DE60214908T2 - Gelenkfortsatz-interferenzschraube - Google Patents

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Description

  • Diese Erfindung betrifft eine Knochenschraube, insbesondere zum Feststellen einer Gelenkfläche zwischen dem oberen und unteren Gelenkfortsatz von zwei Wirbelkörpern gemäß dem einleitenden Teil von Anspruch 1.
  • Für eine umlaufende Arthrodese (Fusion) müssen Vorder- und Rückseite der Wirbelsäule behandelt werden. Ziel der Behandlung ist die Wiederherstellung der Lordose und des anatomisch richtigen Bandscheibenabstands. Vorn, d.h. im Zwischenwirbelraum, werden nach der Entfernung von Bandscheiben käfigähnliche Implantate eingesetzt. Die Rückseite der Wirbelsäule, an der sich die Gelenkfläche befindet, sollte ebenfalls festgestellt werden. Bei Verfahren nach dem Stand der Technik werden translaminäre Schrauben oder transpedikuläre Vorrichtungen verwendet, die jedoch nicht zufrieden stellend sind.
  • Translaminäre Schrauben weisen bestimmte Nachteile auf, beispielsweise
    • a) die Bestimmung der Stelle zum Einsetzen der Schraube ist schwierig; die Lagebestimmung erfolgt unter direkter Sicht, d.h. es erfolgt hinten ein gesonderter Medianschnitt, während Muskeln von den Dorn- und den laminären Fortsätzen getrennt werden müssen. Die höchste Morbidität ist auf die Schnitte zurückzuführen;
    • b) die Sicht des Chirurgen ist aufgrund des kleinen Schnitts zweidimensional, was dazu führen kann, dass die zweite Schraube die erste behindert; und
    • c) Führungsvorrichtungen oder Navigationshilfsmittel haben weder das Einsetzverfahren noch die Genauigkeit der Schraubenanordnung verbessert.
  • Aus US-A-2001/007074 A1 (Strobel) ist eine Knochenschraube gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 bekannt.
  • Aus der US-Patentschrift 4,754,749 (Tsou) ist eine weitere Knochenschraube bekannt, die zwei geschlossene Kanäle im Schraubenkopf aufweist, die in einem Winkel zur Schraubenachse liegen. In einen dieser geschlossenen Kanäle kann ein Führungsstift eingesetzt werden, so dass er nach dem Einsetzen des Führungsstifts radial über den Schaft und axial über den Kopf der Schraube vorsteht, wodurch sie kompliziert und recht instabil ist.
  • Ziel der beanspruchten Erfindung ist es, die zuvor beschriebenen Aufgaben zu lösen.
  • Die vorliegende Erfindung stellt eine Knochenschraube bereit, wie sie in Anspruch 1 definiert ist.
  • Die Vorteile, die bei Verwendung dieser Knochenschraube erzielt werden, sind folgende:
    • – perkutaner Zugang und dadurch geringere Morbidität;
    • – geringe Implantatkosten aufgrund der einfachen Ausgestaltung, insbesondere im Vergleich zur transpedikulären Befestigung;
    • – geringere Gefahren bei der Schraubenanordnung im Vergleich zu translaminären Schrauben; und
    • – einfaches Herausdrehen der Schrauben.
  • Mit der erfindungsgemäßen Interferenzschraube ist ein neues chirurgisches Verfahren zum Feststellen der Gelenkflächen von Wirbelkörpern möglich.
  • Das natürliche Junghanns'sche Bewegungssegment (FSU) enthält zwei Gelenkflächen. Die Aufgabe der erfindungsgemäßen Schraube besteht in der Interferenz im Sinne der Blockierung oder Feststellung dieser Gelenkflächen. Da der Kerndurchmesser der Schraube wesentlich größer ist als die Lücke in der Gelenkfläche, behindert die Vorrichtung die natürliche Gelenkbewegung. Die Aufgabe des Schraubengewindes besteht im Einsetzen durch Drehung. Nach dem Einsetzen sichert das Schraubengewinde die Schraube gegen eine axiale Bewegung und sichert die Vorrichtung zum Schutz vor Verdrehung die Schraube gegen eine durch Drehung bewirkte Bewegung.
  • Gemäß einem Verfahren der Verwendung der Erfindung werden die Feststellschrauben durch zwei perkutane Zugänge in die Trajektorien parallel zur Gelenkoberfläche der Gelenkfläche eingesetzt. Durch Führungsdrähte wird die richtige Anordnung sichergestellt. Ein Element zum Schutz vor Verdrehung hält die Knochenschraube in der richtigen Lage und hindert die Schrauben daran, sich herauszudrehen, wenn auf die Schrauben eine Mikrobewegung einwirkt. Dieses Verfahren kann angewendet werden, wenn die Vorderseite der Wirbelsäule (d.h. der Wirbelzwischenraum des betreffenden Abschnitts) mit einem Abstandshalter wie einem Zwischenwirbelkäfig stabilisiert ist.
  • Gemäß einer besonderen Ausführungsform verlaufen die Nuten am Umfang des Schraubenkopfs im Wesentlichen parallel zur Mittelachse. Dies ist derart auszulegen, dass eine geringfügige Winkelstellung zur Mittelachse entweder radial zur Vorgenannten oder tangential dazu weiter zweckmäßig wäre. Eine derartige Winkelstellung in einer Radialebene und gemessen zur Mittelachse könnte in der Größenordnung von bis zu 60° liegen, jedoch vorzugsweise unter 20° betragen. Die mögliche Winkelstellung in einer Tangentialebene und gemessen zur Mittelachse könnte in der Größenordnung von höchstens 20° liegen, vorzugsweise unter 10°.
  • Bei einer besonderen Ausführungsform ist die Knochenschraube mit mindestens einem Paar genau entgegengesetzter Nuten am Umfang des Schraubenkopfs versehen, durch das die Stabilität des Implantats erhöht wird.
  • Der Schraubenkopf kann mit einem mittigen Hohlraum versehen sein, der koaxial zur Mittelachse angeordnet ist, z.B. mit einem vieleckigen Querschnitt, vorzugsweise einem sechseckigen Querschnitt zur Aufnahme eines Schraubendrehers mit einem entsprechenden Querschnitt.
  • Die Nuten am Umfang des Schraubenkopfs können neben den Vieleckebenen des mittigen Hohlraums angeordnet sein. Dadurch kann eine höhere mechanische Festigkeit erreicht werden.
  • Bei einer weiteren Ausführung kann ein Element zum Schutz vor Verdrehung in die Nut oder das Paar der Nuten am Umfang des Schraubenkopfs eingesetzt werden, wodurch das Element zum Schutz vor Verdrehung in seiner eingesetzten Stellung radial aus dem Umfang des Schraubenkopfs vorsteht. Das Element zum Schutz vor Verdrehung ist eine U-förmige Klammer mit zwei Beinen und einem mittigen Abschnitt, der die beiden Beine überbrückt, und ist zum Einsetzen in die Nut oder das Paar der Nuten des Schraubenkopfs bestimmt. Das Element zum Schutz vor Verdrehung weist vorzugsweise einen Durchmesser auf, der größer als der Schraubenkopf ist. Das Element zum Schutz vor Verdrehung in Form einer U-förmigen Klammer kann mit einem Führungselement versehen sein, das an dem mittigen Abschnitt befestigt ist und im Wesentlichen parallel zu den Beinen verläuft. Das Führungselement kann in Form einer Platte, eines Kreiszylinders oder eines Prismas vorliegen und zum Einführen in den mittigen Hohlraum des Schraubenkopfs bestimmt sein. Der Vorteil der Walzenform des Führungselements besteht darin, dass es problemlos hineingleiten kann.
  • Der mittige Abschnitt des Elements zum Schutz vor Verdrehung kann mit mindestens einer Öffnung zum Herausdrehen der Schraube versehen sein.
  • Der Gewindeschaft der Knochenschraube weist vorzugsweise ein Gewinde mit einem großen Flankenwinkel auf, z.B. im Bereich von 4° bis 70°. Die Flanke des Gewindes kann symmetrisch oder asymmetrisch ausgerichtet sein. Mit dem asymmetrisch ausgerichteten Gewinde wird insbesondere die Spongiosa zusammengedrückt. Dadurch erhöht sich die Anfangsstabilität der Befestigung.
  • Die Knochenschraube kann selbstschneidend sein, vorzugsweise mithilfe einer Schneidkante.
  • Der Kern des Schraubenschafts kann entweder walzenförmig sein oder sich vom Schraubenkopf weg verjüngen.
  • Mit einem walzenförmigen Kern des Schraubenschafts können verschiedene Vorteile erreicht werden und zwar:
    • – gleiche Biegefestigkeiten entlang dem Schraubenschaft;
    • – Aufbringen eines gleichmäßigen Einsetzdrehmoments beim Eindrehen der Schraube in die Gelenkfläche; und
    • – aufgrund des gleichmäßigen Schaftdurchmessers löst sich die Schraube nicht, wenn die Vorrichtung nach dem Einsetzen ein Stück zurückgedreht wird.
  • Dies könnte geschehen, wenn der Chirurg die Richtung der Nuten für das Element zum Schutz vor Verdrehung in Übereinstimmung mit der Lücke der Gelenkfläche bringt.
  • Bei einer konischen Form des Kerns drückt der Schaft den umgebenden Knochen zusammen. Dadurch erhöht sich die Anfangsstabilität des Implantats.
  • Die Umhüllung des Gewindeschafts kann walzenförmig sein, wodurch ebenfalls ein gleichmäßiges Einsetzdrehmoment möglich ist. Die Umhüllung des Gewindeschafts verjüngt sich jedoch vom Schraubenkopf weg, so dass sich der Halt des Gewindes im Knochen durch das Eindrehen der Schraube erhöht.
  • Die Knochenschraube kann selbstbohrend sein, vorzugsweise mithilfe eines Spannschlitzes.
  • Das neue Verfahren zum Feststellen einer Gelenkfläche zwischen dem oberen und unteren Gelenkfortsatz von zwei Wirbelkörpern besteht im Einsetzen des Gewindeschafts einer Knochenschraube in die Lücke der Gelenkfläche. Für diesen Zweck ist die Knochenschraube vorzugsweise kanüliert und erfolgt das Einsetzen mithilfe eines Führungsdrahts. Die Knochenschraube weist vorzugsweise einen Schraubenkopf mit einem größeren Durchmesser als der Gewindeschaft auf und dieser Gewindeschaft wird in die Lücke der Gelenkfläche eingesetzt, bis der Schraubenkopf den Knochen berührt. Nach dem Einsetzen der Knochenschraube kann auf diesen Schraubenkopf derart ein Element zum Schutz vor Verdrehung aufgesetzt werden, dass verhindert wird, dass sich die Knochenschraube dreht.
  • Die verschiedenen neuartigen Merkmale, die die Erfindung kennzeichnen, sind in den Ansprüchen, die dieser Offenbarung beigefügt und Bestandteil davon sind, ausführlich dargelegt. Zum besseren Verständnis der Erfindung, der Vorteile und der konkreten Ziele, die durch ihre Verwendung erreicht werden, sollte auf die zugehörigen Zeichnungen, Beispiele und beschreibenden Inhalte Bezug genommen werden, in denen bzw. der bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung dargestellt und beschrieben sind.
  • Es zeigen:
  • 1 eine perspektivische Darstellung der erfindungsgemäßen Knochenschraube zusammen mit einem Element zum Schutz vor Verdrehung, das bei der Schraube verwendet werden soll;
  • 2a einen Längsschnitt durch die Mittelachse der Schraube und des Elements zum Schutz vor Verdrehung gemäß 1;
  • 2b eine Draufsicht auf die Knochenschraube gemäß 1 mit dem Element zum Schutz vor Verdrehung, das in den Schraubenkopf eingesetzt ist;
  • 3 eine perspektivische Darstellung eines Trokars zum Einbringen eines Führungsdrahts in die Lücke zwischen der Gelenkfläche;
  • 4 eine perspektivische Darstellung eines Bohrers, wobei die Führungsdrähte zeitweilig in den Lücken der Gelenkflächen befestigt sind;
  • 5 eine perspektivische Darstellung der Knochenschraube, die unter Verwendung des zeitweilig befestigten Führungsdrahts mithilfe eines Schraubendrehers in die Lücke der Gelenkfläche eingesetzt wird;
  • 6 eine perspektivische Darstellung des Elements zum Schutz vor Verdrehung, das über den Schraubenkopf in die Nuten gesetzt wird, die der Gelenklücke am nächsten sind; und
  • 7 eine perspektivische Darstellung der eingesetzten Knochenschraube, an der das Element zum Schutz vor Verdrehung befestigt wurde.
  • Die Knochenschraube 1, wie sie in 1, 2a und 2b dargestellt ist, wird insbesondere zum Feststellen einer Gelenkfläche zwischen dem oberen und unteren Gelenkfortsatz von zwei Wirbelkörpern verwendet. Sie weist einen Gewindeschaft 2, einen Schraubenkopf 3 und eine Mittelachse 4 auf. Der Schraubenkopf 3 ist mit sechs Nuten 5 versehen, die am Umfang des Schraubenkopfs 3 gleichmäßig verteilt sind und im Wesentlichen parallel zur Mittelachse 4 verlaufen. Der Schraubenkopf 3 ist ferner mit einem mittigen Hohlraum 6 versehen, der koaxial zur Mittelachse 4 angeordnet ist und eine sechseckige Form aufweist.
  • Das Element 10 zum Schutz vor Verdrehung ist mit einer U-förmigen Klammer mit den beiden Beinen 11 und einem mittigen Abschnitt 13 versehen, der die beiden Beine 11 überbrückt. Die U-förmige Klammer ist mit einem Führungselement 12 -in Form eines Kreiszylinders -versehen, das am mittigen Abschnitt 13 befestigt ist und im Wesentlichen parallel zu den Beinen 11 verläuft. Wie aus 1 und 2a ersichtlich ist, kann das Element 10 zum Schutz vor Verdrehung mit der Knochenschraube 1 verbunden werden, indem es entlang der Mittelachse 4 bewegt wird, wodurch sein mittiger Abschnitt 13 in den mittigen Hohlraum 6 des Schraubenkopfs 3 gelangt, und die beiden Beine 11 werden in eines der drei Paare der Nuten 5 des Schraubenkopfs 3 eingesetzt, wie in 2b dargestellt ist.
  • Die freien Enden der beiden Beine 11 sind mit einem Vorsprung 15 versehen, der radial nach innen auf die Mittelachse 4 gerichtet ist, so dass die Vorsprünge 15 unter der Unterkante 16 des Schraubenkopfs 3 einrasten, wenn die Beine 11 die Nuten 5 entlang gleiten, wodurch das Element 10 zum Schutz vor Verdrehung gesichert wird, damit es nicht in die entgegengesetzte Achsenrichtung herausgezogen werden kann.
  • Der mittige Abschnitt 13 der U-förmigen Klammer ist ferner mit mindestens einer Öffnung 14 versehen, die das Herausdrehen der Knochenschraube 1 erleichtert.
  • Zweckmäßige Werkstoffe für die Knochenschraube 1 sowie für das Element 10 zum Schutz vor Verdrehung sind Titan, Titanlegierungen oder faserverstärkte Kunststoffmaterialien. Sie können mit einem keramischen Material beschichtet sein.
  • Zum besseren Verständnis der Erfindung folgt eine ausführliche Vorgehensweise:
    • 1. Die jeweilige Lage in der Verlängerung der Gelenkebenen der betreffenden Gelenkfläche wird bestimmt und entsprechend auf der Haut markiert. Zu diesem Zweck wird für die Kontrolle von Lage und Richtung ein Bildverstärker verwendet.
    • 2. In Richtung der Gelenkflächen werden auf beiden Seiten Hauteinschnitte vorgenommen.
    • 3. Je nach Entscheidung des Chirurgen wird ein Trokar 17 oder ähnliches Hilfsmittel verwendet, um einen Führungsdraht 18 in die Lücke 19 zwischen den Gelenkflächen einzubringen (3). Die Lagekontrolle unter Verwendung eines Bildverstärkers ist angezeigt.
    • 4. Wie in 4 dargestellt ist, werden die Führungsdrähte 18 mithilfe des Bohrers 20 („Reibahle für Schraubenkopf" oder „Senker") zeitweilig in den Lücken 19 der Gelenkflächen befestigt.
    • 5. Wie in 5 dargestellt ist, wird eine kanülierte und selbstschneidende Knochenschraube 1 unter Verwendung der zeitweilig befestigten Führungsdrähte 18 mithilfe eines Schraubendrehers 21 in die Lücke 19 eingesetzt, bis die Schraubenköpfe 3 der Knochenschrauben 1 den Knochen berühren.
    • 6. Wie in 6 dargestellt ist, wird ein Element 10 zum Schutz vor Verdrehung über den Schraubenkopf 3 in die Nuten 5 (Kerben) gesetzt, die der Gelenklücke 19 am nächsten liegen. Schließlich muss die Knochenschraube 1 um einige Grad zurückgedreht werden, damit die Nuten 5 (Kerben) im Schraubenkopf 3 mit der Gelenklücke 19 übereinstimmen (7).
    • 7. Alle Hilfsmittel werden entfernt.
    • 8. Die Anordnung der Knochenschrauben 1 wird unter Verwendung eines Bildverstärkers überprüft und die Wunde geschlossen.
  • Die beschriebene Vorgehensweise kann lediglich an einer Seite der Wirbelsäule vorgenommen werden, erfolgt jedoch vorzugsweise gleichzeitig auf der rechten und linken Seite, wie in 3 bis 7 dargestellt ist, was Vorteile in biomechanischer Hinsicht mit sich bringt.

Claims (22)

  1. Knochenschraube (1) zum Feststellen einer Gelenkfläche zwischen dem oberen und unteren Gelenkfortsatz von zwei Wirbelkörpern, die einen Gewindeschaft (2), einen Schraubenkopf (3) und eine Mittelachse (4) aufweist, wobei der Schraubenkopf (3) mit mindestens einer axialen Nut (5) an seinem Umfang versehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Knochenschraube (1) mit einem Element (10) zum Schutz vor Verdrehung in Form einer U-förmigen Klammer mit zwei Beinen (11) und einem mittigen Abschnitt (13) versehen ist, der die zwei Beine (11) überbrückt, und welches in die mindestens eine Nut (5) eingesetzt werden kann, wobei das Element (10) zum Schutz vor Verdrehung in seiner eingesetzten Stellung radial aus dem Umfang des Schraubenkopfs (3) vorsteht.
  2. Knochenschraube (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine axiale Nut (5) im Wesentlichen parallel zur Mittelachse (4) verläuft.
  3. Knochenschraube (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine axiale Nut (5) eine Winkelstellung in einer Radialebene und gemessen zur Mittelachse (4) in der Größenordnung von weniger als 60° und vorzugsweise weniger als 20° aufweist.
  4. Knochenschraube (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine axiale Nut (5) eine Winkelstellung in einer Tangentialebene und gemessen zur Mittelachse (4) in der Größenordnung von weniger als 20° aufweist.
  5. Knochenschraube (1) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine axiale Nut (5) eine Winkelstellung in einer Tangentialebene und gemessen zur Mittelachse (4) in der Größenordnung von weniger als 10° aufweist.
  6. Knochenschraube (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass sie mit mindestens einem Paar der genau entgegengesetzten Nuten (5) am Umfang des Schraubenkopfs (3) versehen ist.
  7. Knochenschraube (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Schraubenkopf (3) mit einem mittigen Hohlraum (6) versehen ist, der koaxial zur Mittelachse (4) angeordnet ist.
  8. Knochenschraube (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass sie selbstbohrend ist, vorzugsweise mithilfe eines Spannschlitzes.
  9. Knochenschraube (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Element (10) zum Schutz vor Verdrehung einen Durchmesser aufweist, der größer als der Schraubenkopf (3) ist.
  10. Knochenschraube (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die U-förmige Klammer mit einem Führungselement (12) versehen ist, das an dem mittigen Abschnitt (13) befestigt ist und im Wesentlichen parallel zu den Beinen (11) verläuft.
  11. Knochenschraube (1) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Führungselement (12) in Form einer Platte, eines Kreiszylinders oder eines Prismas vorliegt und zum Einführen in den mittigen Hohlraum (6) des Schraubenkopfs (3) bestimmt ist.
  12. Knochenschraube (1) nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der mittige Abschnitt (13) mit mindestens einer Öffnung (14) versehen ist.
  13. Knochenschraube (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Gewindeschaft (2) ein Gewinde (7) mit einem großen Flankenwinkel aufweist, vorzugsweise im Bereich von 4° bis 70°.
  14. Knochenschraube (1) nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Flanke des Gewindes (7) symmetrisch ausgerichtet ist.
  15. Knochenschraube (1) nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Flanke des Gewindes (7) asymmetrisch ausgerichtet ist.
  16. Knochenschraube (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass sie selbstschneidend ist, vorzugsweise mithilfe einer Schneidkante.
  17. Knochenschraube (1) nach einem der Ansprüche 6 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass der mittige Hohlraum (6) einen vieleckigen Querschnitt aufweist, vorzugsweise einen sechseckigen Querschnitt.
  18. Knochenschraube (1) nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Nuten (5) am Umfang des Schraubenkopfs (3) neben den Vieleckebenen des mittigen Hohlraums (6) angeordnet sind.
  19. Knochenschraube (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass der Kern des Schafts (2) walzenförmig ist.
  20. Knochenschraube (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Kern des Schafts (2) vom Schraubenkopf (3) weg verjüngt.
  21. Knochenschraube (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Umhüllende des Gewindeschafts (2) walzenförmig ist.
  22. Knochenschraube (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Umhüllende des Gewindeschafts (2) vom Schraubenkopf (3) weg verjüngt.
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