform des anterioren Blocks Merkmale ähnlich denen einschließen kann, die bei der vorherigen Ausführungsform beschrieben und in 10 und 11 gezeigt werden. Mit anderen Worten, die Bohrungen können verjüngte Flächen haben, um das Einsetzen der Befestigungselemente zu erleichtern, können für eine gegenseitige Kugelzapfenverbindung geformt sein, können zusammenpassende Gewinde am Kopf des Befestigungselements haben, um ein Herausschrauben zu verhindern, und die Schrauben können in einer Vielfalt von Winkeln im Verhältnis zueinander angeordnet werden. Diese und andere Merkmale wurden zuvor unter Bezugnahme auf die in 10 und 11 beschriebene Ausführungsform beschrieben.
Um den Aufbau des Blocks 510 besser zu illustrieren, werden im folgenden die Abmessungen einer hergestellten Ausführungsform aufgelistet. Die Verwendung anderer Abmessungen und Toleranzen als der aufgelisteten wird als innerhalb des Rahmens der Erfindung liegend betrachtet. Unter Bezugnahme auf 16A beträgt die Länge 530 6 mm, beträgt die Länge 531 6,7 mm, beträgt die Länge 532 2,33 mm, beträgt der Winkel 533 30 Grad, und der Winkel 534 beträgt 20 Grad. Unter Bezugnahme auf 16B beträgt die Länge 535 17,82 mm, beträgt die Länge 536 19,16 mm, beträgt die Länge 537 26,39 mm, und die Winkel 538a und 538b betragen beide vorzugsweise 20 Grad. Unter Bezugnahme auf 16C beträgt die Länge 539 15 mm, beträgt die Länge 540 7,5 mm, und die Länge 541 beträgt 15 mm. Unter Bezugnahme auf 16E beträgt die Länge 542 10,5 mm, 543 beträgt 4,5 mm. Unter Bezugnahme auf 16F beträgt die Länge 544 10,6 mm, beträgt die Länge 545, die den Durchmesser der Bohrung 523 an einem Punkt definiert, 6,4 mm, die Länge 546 beträgt 20 mm, die Länge 547, die den Durchmesser der Bohrung an einem Punkt definiert, beträgt 6 mm, die Länge 548, die den Mindestdurchmesser der Bohrung definiert, beträgt 5,05 mm und der Winkel 549 beträgt fünf Grad. Unter Bezugnahme auf 16G beträgt die Länge 560 8,4 mm, und die Länge 563 beträgt 7 mm, der Winkel 564 beträgt 15 Grad, und der Winkel 565 beträgt 10 Grad. Unter Bezugnahme auf 16H beträgt die Länge 570 3,1 mm, beträgt die Länge 571 7 mm, beträgt die Länge 572 12 mm, und der Winkel 573 beträgt 10 Grad. Unter Bezugnahme auf 16I beträgt die Länge 574 4,53 mm, beträgt die Länge 575 1 mm, beträgt die Länge 576 16,85 mm, beträgt die Länge 577 11,35 mm, beträgt die Länge 578 7,5 mm, beträgt die Länge 579 3,53 mm, beträgt die Länge 580 2 mm, beträgt die Länge 581 11,85 mm, beträgt die Länge 582 17,35 mm, und die Winkel 583 und 584 betragen beide 20 Grad.
Es sollte sich verstehen, daß die eben beschriebene Ausführungsform eines Blocks auf verschiedene Weisen, ähnlich oder identisch den in 3 bis 9 gezeigten, mit einem künstlichen Strang oder einer einstellbaren Haltevorrichtung verwendet werden kann. Die Vorzüge dieser Ausführungsform schließen die Verringerung des Maßes an Volumen und der Menge an Metall ein. Durch wesentliches Entfernen von Abschnitten dessen, was vorher ein rechteckiger Querschnitt war, hat diese Ausführungsform des Blocks ein niedrigeres Profil und ist weniger sperrig.
Es wurde zuvor erwähnt, daß es beim Stand der Technik verschiedene Probleme gibt. Fusionsloses Fesseln wendet sich einigen dieser Probleme zu. Zum Beispiel würde eine Krümmungsstabilisierung mit thorakoskopischem Klammern Patienten mit juveniler Skoliose weniger und weniger zerstörerischen Operationen unterwerfen. Außerdem würde das thorakoskopische Klammern ein ununterbrochenes Wachstum des restlichen Wirbelkörpers ermöglichen, während anteriore und/oder posteriore Spondylodese beim Patienten mit unreifem Skelett häufig zu einem Verlust an Wirbelkörperhöhe und -umfang führt. Das Entfernen der Klammern oder der anderen fusionslosen Haltevorrichtungen nach der Korrektur der Mißbildung ermöglicht ein weiteres Wachstum und verringert folglich den Verlust an Wirbelkörperhöhe und -umfang auf ein Minimum. Ein anderes erwähntes Problem ist, daß einige Kinder, während sie gegenwärtig nicht Kandidaten für eine endgültige Spondylodeseoperation sind, eine solche Operation wahrscheinlich in der Zukunft brauchen werden. Das fusionslose Fesseln der konvexen Seite im allgemeinen und das Wirbel-Zwischenkörperklammern im besonderen bietet ein alternatives Verfahren der Krümmungsstabilisierung für diese Kinder. Dieses Verfahren ermöglicht, daß solche Kinder ihr Wachstum fortsetzen, während ihre Krümmung am Fortschreiten gehindert wird.
Während die Erfindung in den Zeichnungen und der vorstehenden Beschreibung detailliert illustriert und beschrieben worden ist, ist dies als illustrativ und nicht einschränkend im Charakter zu betrachten, wobei es sich versteht, daß nur die bevorzugten Ausführungsformen gezeigt und beschrieben worden sind, und daß gewünscht wird, daß alle Veränderungen und Modifikationen, die in den Rahmen der Erfindung fallen, wie in den abhängigen Ansprüchen definiert, geschützt werden.

Claims

Vorrichtung zum Behandeln einer anormalen Ausrichtung einer Wirbelsäule, wobei die Wirbelsäule eine konvexe und eine konkave Seite hat, wobei die Vorrichtung dafür geeignet ist, ein Fortschreiten der Wirbelsäulenkrümmung über mehrere Wirbelebenen einzuschränken und folgendes umfaßt: mehrere Klammern (100; 200; 300; 400), wobei jede der Klammern eine Brücke (101; 201; 301; 401) und wenigstens zwei von derselben vorstehende Zacken (102, 103; 202, 203; 302, 303; 402, 403) hat, wobei wenigstens eine der Zacken dafür geeignet ist, an einem ersten Wirbelkörper auf der konvexen Seite der Wirbelsäule verankert zu werden, wenigstens eine der Zacken dafür geeignet ist, an einem zweiten Wirbelkörper auf der konvexen Seite der Wirbelsäule verankert zu werden, und die mehreren Klammern aus einer Formgedächtnislegierung hergestellt werden, wobei die Brücke (101; 201; 301; 401) jeder der mehreren Klammern so bemessen wird, daß sie sich über einen einzelnen Zwischenwirbelscheibenraum erstreckt, die Formgedächtnislegierung etwa bei Körpertemperatur superelastische Eigenschaften zeigt und die mehreren Klammern jede strukturell so konfiguriert werden, daß sie eine ausreichende Flexibilität zeigen, um ein Fortschreiten der Wirbelsäulenkrümmung über mehrere Wirbelebenen längs wenigstens eines Abschnitts der konvexen Seite der Wirbelsäule einzuschränken, um ohne Fusion die anormale Ausrichtung zu behandeln.
Vorrichtung von Anspruch 1, bei der die wenigstens zwei Zacken der Klammer dafür geeignet sind, bei einer Temperatur, die niedriger ist als die Transformationstemperatur der Formgedächtnislegierung, an dem ersten und dem zweiten Wirbelkörper befestigt zu werden.
Vorrichtung von Anspruch 1, bei der die Klammer dafür geeignet ist, das Wachstum an dem wenigstens einen Abschnitt der konvexen Seite der Wirbelsäule auf ein Minimum zu verringern, und dafür geeignet ist, das Wachstum an wenigstens einem Abschnitt der konkaven Seite der Wirbelsäule zu ermöglichen.