DE69817341T2 - System für die vorder-verplattung der halswirbelsäule - Google Patents
System für die vorder-verplattung der halswirbelsäule Download PDFInfo
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Description
- HINTERGRUND DER ERFINDUNG
- Die vorliegende Erfindung betrifft spinale Instrumentationssysteme, insbesondere zur Verwendung beim Fixieren der Halswirbelsäule. Im einzelnen betrifft die Erfindung ein Plattenosteosynthesesystem zur Verwendung bei der Behandlung von verschiedenen Wirbelsäulenkrankheiten.
- Wie bei jeder Knochenstruktur ist die Wirbelsäule verschiedenen Krankheiten ausgesetzt, die ihre Belastbarkeit und ihre Stützfähigkeiten beeinträchtigen. Die Wirbelsäule ist degenerativen Erkrankungen, den Wirkungen von Tumoren und selbstverständlich Frakturen und Luxationen, die auf ein physisches Trauma zurückzuführen sind, ausgesetzt. Während des vergangenen Jahrhunderts haben Wirbelsäulenchirurgen die schwierigen, mit der Behandlung und der Korrektur dieser Krankheiten verbundenen, Probleme in Angriff genommen, unter Verwendung einer großen Instrumentationsvielfalt und einer großen Auswahl an chirurgischen Techniken. Seit vielen Jahren ist die Verwendung von länglichen starren Platten bei der Stabilisierung und der Fixierung der unteren Wirbelsäule, insbesondere der Brust- und der Lendenwirbelsäule, nützlich. Die gleichen Plattentechniken hatten es schwerer, Anerkennung durch Chirurgen zu finden, die sich auf die Behandlung der Halswirbelsäule spezialisieren.
- Der Zugang zur Halswirbelsäule kann entweder anterior oder posterior erfolgen, in Abhängigkeit von der zu behandelnden Wirbelsäulenerkrankung oder Krankheit. Viele der gut bekannten chirurgischen Freilegungs- und Fusionstechniken der Halswirbelsäule werden in einer Veröffentlichung mit dem Titel „Spinal Instrumentation", herausgegeben von den Dres. Howard An und Jerome Cotler, beschrieben. Dieser Text beschreibt ebenfalls die Instrumentation, die in den letzten Jahren für eine Anwendung an der Halswirbelsäule entwickelt worden ist, zumeist mit einem anterioren Zugang.
- Der anteriore Zugang zum Erreichen einer Fusion der Halswirbelsäule ist der beliebteste Zugang geworden. Während der ersten Jahre der Halswirbelsäulenfusion geschahen die Fusionen ohne interne Instrumentation und beruhten statt dessen auf externen Korrekturmaßnahmen, wie beispielsweise verlängertem Strecken im Liegen, der Verwendung von Halo-Geräten oder Minerva-Gipsen oder anderer externer Stabilisierung. Mit dem Aufkommen der für eine Verwendung in der Halswirbelsäule maßgeschneiderten länglichen Platte jedoch sind Plattenosteosynthesesysteme für diese Art von Wirbelsäulenchirurgie vorhenschend geworden.
- Es hat sich gezeigt, das viele Plattengestaltungen ein monokortikal oder bikortikal an sich stabiles Implantat ermöglichen. Es hat sich ebenfalls gezeigt, daß Fixierungsplatten nützlich sein können beim Stabilisieren der oberen oder der unteren Halswirbelsäule bei traumatischen, degenerativen, tumorösen oder infektiösen Prozessen. Darüber hinaus gewährleisten diese Platten den zusätzlichen Vorteil, daß sie eine gleichzeitige gerändelte Dekompression mit sofortiger Stabilität gestatten.
- Während der vielen Jahre der Entwicklung von Hals-Plattenosteosynthesesystemen, insbesondere für den anterioren Zugang, sind verschiedene Notwendigkeiten für ein solches System erkannt worden. Zum Beispiel muß die Platte eine starke mechanische Fixierung gewährleisten, welche die Bewegung jedes Wirbelbewegungssegments in sechs Freiheitsgraden kontrollieren kann. Die Platte muß ebenfalls in der Lage sein, in Verbindung mit jeder der drei Säulen der Wirbelsäule einer axialen Belastung zu widerstehen. Das Plattenosteosynthesesystem muß in der Lage sein, Beanspruchungsniveaus unterhalb der Dauerfestigkeit des Materials aufrechtzuerhalten, während sie zur gleichen die Festigkeit der anatomischen Strukturen oder Wirbel übersteigen, mit denen das Plattenosteosynthesesystem in Eingriff ist.
- Eine andere anerkannte Erfordernis für ein Plattenosteosynthesesystem ist, daß die Dicke der Platte klein sein muß, um ihr Vorspringen zu verringern, insbesondere in den kleineren Räumen der Halswirbelsäule. Die zum Verbinden der Platte mit den Wirbeln verwendeten Schrauben dürfen sich mit der Zeit nicht lösen oder wieder aus der Platte herausschrauben. Vorzugsweise sollte die Platte so gestaltet werden, daß sie einer größeren Stabilität wegen die Wirbel berührt.
- Andererseits muß die Platte, während sie bestimmte mechanische Erfordernisse erfüllen muß, ebenfalls bestimmte anatomische und chirurgische Erwägungen erfüllen. Zum Beispiel muß das Hals-Plattenosteosynthesesystem den Eingriff in den Patienten auf ein Minimum verringern und die Verletzung des umgebenden weichen Gewebes verringern. Sowohl in dem Text „Spinal Instrumentation" als auch in anderen Dokumentationen auf diesem Gebiet wird hervorgehoben, daß die mit jeder Wirbelsäulenoperation verbundenen Komplikationen, und insbesondere die Komplikationen innerhalb der engen Räume von Halsoperationen, sehr verheerend sein können, wie beispielsweise eine Verletzung des Hirnstamms, des Rückenmarks oder der Arteria vertebralis. Es hat sich ebenfalls gezeigt, daß optimale Plattenosteosynthesesysteme das Anbringen von mehr als einer Schraube in jedem der instrumentierten Wirbel gestatten.
- In den letzten paar Jahrzehnten sind viele Wirbelsäulen-Plattenosteosynthesesysteme entwickelt worden, die sich einiger der Notwendigkeiten und Erfordernisse für Halsfixiersysteme annehmen. Jedoch bleibt selbst bei den ausgefeiltesten Plattenosteosynthesesystemgestaltungen noch ein Bedarf an einem System, das eine universelle Anwendbarkeit auf alle Krankheiten hat, mit denen ein Wirbelsäulenchirurg beim Behandeln der Wirbelsäule konfrontiert sein kann. Es ist zum Beispiel gezeigt worden, daß zum Behandeln bestimmter Krankheiten gegenüber anderen Krankheiten verschiedene Fixierungsgrade einer Knochenschraube im Verhältnis zur Platte vorteilhafter sind.
- Genauer gesagt, ist bekannt, daß Knochenschrauben in einer Spinalplatte entweder auf eine starre oder eine halbstarre Weise gehalten werden können. Bei einer starren Weise wird den Knochenschrauben keinerlei Mikrobewegung oder Winkelbewegung im Verhältnis zur Platte gestattet. Im Fall einer halbstarren Fixierung kann die Knochenschraube während des Heilungsprozesses der Wirbelsäule im Verhältnis zur Platte etwas bewegt werden. Es ist festgestellt worden, daß eine halbstarre Fixierung für die Behandlung von degenerativen Erkrankungen der Wirbelsäule vorzuziehen ist. In Fällen, in denen ein Implantat implantiert wird, um den erkrankten Wirbelkörper zu ersetzen, sichert das Vorhandensein einer Schraube, die zu einer gewissen Drehung in der Lage ist, eine kontinuierliche Belastung des Implantats. Diese kontinuierliche Belastung vermeidet eine Spannungsabschirmung des Transplantats, was wiederum die Geschwindigkeit der Verschmelzung und der Einfügung des Transplantats in die Wirbelsäule steigert.
- Ähnlich wird angenommen, daß eine starre Schraubenfixierung bei der Behandlung von Tumoren oder Verletzungen der Wirbelsäule, insbesondere im Halsbereich, vorzuziehen ist. Es wird angenommen, daß Tumor- und Verletzungsleiden auf diese Weise besser behandelt werden, weil die starre Anbringung der Knochenschrauben den neurovaskulären Raum bewahrt und eine sofortige Stabilisierung gewährleistet. Es ist sicher zu erkennen, daß im Fall eines Berstungsbruchs oder einer großen tumorösen Zerstörung eines Wirbels eine sofortige Stabilisierung und eine Bewahrung des Bandscheibenraums und des Neuralraums wesentlich sind. Andererseits ist die halbstarre Fixierung für degenerative Erkrankungen vorzuziehen, weil diese Art der Fixierung eine dynamische Konstruktion gestattet. Bei degenerativen Leiden wird allgemein ein Knochentransplantat eingesetzt, um entweder den Bandscheibenraum und/oder den Wirbelkörper selbst zu erhalten. In den meisten Fällen wird sich das Transplantat senken oder wird wenigstens teilweise in den angrenzenden Knochen resorbiert. Eine dynamische Konstruktion, wie beispielsweise die durch eine halbstarre Knochenschraubenfixierung bereitgestellte, wird diese Erscheinung ausgleichen.
- Gegenwärtig ist kein Plattenosteosynthesesystem bekannt, welches das Anbringen von Knochenschrauben entweder in einer halbstarren oder in einer starren Konstruktion mit einer einzigen Platte gestattet. Während einige Platten eine dieser Schraubenfixierungen gewährleisten, gestattet es kein Plattenosteosynthesesystem dem Chirurgen, eine einzige Platte zu verwenden und auszuwählen, welche der zwei Arten der Fixierung für die besondere Wirbelsäulenkrankheit und -anatomie erwünscht ist.
- WO-A-96/29948 beschreibt ein Knochenfixierungssystem, das eine Knochenplatte mit Löchern entlang ihrer Länge zum Aufnehmen von Knochenschrauben umfaßt. Die Löcher haben die Form von länglichen Schlitzen und werden konfiguriert, um Knochenschrauben auf eine von zwei Weisen aufzunehmen. Eine Kugelkopf-Knochenschraube kann in dem Schlitz verwendet werden, um eine Fixierung mit veränderlichem Winkel bereitzustellen, während eine Knochenschraube mit einem Gewindekopf mit Gewindegängen, die das Loch auskleiden, in Eingriff gebracht werden kann, um eine Anordnung mit einem feststehenden Winkel bereitzustellen.
- Um sich der Notwendigkeiten anzunehmen, die durch frühere Systeme unerfüllt geblieben sind, sieht die vorliegende Erfindung ein neuartiges System zum anterioren Fixieren der Wirbelsäule unter Einsatz einer länglichen Fixierungsplatte vor. In einem Aspekt der Erfindung wird die Fixierungsplatte mit einer Vielzahl von Löchern versehen, durch die für einen Eingriff in eine Zahl von Wirbeln Knochenschrauben verlaufen. Bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel schließen die Schraubenlöcher einen sphärischen Abschnitt ein, um einen komplementär geformten sphärischen Kopf der Knochenschraube aufzunehmen. Die Schraubenlöcher schließen außerdem einen zylindrischen Abschnitt ein, der mit dem zylindrischen Abschnitt integriert ist und sich zum Unterteil der Platte öffnet.
- Nach der vorliegenden Erfindung wird ein Knochenfixierungssystem bereitgestellt, das folgendes umfasst: eine längliche Platte, die eine Oberseite und eine Unterseite hat und eine Vielzahl von Löchern zwischen den Seiten definiert, wobei wenigstens eines aus der genannten Vielzahl von Löchern einen sphärischen ausgesparten Abschnitt neben der Oberseite einschließt, der einen ersten Durchmesser hat und eine Öffnung an der Unterseite definiert, die eine Mindestquerschnittsgröße hat, die einem zweiten Durchmesser entspricht, der kleiner als der erste Durchmesser ist; ein erstes in den Knochen eingreifendes Befestigungsmittel mit einem ersten länglichen Schaft, der ein Knocheneingriffsgewinde an demselben definiert, einem ersten vergrößerten Kopf und einem ersten Zwischenabschnitt zwischen dem Schaft und dem Kopf, wobei der erste Schaft einen Außendurchmesser hat, der kleiner als der zweite Durchmesser ist, so daß das erste in den Knochen eingreifende Befestigungsmittel durch das wenigstens eine Loch von der Oberseite der Platte eingesetzt werden kann, wobei der erste vergrößerte Kopf eine teilweise sphärische Oberfläche definiert, die komplementär zu der sphärischen Aussparung des wenigstens einen Lochs ist, und der erste Zwischenabschnitt einen dritten Durchmesser hat, der kleiner als der zweite Durchmesser ist, wodurch der erste Kopf des ersten in den Knochen eingreifenden Befestigungsmittels innerhalb des ausgesparten Abschnitts des wenigstens einen Lochs schwenkbar ist, so daß das erste in den Knochen eingreifende Befestigungsmittel eine Vielzahl von Winkeln relativ zu der Unterseite der Platte bilden kann, wenn der erste vergrößerte Kopf in den ausgesparten Abschnitt eingreift; und ein zweites in den Knochen eingreifendes Befestigungsmittel mit einem zweiten länglichen Schaft, der ein Knocheneingriffsgewinde an demselben definiert, einem zweiten vergrößerten Kopf und einem zweiten Zwischenabschnitt zwischen dem Schaft und dem Kopf, wobei der zweite Schaft einen Außendwchmesser hat, der kleiner als der zweite Durchmesser ist, so daß das zweite in den Knochen eingreifende Befestigungsmittel von der Oberseite der Platte durch das wenigstens eine Loch eingesetzt werden kann, wobei der zweite vergrößerte Kopf eine teilsphärische Oberfläche definiert, die komplementär zu der sphärischen Aussparung des wenigstens einen Lochs ist, und der zweite Zwischenabschnitt einen Abschnitt mit einem vierten Durchmesser hat, der etwa dem zweiten Durchmesser entspricht, wodurch der zweite Kopf des zweiten in den Knochen eingreifenden Befestigungsmittels nicht innerhalb des ausgesparten Abschnitts des wenigstens einen Lochs schwenkbar ist, so daß das zweite in den Knochen eingreifende Befestigungsmittel eine feste Ausrichtung relativ zu der Unterseite der Platte annimmt, wenn der zweite vergrößerte Kopf in den ausgesparten Abschnitt eingreift; dadurch gekennzeichnet, daß:
- a) die Öffnung einen kreisförmigen Querschnitt hat und eine zylindrische Wand definiert, deren Durchmesser dem zweiten Durchmesser entspricht; und
- b) der Abschnitt des zweiten in den Knochen eingreifenden Befestigungsmittels mit dem vierten Durchmesser zylindrisch ist.
- Die Flexibilität des anterioren Fixierungsplattensystems der vorliegenden Erfindung wird durch die Bereitstellung einer Schraube mit feststehendem Winkel und einer mit veränderlichem Winkel erreicht, die innerhalb des gleichen Schraubenlochs in der Platte gehalten werden können. Jede der Schrauben schließt einen Gewindeschaft zum Einschrauben in einen Wirbel und einen sphärischen Kopf ein, der innerhalb der sphärischen Aussparung sitzt. Beide Schrauben schließen einen Zwischenabschnitt zwischen dem sphärischen Kopf und dem Gewindeschaft ein, der konfiguriert wird, um innerhalb des zylindrischen Abschnitts des Schraubenlochs zu ruhen, wenn die Schraube an der Platte fixiert wird. Der Zwischenabschnitt der Schraube mit feststehendem Winkel ist vorzugsweise zylindrisch und hat einen Außendwchmesser, bemessen für eine enge Passung innerhalb des zylindrischen Abschnitts des Schraubenlochs. Auf diese Weise wird die Schraube mit feststehendem Winkel daran gehindert, innerhalb des Schraubenlochs zu rotieren oder zu schwenken.
- Die Schraube mit veränderlichem Winkel schließt einen Zwischenabschnitt ein, der ebenfalls vorzugsweise zylindrisch ist. Jedoch hat der zylindrische Zwischenabschnitt der Schraube mit veränderlichem Winkel einen Außendwchmesser, der beträchtlich kleiner als der Durchmesser des zylindrischen Abschnitts des Schraubenlochs ist. Dieser relative Unterschied bei den Durchmessern zwischen dem Schraubenzwischenabschnitt und dem Schraubenloch gestattet, daß die Schraube eine Auswahl von Winkeln relativ zu der Unterseite der Platte einnehmen kann, selbst wenn die Schraube in ihrer Position in der Platte gesichert wird.
- In einem weiteren Aspekt der Erfindung wird eine Sicherungsbaugruppe zum Sichern der Knochenschrauben in der Platte bereitgestellt, um dadurch ein Herausschrauben der Schrauben zu verhindern. Bei einem Ausführungsbeispiel der Erfindung schließt die Sicherungsbaugruppe eine Unterlegscheibe ein, die innerhalb einer Aussparung in der Platte ruht. Die Aussparung überlappt wenigstens ein Schraubenloch in der Platte, so daß die Unterlegscheibe über den Kopf der Knochenschraube gesetzt werden kann, um die Schraube an ihrem Platz zu halten. Die Sicherungsbaugruppe schließt außerdem eine mit Gewinde versehene Stellschraube ein, die innerhalb einer konzentrisch innerhalb der Unterlegscheibenaussparung angeordneten Gewindebohrung in Eingriff gebracht wird. Die Sicherungsunterlegscheibe wird selbst mit einer Aussparung konfiguriert, so daß der Kopf der Sicherungsschraube wesentlich bündig innerhalb der Sicherungsunterlegscheibe ruhen kann.
- Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel schließt die Sicherungsbaugruppe eine Sicherungsunterlegscheibe mit Ausschnitten ein, geformt in ihrer Außenfläche, die zum Knochenschraubenkopf zeigt. Die Ausschnitte entsprechen vorzugsweise der Form des Schraubenlochs, so daß die Unterlegscheibe im Bereich des Ausschnitts das Schraubenloch nicht überlappt. Die Unterlegscheibe wird durch eine Stellschraube an der Platte gehalten, um eine Drehung der Unterlegscheibe zu gestatten, von einer ersten Position, in der die Ausschnitte mit den Schraubenlöchern ausgerichtet sind, zu einer zweiten Position, in der die Außenfläche der Unterlegscheibe die Schraubenlöcher überlappt, um die Schraubenköpfe in ihrer Position zu sichern. In einem weiteren Aspekt schließt die Unterlegscheibe eine Zahl von ihrer Unterseite vorstehender Paßfedern ein, die konfiguriert werden, um in entsprechende, in der Sicherungsunterlegscheiben-Aussparung geformte, Kerben zu passen. Die Konfiguration von Kerbe und Paßfeder sichert die Unterlegscheibe wesentlich in ihrer die Schraubenlöcher überlappenden Position.
- Die Fixierungsplattenbaugruppe der vorliegenden Erfindung sieht außerdem verschiedene Schraubenlochanordnungen vor, die ein Festklemmen von mehreren Schrauben durch eine einzige Sicherungsbaugruppe gestatten. Es werden andere Lochanordnungen bereitgestellt, die dem Chirurgen mehrere Schraubenfixierungsoptionen bieten, wenn er einen oder mehrere Wirbel instrumentiert. Zum Beispiel wird eine Vier-Loch-Anordnung dargelegt, bei der vier Schraubenlöcher in Abständen von 90° um eine einzige Baugruppe aus Sicherungsunterlegscheibe und -schraube angeordnet werden. Der Chirurg kann in Abhängigkeit von der Wirbelanatomie Schrauben entweder mit feststehendem oder mit veränderlichem Winkel in eines oder mehrere der vier Löcher einsetzen.
- Es ist ein Ziel der Erfindung, eine Fixierungsplattenbaugruppe bereitzustellen, die sich an eine Schraubenfixierung entweder mit feststehendem oder mit veränderlichem Winkel in einer einzigen Platte anpaßt. Ein anderes Ziel liegt in der Bereitstellung einer Sicherungsbaugruppe, die eine oder mehrere Knochenschrauben innerhalb der Platte sichern kann.
- Ein durch die vorliegende Erfindung erreichter Nutzen ist, daß die Fixierungsplatte und die Sicherungsbaugruppe ein niedriges Profil innerhalb der Wirbelsäule aufrechterhalten. Ein weiterer Nutzen wird durch die Möglichkeit erreicht, auf jedem Instrumentierungsniveau und innerhalb einer einzigen Fixierungsplatte eine Schraube entweder mit feststehendem Winkel oder mit veränderlichem Winkel auszuwählen.
- Andere Ziele und Vorteile der Erfindung werden offensichtlich bei Berücksichtigung der folgenden schriftlichen Beschreibung der Erfindung zusammen mit den beigefügten Abbildungen.
- BESCHREIBUNG DER ABBILDUNGEN
-
1 ist eine perspektivische Draufsicht eines anterioren Plattenosteosynthesesystems nach einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. -
2 ist ein Seitenriß des in1 gezeigten Plattenosteosynthesesystems. -
3(a) bis3(g) sind Aufrisse einer in unterschiedlichen Größen und Konfigurationen bereitgestellten Fixierungsplatte nach der vorliegenden Erfindung. -
4 ist ein Seitenriß einer Knochenschraube mit feststehendem Winkel nach einem Aspekt der vorliegenden Erfindung. -
5 ist ein Seitenriß einer Knochenschraube mit veränderlichem Winkel nach einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung. -
6 ist eine Draufsicht eines Ausführungsbeispiels einer länglichen Platte zur Verwendung mit dem anterioren Plattenosteosynthesesystem nach der vorliegenden Erfindung. -
7 ist ein seitlicher Querschnitt der in6 gezeigten Platte längs der Linie 7-7, gesehen in der Richtung der Pfeile. -
8 ist ein Stirnaufriß der in6 gezeigten Platte. -
9 ist ein Stirnquerschnitt der in6 gezeigten Platte längs der Linie 9-9, gesehen in der Richtung der Pfeile. -
10 ist eine teilweise Seitenansicht eines Abschnitts der in6 gezeigten Platte, die insbesondere das Vier-Loch-Muster für die Knochenschraubenlöcher illustriert. -
11 ist eine teilweise Seitenansicht eines Endes der Platte in6 , die insbesondere das Endlochmuster von Knochenschraubenlöchern zeigt. -
12 ist ein Querschnitt in Querrichtung des Endlochmusters der Platte in6 , im einzelnen längs der Linie 12-12 in11 , gesehen in der Richtung der Pfeile. -
13 ist ein Stirnquerschnitt in Querrichtung des Endes der in6 gezeigten Platte, im einzelnen längs der Linie 13-13 in11 , gesehen in der Richtung der Pfeile. -
14 ist ein Querschnitt einer Knochenschraubenöffnung im Endlochmuster der in6 gezeigten Platte, im einzelnen längs der Linie 14-14 in8 , gesehen in der Richtung der Pfeile. -
15 ist ein vergrößerter Seitenriß einer Sicherungsschraube nach einem Aspekt der vorliegenden Erfindung. -
16 ist ein vergrößerter Seitenriß einer Sicherungsunterlegscheibe nach einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung. -
17 ist ein teilweiser Querschnitt eines Endlochmusters der in6 gezeigten Platte, wobei die Schraube und die Unterlegscheibe von15 bzw.16 in ihrer Betriebsposition gezeigt werden. -
18 ist ein teilweiser Querschnitt einer Platte nach der vorliegenden Erfindung, wobei die Knochenschrauben mit feststehendem Winkel innerhalb von Knochenlöchern in einer Platte angeordnet und innerhalb eines Wirbels in Eingriff sind. -
19 ist ein vergrößerter Stirnquerschnitt der Platte nach der vorliegenden Erfindung, wobei Knochenschrauben mit veränderlichem Winkel in der Platte angeordnet und in einem Wirbel in Eingriff sind. -
20 ist eine auseinandergezogene Ansicht eines alternativen Ausführungsbeispiels einer Sicherungsschraubenbaugruppe zur Verwendung mit einem anterioren Plattenosteosynthesesystem nach einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung. -
21 ist eine perspektivische Draufsicht der in20 gezeigten Komponenten im zusammengebauten Zustand, wobei die Sicherungsunterlegscheibe in ihrer ersten Position gezeigt wird. -
22 ist eine perspektivische Draufsicht der in20 abgebildeten Sicherungsunterlegscheibe, wobei die Sicherungsunterlegscheibe in ihrer zweiten Position ist. -
23 ist ein Seitenriß eines Ausführungsbeispiels der bei der Baugruppe von20 bis22 verwendeten Sicherungsunterlegscheibe. - BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
- Zum Zweck der Förderung eines Verständnisses der Prinzipien der Erfindung wird nun Bezug genommen auf das in den Zeichnungen illustrierte Ausführungsbeispiel, und es wird eine spezifische Sprache verwendet, um dasselbe zu beschreiben. Es wird sich jedoch von selbst verstehen, daß dadurch keine Begrenzung des Rahmens der Erfindung beabsichtigt wird. Es wird davon ausgegangen, daß alle Veränderungen und weiteren Modifikationen in der beschriebenen Vorrichtung und alle weiteren Anwendungen der Prinzipien der Erfindung, wie sie hierin beschrieben wird, Fachleuten auf dem Gebiet, auf das sich die Erfindung bezieht, normalerweise offensichtlich sein dürften.
- Ein anteriores Plattenosteosynthesesystem oder eine Fixierungsbaugruppe
30 wird in1 und2 abgebildet. Nach der vorliegenden Erfindung schließt das Plattenosteosynthesesystem eine längliche Platte31 und eine Zahl von Knochenschrauben32 ein. Die Knochenschrauben werden mit Hilfe einer Vielzahl von Sicherungsbaugruppen33 an der Platte31 gehalten. Die längliche Platte31 wird mit einer Vielzahl von Schraubenlöchern34 in einer Vielfalt von Anordnungen versehen. Die Platte kann außerdem in Wirbelebenenknoten35 unterteilt werden, so daß die Seiten der Platte eine schlangenförmige Erscheinung abgeben. Im einzelnen schließt die Platte31 zwischen allen Knoten35 Aussparungen ein, um den Außenumriß und die Größe der Platte zu verringern. Außerdem stellt der Abschnitt mit verringerter Breite zwischen allen Knoten35 einen Bereich mit verringertem Material zum zusätzlichen Biegen der Platte bereit, wie es durch die Wirbelsäulenanatomie erforderlich sein kann. - Die Platte
31 schließt vorzugsweise eine abgerundete Oberkante36 ein, die in Kontakt mit dem die Wirbelsäule umgebenden weichen Gewebe wäre. Die abgerundete Kante36 verringert den Umfang des Traumas, dem das umgebende weiche Gewebe ausgesetzt wäre. Die Unterseite37 der Platte31 wird vorzugsweise dafür konfiguriert, die Wirbelkörper an jeder der instrumentierten Ebenen der Wirbelsäule zu berühren und in Eingriff zu nehmen. Bei einigen Ausführungsbeispielen kann die Unterseite texturiert sein, um ihren Griff auf dem Wirbelkörper zu verbessern. - Unter Bezugnahme auf
3(a) bis3(g) werden nun mehrere Variationen der länglichen Platte31 abgebildet. Es versteht sich von selbst, daß das anteriore Plattenosteosynthesesystem nach der vorliegenden Erfindung leicht dafür angepaßt werden kann, mehrere Wirbel zu fixieren, selbstverständlich in Abhängigkeit von der Länge der Platte und der Zahl und der Anordnung der Schraubenlöcher34 . Die in1 ,2 und3(a) abgebildete Platte schließt fünf Wirbelebenenknoten35a ein, so daß die Platte mit fünf Wirbeln der Wirbelsäule in Eingriff gebracht werden kann. Zum Beispiel könnte die Platte31a von3(a) verwendet werden, um die Wirbel C1 bis C5 zu fixieren. Die in3(b) abgebildete längliche Platte31b wird bemessen und konfiguriert, um, in Abhängigkeit von den instrumentierten Wirbelebenen, drei oder vier Wirbel zu überspannen. In diesem Fall schließt die Platte31b vier Wirbelebenenknoten35b ein, wobei sich zwei Knoten an den entgegengesetzten Enden der Platte und zwei Knoten versetzt voneinander im Mittelabschnitt der Platte befinden. - Eine Modifikation der Platte
31b wird in3(c) abgebildet. In diesem Fall schließt die Platte31c drei Knoten35e ein, wobei die Knoten an der gegenüberliegenden Seite des Mittelabschnitts der Platte unmittelbar auf der gleichen Wirbelebene ausgerichtet werden. Die Platten von3(d) bis3(e) , nämlich die Platten31d und31e , sind der Platte31c ähnlich, obwohl ihre Längen fortschreitend kürzer sind. Die letzten zwei Platten31f und31g in3(f) bzw.3(g) gewährleisten die Instrumentierung von zwei Wirbelebenen und haben jede zwei Knoten35f bzw.35g . - Nach der vorliegenden Erfindung stellen die länglichen Platten
31a bis31g eine Vielfalt von Lochmustern an jedem der Wirbelebenenknoten35a bis35g bereit. Diese Lochmuster gewährleisten, daß als ein Minimum wenigstens zwei Knochenschrauben in jeden jeweiligen Wirbel in Eingriff gebracht werden. Wie oben erörtert, hat es sich gezeigt, daß das Anbringen von zwei oder mehr Schrauben in jedem Wirbelkörper die Stabilität der Konstruktion verbessert. Es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, nicht nur eine mehrfache Schraubenanbringung in jedem Wirbelkörper bereitzustellen, sondern außerdem Mittel zum Sichern der Schrauben an der länglichen Platte bereitzustellen, um ein Herausschrauben oder Lockern der Knochenschrauben zu verhindern. Demzufolge werden in einem weiteren Aspekt der Erfindung verschiedene Lochmuster bereitgestellt, die sich dieser Ziele annehmen. Ein Muster ist ein Endlochmuster38 , wie an den Enden der Platte31 in1 und der Platte31a in3(a) gezeigt. Bei dieser Anordnung werden an einem einzelnen Knoten35a seitlich zwei Schraubenlöcher34 angeordnet. Eine einzelne Sicherungsbaugruppe wird zwischen den zwei Schraubenlöchern34 angeordnet und wird konfiguriert, um die innerhalb jedes jeweiligen Lochs angeordneten Knochenschrauben zu sichern. Eine ähnliche Anordnung wird durch das Mittellochmuster39 bereitgestellt, bei dem zwei Schraubenlöcher auf einer einzigen Wirbelebene angeordnet werden. Eine Sicherungsbaugruppe wird zwischen den zwei Knochenschraubenlöchern angeordnet und wird konfiguriert, um auf die gleiche Weise, wie die Schrauben in dem Endlochmuster38 gesichert werden, die Knochenschrauben innerhalb der jeweiligen Löcher zu sichern. - Die vorliegende Erfindung sieht eine Platte vor, die Vier-Loch-Muster trägt. Das in
1 und3(a) und3(b) illustrierte Vier-Loch-Muster40 stellt vier Knochenschraubenlöcher34 in einem Rautenmuster bereit. Eine einzige Sicherungsbaugruppe33 wird mittig zwischen allen Knochenschraubenlöchern angeordnet, so daß die Knochenschrauben in den jeweiligen Löchern gleichzeitig durch die einzige Sicherungsbaugruppe gesichert werden. Bei der Fünf-Knoten-Platte31a von3(a) werden zwei solcher Vier-Loch-Muster40 bereitgestellt. Bei der Drei-Knoten-Platte31d von3(d) ist nur ein einziges Vier-Loch-Muster40 erforderlich. Es ist zu erkennen, daß das Vier-Loch-Muster40 dem Chirurgen ein großes Maß an Flexibilität gewährleistet, festzulegen, wie viele Knochenschrauben32 in einen einzelnen Wirbel in Eingriff gebracht werden und in welcher Anordnung. Zum Beispiel werden, wie in1 gezeigt, zwei Schrauben in den in Seitenrichtung gegenüberliegenden Schraubenlöchern am Wirbelebenenknoten35 angeordnet. Als Alternative dazu könnten Knochenschrauben in den in Längsrichtung gegenüberliegenden, entlang der Länge des Platte31a ausgerichteten, Schraubenlöchern angebracht werden. Weniger herkömmliche Anordnungen sehen vor, daß Knochenschrauben in unmittelbar benachbarten Schraubenlöchern34 angebracht werden, oder drei Knochenschrauben in drei der Löcher des Vier-Loch-Musters40 anzubringen. Wieder kann die Auswahl der Knochenschrauben und ihrer Anordnung dem Chirurgen überlassen werden und wird auf der Art der erforderlichen Korrektur oder Fixierung und der Anatomie des einzelnen instrumentierten Wirbels beruhen. - Eine weitere Anordnung für Schraubenlöcher
34 wird durch die in3(b) und3(c) abgebildete Vier-Loch-Gruppe41 bereitgestellt. Bei der Vier-Loch-Gruppe41 in der Platte31b werden zwei Lochpaare41a und41b bereitgestellt. Jedes der Lochpaare schließt eine eigene Sicherungsbaugruppe zum Sichern der zwei Schrauben in den Schraubenbohrungen der jeweiligen Lochpaare ein. Wie in3(b) gezeigt, stellt die Ausrichtung der einzelnen Lochpaare in einem einzigen Wirbel von jedem Paar ein Schraubenloch allgemein seitlich im Verhältnis zu dem anderen bereit. Das andere der Knochenschraubenlöcher in jedem jeweiligen Paar wird in Längsrichtung von den mittigen Schraubenlöchern versetzt, wobei es näher zu den Enden der Platte31b angeordnet wird. Auf diese Weise können die zwei mittigen Löcher jedes der zwei Lochpaare in einem einzigen Wirbel in Eingriff gebracht werden, während die übrigen Schraubenlöcher der Lochpaare41a und41b in dem oberen und dem unteren benachbarten Wirbel angeordnet werden können. Am bevorzugtesten jedoch wird jedes der Schraubenlöcher in der Vier-Loch-Gruppe41 allgemein über oder geringfügig versetzt von einem einzelnen Wirbel ausgerichtet. Der Chirurg hat dann die Option, eines der Schraubenlöcher in den zwei Lochpaaren41a oder41b auszuwählen, das optimal über dem Wirbel ausgerichtet ist. - Eine ähnliche Anordnung ist bei der Platte
31c zu finden, die eine Vier-Loch-Gruppe42 einschließt. In diesem Fall ist zu sehen, daß die Vier-Loch-Gruppe42 , auf eine ähnliche Weise wie die Vier-Loch-Gruppe41 von3(b) , zwei Lochpaare42a und42b einschließt, jedoch werden die Lochpaare in diesem Fall näher zueinander angeordnet, hauptsächlich, weil die Platte31c kürzer ist als die Platte31b . Bei den beiden Vier-Loch-Gruppen40 und41 werden die Sicherungsbaugruppen so bereitgestellt, daß sie mit einer einzelnen Sicherungsbaugruppe nur ein Paar von Knochenschraubenlöchern sichern, an Stelle von allen vier Löchern. - Die Erfindung sieht außerdem ein Drei-Loch-Muster vor, wie beispielsweise das in der Platte
31f in3(f) bereitgestellte Muster43 . Bei diesem Muster43 wird eine einzige Sicherungsbaugruppe verwendet, um drei Knochenschrauben innerhalb der jeweiligen Schraubenlöcher zu befestigen. Ein Fünf-Loch-Muster44 wird, wie in3(g) gezeigt, auf der Platte31g bereitgestellt. Bei diesem Fünf-Loch-Muster wird ein einzelnes Loch mittig zwischen vier außenliegenden Löchern angeordnet. Zwei Sicherungsbaugruppen33 werden bereitgestellt, um ein Paar der außenliegenden vier Schraubenlöcher zusammen mit dem Mittelloch zu sichern. Bei dieser Konfiguration wird das Mittelloch durch zwei Sicherungsbaugruppen an seinem Platz gehalten, während jedes der außenliegenden vier Löcher durch eine einzige Sicherungsbaugruppe an seinem Platz gehalten wird. - In einem wichtigen Aspekt der vorliegenden Erfindung kann die Knochenschraube
32 entweder eine Schraube50 mit feststehendem Winkel, wie in4 gezeigt, oder eine Schraube60 mit veränderlichem Winkel, wie in5 gezeigt, bilden. Wenn man sich zuerst4 zuwendet, schließt die Schraube50 mit feststehendem Winkel einen Gewindeschaft51 ein. Der Gewindeschaft wird vorzugsweise dafür konfigurier, in die Substantia spongiosa eines Wirbelkörpers einzugreifen. Der Gewindeschaft kann ebenfalls selbstschneidende Gewindegänge einschließen, obwohl das spezifische illustrierte Ausführungsbeispiel zum Einsetzen der Schraube50 mit feststehendem Winkel ein vorheriges Bohren und Innengewindeschneiden des Wirbelkörpers erfordert. Die Schraube50 schließt einen Zwischenabschnitt52 ein, der zwischen dem Gewindeschaft51 und dem Kopf54 der Schraube angeordnet wird. Der Gewindeschaft51 erstreckt sich in Übereinstimmung mit standardmäßigen Gewindebearbeitungspraktiken durch einen Gewindeauslauf53 in den Zwischenabschnitt52 . Wie aus4 zu ersehen ist, schließt der Zwischenabschnitt52 ein kurzes Segment ein, das keine Gewindegänge trägt. Dieses kurze Segment hat einen Außendwchmesser D1, der während der Betrachtung der Details der hierin erörterten länglichen Platte31 Bedeutung annimmt. - Der Kopf
54 der Schraube50 mit feststehendem Winkel schließt eine Werkzeugaussparung55 ein, die dafür konfiguriert wird, ein Eindrehwerkzeug aufzunehmen. Bei einem spezifischen Ausführungsbeispiel kann die Werkzeugaussparung55 eine Innensechskant-Aussparung oder bei einem alternativen Ausführungsbeispiel eine TORX®-Aussparung sein. Der Kopf54 schließt eine kegelstumpfförmige oder abgeflachte Oberseite56 und eine sphärische Oberfläche57 zwischen der Oberseite56 und dem Zwischenabschnitt52 ein. Der Kopf54 schließt eine Höhe H1 zwischen der Oberseite56 und dem Zwischenabschnitt52 ein. - Bei einem spezifischen Ausführungsbeispiel hat der Zwischenabschnitt
52 und genauer gesagt das Segment zwischen dem Gewindeauslauf53 und dem Kopf54 eine Höhe von 1,2 mm und einen Durchmesser von 4,05 mm. Die Höhe H1 des Kopfes54 hat bei diesem spezifischen Ausführungsbeispiel eine Abmessung von 2,6 mm. Bei diesem spezifischen Ausführungsbeispiel werden die Abmessungen des Kopfes54 und des Zwischenabschnitts52 eingestellt für eine Länge des Gewindeschafts51 von zwischen 10 mm und 20 mm. Bei diesem spezifischen Ausführungsbeispiel werden die Knochenschrauben vorzugsweise für einen Eingriff in der Halswirbelsäule konfiguriert. In einem anderen Aspekt des spezifischen Ausführungsbeispiels wird der Kerndurchmesser des Gewindeschafts51 über die ersten vier Gewindegänge zum endgültigen Kerndurchmesser verjüngt, der bei diesem spezifischen Ausführungsbeispiel etwa 2,43 mm beträgt. - Wenn man sich
5 zuwendet, sind die Details der Schraube60 mit veränderlichem Winkel zu sehen. Wie die Schraube50 mit feststehendem Winkel schließt die Schraube60 mit veränderlichem Winkel einen Gewindeschaft61 und einen Zwischenabschnitt62 ein, Jedoch hat, im Gegensatz zur Schraube50 mit feststehendem Winkel, der Zwischenabschnitt62 einen Außendwchmesser D2, der annähernd dem Kerndurchmesser des Gewindeschafts61 entspricht. Mit anderen Worten, der Durchmesser D2 des Zwischenabschnitts62 der Schraube60 mit veränderlichem Winkel ist geringer als der Durchmesser D1 des Zwischenabschnitts52 der Schraube50 mit feststehendem Winkel. Wie bei der Schraube50 mit feststehendem Winkel laufen die Gewindegänge des Schafts61 in den Zwischenabschnitt52 aus und verlassen der Abschnitt62 bei einer Gewindehöhe von etwa 0,8 mm. - Die Schraube
60 mit veränderlichem Winkel schließt ebenfalls einen Kopf64 ein, der eine von der kegelstumpfförmigen Oberseite66 aus definierte Werkzeugaussparung65 hat. Der Kopf64 schließt ebenfalls eine zwischen der Oberseite66 und dem Zwischenabschnitt62 angeordnete sphärische Oberfläche67 ein. Der Kopf64 der Schraube60 mit veränderlichem Winkel hat eine Höhe H2 zwischen der Oberseite und dem Zwischenabschnitt, die größer ist als die Höhe H1 des Kopfes54 der Schraube50 mit feststehendem Winkel. - Bei dem spezifischen Ausführungsbeispiel der Schraube
60 mit veränderlichem Winkel hat der Kopf64 eine Höhe H2 von etwa 3,3 mm. Diese größere Höhe ist auf den kleineren Durchmesser D2 des Zwischenabschnitts62 im Verhältnis zum Durchmesser D1 des Zwischenabschnitts52 der Schraube50 mit feststehendem Winkel zurückzuführen. Sowohl der Kopf54 als auch der Kopf64 der jeweiligen Schrauben haben einen vergleichbaren Außendwchmesser, der bei dem spezifischen Ausführungsbeispiel 4,88 mm beträgt. Im Fall der Schraube mit veränderlichem Winkel setzt sich der Durchmesser der sphärischen Oberfläche67 um einen größeren Bogen fort, weil der Zwischenabschnitt62 einen kleineren Durchmesser hat. Bei einem spezifischen Ausführungsbeispiel hat der Zwischenabschnitt62 einen Durchmesser D2 von 2,9 mm, verglichen mit dem Durchmesser D1 von 4,05 nun für die Schraube50 mit feststehendem Durchmesser. - Wie die Schraube
50 mit feststehendem Winkel kann die Schraube60 mit veränderlichem Winkel, zur Verwendung an unterschiedlichen Stellen in der Wirbelsäule, vorzugsweise in Längen zwischen 10 mm und 20 mm bereitgestellt werden. - Der Eingriff der Knochenschrauben
50 und60 mit der länglichen Platte31 erfordert eine weitere Erörterung der Details der Platte selbst. Diese Details sind unter Bezugnahme auf6 bis14 zu erkennen. In6 wird die längere Platte31a abgebildet, obwohl es sich von selbst versteht, daß die verschiedenen geometrischen Strukturaspekte dieser Platte bei jeder der Platten31b bis31g wiederholt werden. Wie zuvor erörtert, schließt die Platte31a wellenförmige Kanten ein, wobei die Scheitel der Wellenform den Wirbelebenenknoten35 entsprechen. Das Plattenmaterial zwischen den Knoten wird reduziert, um den Umfang der Platte zu verringern, und um in Bereichen, die zum Implantieren ein zusätzliches Biegen erfordern können, eine dünnere Plattenbreite bereitzustellen. Bei dem spezifischen Ausführungsbeispiel wird über die gesamte Länge der Platte und in verschiedenen Mustern eine Vielzahl von Schraubenlöchern34 bereitgestellt. Bei dem illustrierten Ausführungsbeispiel von6 werden die Löcher in Endlochmustern38 an den entgegengesetzten Enden der Platte, mittig in der Platte angeordneten Mittellochmustern39 und zwei zwischen den Endlochmustern38 und dem Mittellochmuster39 angeordneten Vier-Loch-Mustern40 ausgerichtet. In jedem Fall erfordern die Lochmuster eine Sicherungsschraubenbaugruppe33 . Demzufolge schließt die Platte31a , neben der gesamten anderen durch die vorliegende Erfindung vorgesehenen Plattengestaltung, eine innerhalb einer konzentrischen Sicherungsaussparung71 angeordnete Gewindebohrung70 ein (siehe7 ). Wie in6 und7 gezeigt, überschneidet oder überlappt die Sicherungsaussparung71 die benachbarten Knochenschraubenlöcher34 . - Im Fall des Endlochmusters
38 , überlappt die Sicherungsaussparung71 die zwei Schraubenlöcher, während die Sicherungsaussparung71 im Fall des Vier-Loch-Musters40 die vier in einem Rautenmuster angeordneten Schraubenlöcher34 überlappt. - Um sich der anterioren Anwendung dieser Fixierungsplattenbaugruppe
30 anzupassen, wird die Platte in zwei Freiheitsgraden gekrümmt. Im einzelnen kann die Unterseite37 der Platte; wie in7 gezeigt, entlang eines großen Radius' R gekrümmt werden, um sich der kyphotischen Krümmung der Halswirbelsäule anzupassen. Außerdem formt die Unterseite37 , wie in9 gezeigt, eine mediale/laterale Krümmung L, um der Krümmung des Wirbelkörpers zu entsprechen. Es versteht sich von selbst, daß die Platte31a zwischen den Wirbelebenenknoten35 entlang ihrer Länge in Längsrichtung gebogen werden kann, wie es erforderlich ist, um sich der besonderen Wirbelsäulenanatomie und Wirbelpathologie anzupassen. - Die Schraubenlöcher
34 in der Platte31a werden durch eine sphärische Aussparung75 definiert (siehe7 und9 ), die einen Durchmesser hat, gemessen um eine Achse75a , welche die längliche Platte31a schneidet (siehe11 und12 ). In einem weiteren Aspekt der Erfindung schließen die Schraubenlöcher34 eine zylindrische Bohrung77 ein, die eine Verbindung zwischen der sphärischen Aussparung75 und der Unterseite37 der Platte31a herstellt. Die zylindrische Bohrung77 definiert einen Durchmesser entlang der Achse75a . Um das Einsetzen von Bohrerführungen, Bohrern und der Knochenschrauben32 zu erleichtern, schließt jedes Schraubenloch34 eine aufgeweitete Aussparung79 ein. Die aufgeweitete Aussparung wird vorzugsweise als eine verjüngte kegelige Senkung entlang einer Achse79a geformt (siehe11 und13 ). Diese aufgeweitete Aussparung79 überlappt die Sicherungsaussparung71 der Sicherungsbaugruppe33 an einer Aussparungsüberlappung80 , die am besten in7 ,9 und13 gezeigt wird. - Bei einem spezifischen Ausführungsbeispiel wird die sphärische Aussparung
75 bei einem Durchmesser von 5,0 mm definiert, was geringfügig größer ist als der Durchmesser der Köpfe54 ,64 der Knochenschrauben50 ,60 . Der zylindrische Abschnitt der Schraubenlöcher34 wird, bei dem spezifischen Ausführungsbeispiel, bei einem Durchmesser von 4,1 mm definiert, was wiederum geringfügig größer ist als der Durchmesser D1 des Zwischenabschnitts52 der Schraube50 mit feststehendem Winkel. Es sollte sich selbstverständlich verstehen, daß der Durchmesser der zylindrischen Bohrung77 wesentlich größer ist als der Durchmesser D2 des Zwischenabschnitts62 der Schraube60 mit veränderlichem Winkel. - Wieder bei dem spezifischen Ausführungsbeispiel, wird die Achse
75a sowohl der sphärischen Aussparung75 als auch der zylindrischen Bohrung77 , gesehen in der Richtung der Längsachse der Platte, allgemein senkrecht zur Unterseite37 der Platte31a ausgerichtet. Mit anderen Worten, die Achse75a ist in der Richtung der medialen lateralen Krümmung L der Platte senkrecht zur Platte. Andererseits kann die Ausrichtung der Schraubenlöcher34 zwischen den Wirbelebenenknoten35 variieren und insbesondere, wenn die Endlochmuster38 betrachtet werden. Bei diesem spezifischen Ausführungsbeispiel können die aufgeweitete Aussparung79 und insbesondere ihre Achse79a für die Lochmuster im Innern der länglichen Platte31a in einer Linie mit der Achse75a der Aussparung75 liegen. Zum Beispiel kann die aufgeweitete Aussparung79 , wie in6 gezeigt, annähernd konzentrisch mit den Schraubenlöchern34 für das Mittellochmuster39 sein. Andererseits werden die aufgeweitete Aussparung79 und insbesondere die Achse79a an den Endlochmustern38 , wie in14 abgebildet, mit einem Winkel A versetzt. Im einzelnen wird die Achse75a der sphärischen Aussparung mit einem Winkel A von etwa 12 Grad im Verhältnis zu einer Senkrechten von der Unterseite37 der Platte31a versetzt. Auf diese Weise werden die Knochenschrauben beim Einsetzen in die Schraubenlöcher34 nach außen zu den Enden der Platte hin gerichtet. - Die Details der Sicherungsbaugruppe
33 können aus einer Betrachtung von15 bis17 entnommen werden. Bei diesem spezifischen Ausführungsbeispiel schließt die Sicherungsbaugruppe33 eine Sicherungsschraube85 mit Maschinengewindegängen86 ein. Bei einem spezifischen Ausführungsbeispiel endet die Sicherungsschraube85 in einer scharfen Spitze86a , um ein Durchdringen des Wirbelkörpers zu gestatten. Der Kopf87 der Sicherungsschraube85 schließt eine untere konische Fläche88 und eine in derselben definierte Werkzeugaussparung89 zum Aufnehmen eines Eindrehwerkzeugs ein. - Die Sicherungsbaugruppe
33 schließt ebenfalls eine Unterlegscheibe90 mit einer Außenfläche91 ein. Bei dem spezifischen bevorzugten Ausführungsbeispiel wird die Außenfläche91 durch eine gekrümmte konvexe Fläche92 definiert. Die Unterlegscheibe90 schließt ebenfalls eine durch dieselben verlaufende Schraubenbohrung93 in Verbindung mit einer verjüngten Bohrung94 ein. Die verjüngte Bohrung94 hat eine komplementär passende Konfiguration im Verhältnis zur konischen Fläche88 des Kopfes87 der Sicherungsschraube85 . Die zusammenpassenden konischen Merkmale zwischen der Sicherungsschraube und der Unterlegscheibe gewährleisten eine Selbstzentrierungsfähigkeit für die Unterlegscheibe, wenn die Sicherungsschraube auf der Platte angezogen wird. Die Schraubenbohrung93 wird dafür bemessen, die Maschinengewindegänge86 durch dieselbe aufzunehmen, für einen Eingriff mit der Gewindebohrung70 der Platte31a , wie in17 gezeigt. Wie in17 illustriert, überschneidet die Außenfläche91 der Unterlegscheibe90 die Aussparungsüberlappung80 zwischen der aufgeweiteten Aussparung79 und der jeweiligen sphärischen Aussparung75 der benachbarten Schraubenlöcher34 . Bei einem spezifischen Ausführungsbeispiel hat die Sicherungsaussparung71 einen Durchmesser von 6 mm, um die Unterlegscheibe90 aufzunehmen, die einen Außendurchmesser von 5,3 mm hat. Wieder bei diesem spezifischen Ausführungsbeispiel, wird die gekrümmte konvexe Fläche92 der Unterlegscheibe90 mit einem Radius von etwa 2,5 mm gekrümmt, so daß der unterste Abschnitt der Unterlegscheibe einen kleineren Durchmesser von etwa 4,3 mm hat. - Unter Bezugnahme auf
18 und19 wird nun die Verwendung der Fixierungsplattenbaugruppe30 illustriert. In18 wird ein Paar von Schrauben50 mit feststehendem Winkel innerhalb von entsprechenden Bohrungen34 angeordnet, so daß die Gewindeschäfte51 über die Unterseite37 der Platte31 hinaus und in den Wirbelkörper V vorstehen. Der Zwischenabschnitt52 der Schraube50 mit feststehendem Winkel verläuft durch die zylindrische Bohrung77 der Schraubenlöcher34 . Die sphärische Oberfläche57 des Kopfes54 der Schraube berührt die sphärische Aussparung75 des Schraubenlochs34 , wenn die Schraube50 mit feststehendem Winkel in den Wirbelkörper V geschraubt wird. Sobald die Schraube50 vollständig innerhalb der sphärischen Aussparung75 sitzt, gewährleistet der Zwischenabschnitt52 eine satt anliegende Beziehung im Verhältnis zur zylindrischen Bohrung77 , so daß die Schraube50 mit feststehendem Winkel nicht in der Lage ist, im Verhältnis zur Platte31 zu schwenken oder sich zu verschieben. - Um eine sichere Befestigung der Schraube
50 innerhalb der Platte31 zu sichern, wird die Sicherungsbaugruppe33 auf die Köpfe54 der zwei Knochenschrauben50 festgezogen. Im einzelnen wird die Sicherungsschraube85 in die Gewindebohrung70 geschraubt, um die Unterlegscheibe90 in Kontakt mit den Schraubenköpfen zu ziehen. Die konvexe Fläche92 liegt an der sphärischen Oberfläche57 der Knochenschraubenköpfe54 an, damit die Schraubenköpfe fest innerhalb der sphärischen Plattenaussparung75 sitzen. Vorzugsweise wird die Sicherungsunterlegscheibe90 ausreichend weit in die Sicherungsaussparung71 vorrücken, um wesentlich bündig mit den oberen Flächen56 der Knochenschrauben50 zu liegen. In der gesicherten Position erreicht die Unterlegscheibe90 nicht ihren Tiefstand innerhalb der Aussparung71 . - In einem weiteren Aspekt der Erfindung wird die Sicherungsbaugruppe
33 lose auf der Platte31 befestigt, so daß der Chirurg nicht an der Sicherungsbaugruppe herumhantieren muß, wenn die Platte mit einem Wirbel in Eingriff gebracht wird. Im einzelnen wird die Sicherungsschraube85 durch die Sicherungsunterlegscheibe90 und in die Gewindebohrung70 vorgeschraubt, bis etwa drei oder weniger Gewindegänge der Sicherungsschraube unterhalb der Unterseite37 der Platte vorstehen. Danach wird die Sicherungsschraube85 an dem der Platte nächsten Gewindegang verkerbt, so daß die Schraube nicht durch die Gewindebohrung70 entfernt oder herausgeschraubt werden kann. Selbstverständlich kann die Sicherungsschraube85 weiter durch die Bohrung70 vorgeschoben werden – wenn es notwendig ist, die Sicherungsbaugruppe33 zu aktivieren. Wie zuvor erwähnt, wird die scharfe Spitze86a der Sicherungsschraube85 vorzugsweise dafür konfiguriert, die Substantia corticalis zu durchdringen. Mit der an der Platte verkerbten Sicherungsschraube wird die scharfe Spitze86a den Wirbel V durchdringen, wenn die Platte31 anfangs auf dem Knochen positioniert wird. In diesem Fall hilft die Sicherungsschraube85 , die Platte auf dem Wirbel V zu fixieren und zeitweilig zu stabilisieren, wenn die Knochenschrauben50 in den Knochen implantiert werden. Dieses durch die Sicherungsschraube85 bereitgestellte Merkmal einer zeitweiligen Fixierung kann ebenfalls verwendet werden, wenn eine Bohrerführung verwendet wird, um den Wirbel zum Aufnehmen der Knochenschrauben50 zu bohren und ein Innengewinde zu schneiden. - Die Sicherungsbaugruppe
33 wird so konfiguriert, daß die Unterlegscheibe90 von den Schraubenlöchern34 wegbewegt werden kann, wenn die Sicherungsschraube85 an der Platte31 verkerbt wird. Folglich können die Knochenschrauben50 ,60 noch in die Schraubenlöcher34 eingesetzt werden, selbst wenn sich die Sicherungsbaugruppe33 in ihrer gelösten Position befindet, vorzugsweise durch Wegziehen der Unterlegscheibe90 von der Platte31 . - Die Verwendung der Schraube
60 mit veränderlichem Winkel wird in19 abgebildet. Die Sicherungsbaugruppe33 funktioniert wie oben beschrieben, um die Köpfe64 der Schrauben60 mit veränderlichem Winkel innerhalb der Platte31 zu sichern. Im einzelnen berührt die konvexe Fläche92 der Unterlegscheibe90 die sphärischen Oberflächen67 der jeweiligen Knochenschrauben60 und übt einen Druck auf dieselben aus. Bei den Schrauben60 mit veränderlichem Winkel jedoch liegt der Zwischenabschnitt62 nicht satt innerhalb der zylindrischen Bohrung77 der Schraubenlöcher34 an. Folglich kann die Knochenschraube60 noch im Verhältnis zur Platte und zur Achse der sphärischen Aussparung75 und der zylindrischen Bohrung77 abgewinkelt werden, selbst wenn der Kopf64 jeder Schraube60 fest innerhalb der sphärischen Aussparung75 ruht. Es versteht sich von selbst, daß der Umfang des Abwinkelns durch den Unterschied der Durchmesser zwischen der zylindrischen Bohrung77 und dem Zwischenabschnitt62 der Schraube60 mit veränderlichem Winkel eingeschränkt wird. Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel gestatten die relativen Durchmesser ein Abwinkeln von bis zu 20° von der Achse75a der Aussparung75 und der Bohrung77 . - Während des Implantierens gestattet es die Eignung der Schraube
60 für einen veränderlichen Winkel dem Chirurgen, die Knochenschraube in jedem Winkel innerhalb der definierten Abwinkelungsgrenzen (20° bei einem spezifischen Ausführungsbeispiel) innerhalb des Wirbels anzubringen. Folglich gewährleistet die Schraube60 mit veränderlichem Winkel eine größere Flexibilität zum Ausrichten der Knochenschraube im Verhältnis zur Anatomie des Wirbels als die Schraube50 mit feststehendem Winkel. Darüber hinaus gestattet diese Eignung für einen veränderlichen Winkel einen gewissen Umfang an Mikrobewegung zwischen der Schraube und der Platte, wenn die Fixierungsbaugruppe30 innerhalb eines Patienten implantiert wird. Mit anderen Worten, wenn die Wirbelsäule belastet wird, und wenn die Last durch die Schrauben und die Platte übertragen wird, können sich die Platte und der Wirbel im Verhältnis zueinander verschieben. Die Schraube60 mit veränderlichem Winkel paßt sich dieser relativen Bewegung durch ein Schwenken innerhalb der sphärischen Aussparung75 an. Andererseits verhindert die Schraube50 mit feststehendem Winkel diese relative Bewegung. Die Wahl zwischen der Verwendung einer Schraube mit feststehendem oder veränderlichem Winkel kann dem Chirurgen überlassen werden, in Abhängigkeit von der gerade behandelten Pathologie. Die Fixierungsplattenbaugruppe30 nach der vorliegenden Erfindung gestattet, daß diese Entscheidung an jedem Punkt während der chirurgischen Operation getroffen wird. - Ein weiteres Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird in
20 bis23 abgebildet. Bei diesem Ausführungsbeispiel wird ein alternativer Sicherungsmechanismus bereitgestellt. Eine Plattenbaugruppe100 schließt eine längliche Platte101 ein, die Knochenschrauben102 aufnimmt. Eine Sicherungsbaugruppe103 wird bereitgestellt, um die Knochenschraube innerhalb der Platte zu sichern. Die Platte101 definiert eine sphärische Aussparung105 , um den sphärischen Kopf115 der Knochenschraube aufzunehmen. Der Gewindeschaft114 der Knochenschraube steht durch die Aussparung vor. Es versteht sich von selbst, daß die Knochenschraube102 und die sphärische Aussparung105 den gleichen, oben beschriebenen, Komponenten ähnlich sein können. - Nach diesem Ausführungsbeispiel schließt die Platte außerdem eine Gewindebohrung und eine konzentrische Sicherungsaussparung
107 ein, angeordnet angrenzend an die sphärische Aussparung105 für die Knochenschraube. Die sphärische und die Sicherungsaussparung berühren einander an einer Sicherungsüberlappung108 . Eine Kerbe110 verläuft bei diesem Ausführungsbeispiel quer über die Sicherungsaussparung107 . - Die Sicherungsbaugruppe
103 schließt eine Sicherungsunterlegscheibe120 und eine Sicherungsschraube121 ein. Wie die vorherige Sicherungsschraube schließt die Schraube121 Maschinengewindegänge122 und einen vergrößerten Kopf123 ein. Der Kopf sitzt innerhalb einer Aussparung124 in der Unterlegscheibe120 , wobei die Maschinengewindegänge122 durch eine Bohrung125 vorstehen. Die Maschinengewindegänge122 werden dafür konfiguriert, mit der Gewindebohrung106 der Platte101 ineinanderzugreifen. Die Sicherungsschraube121 kann, wie in Bezug auf das vorherige Ausfühungsbeispiel erörtert, an der Platte101 verkerbt werden. - Die Sicherungsunterlegscheibe
120 bietet eine andere Konstruktion als die vorherige Unterlegscheibe, während sie ähnlich wie die Unterlegscheibe des vorherigen Ausführungsbeispiels funktioniert. Wie die Unterlegscheibe90 schließt die Sicherungsunterlegscheibe120 eine äußere Umfangsfläche127 ein, die vorzugsweise konvex ist, um mit einem sphärischen Kopf der Knochenschraube102 zusammenzupassen. Jedoch schließt die Unterlegscheibe120 in einer Modifikation Ausschnitte128 in der Umfangsfläche127 ein. Die Ausschnitte128 werden so angeordnet, daß sie mit den Schraubenaussparungen105 übereinstimmen, wenn sich die Sicherungsunterlegscheibe, wie in21 illustriert, in einer ersten Position befindet. Diese Struktur der Unterlegscheibe120 gestattet, daß die Unterlegscheibe zum ungehinderten Einsetzen der Knochenschraube102 von der Aussparung105 entfernt bleibt. - Bei bestimmten Ausführungsbeispielen wird die Unterlegscheibe
120 mit zwei solcher Ausschnitte an diametral entgegengesetzten Positionen an der Unterlegscheibe versehen. Am bevorzugtesten werden die Ausschnitte128 mit der relativen Ausrichtung der Schraubenlöcher105 in der Platte101 ausgerichtet. Zum Beispiel würde eine Unterlegscheibe120 , geeignet für ein Drei-Loch-Muster43 , wie in3(f) abgebildet, drei Ausschnitte128 in Abständen von 120° haben. Ähnlich würde eine Unterlegscheibe120 , modifiziert für eine Verwendung mit dem Vier-Loch-Muster40 von3(a) , vier mit einem Zwischenraum von 90° auf der Umfangsfläche127 der Unterlegscheibe angeordnete Ausschnitte128 haben. - Sobald die Knochenschrauben durch die entsprechenden Schraubenaussparungen
105 implantiert worden sind, kann die Sicherungsunterlegscheibe120 in ihre in22 gezeigte Sicherungsposition gedreht werden. In dieser Position werden die Ausschnitte128 von den Schraubenaussparungen105 weggedreht, so daß die Unterlegscheibe und genauer gesagt die äußere Umfangsfläche127 die Schraubenaussparung105 überlappt. Bei einer weiteren Modifikation der vorherigen Unterlegscheibe schließt die Unterlegscheibe120 eine Zahl von Paßfedern129 auf der Unterseite der Unterlegscheibe ein. Die Paßfedern werden so konfiguriert, daß sie innerhalb einer entsprechenden Kerbe110 in der Platte101 sitzen, wenn sich die Sicherungsunterlegscheibe in der in22 gezeigten Sicherungsposition befindet. Sobald die Knochenschrauben implantiert worden sind und die Sicherungsunterlegscheibe120 in ihre Sicherungsposition gedreht worden ist, fallen die Paßfedern129 in die Kerben110 , um die Position der Unterlegscheibe zu fixieren, während die Sicherungsschraube121 festgezogen wird. - Während die Erfindung in den Zeichnungen und der vorstehenden Beschreibung im Detail illustriert und beschrieben worden ist, sind dieselben als von illustrativem und nicht einschränkendem Charakter zu betrachten, wobei es sich von selbst versteht, daß nur die bevorzugten Ausführungsbeispiele gezeigt und beschrieben worden sind und daß alle Veränderungen und Modifikationen, die in den Rahmen der Erfindung fallen, wie er in den angefügten Ansprüchen definiert wird, geschützt werden sollen.
Claims (13)
- Knochenfixierungssystem, das Folgendes umfasst: eine längliche Platte (
31 ) mit einer Oberseite und einer Unterseite (37 ) und einer Mehrzahl von Löchern (34 ) zwischen den genannten Seiten, wobei wenigstens eines aus der genannten Mehrzahl von Löcher einen sphärischen ausgesparten Abschnitt (75 ) neben der genannten Oberseite hat, der einen ersten Durchmesser hat und eine Öffnung (77 ) an der genannten Unterseite (37 ) definert, die eine Mindestquerschnittsgröße hat, die einem zweiten Durchmesser entspricht, der kleiner als der genannte erste Durchmesser ist; ein erstes in den Knochen eingreifendes Befestigungsmittel (60 ) mit einem ersten länglichen Schaft (61 ) mit einem Knocheneingriffsgewinde daran, einem ersten vergrößerten Kopf (64 ) und einem ersten Zwischenabschnitt (62 ) zwischen dem genannten Schaft und dem genannten Kopf, wobei der genannte erste Schaft einen Außendwchmesser hat, der kleiner als der genannte zweite Durchmesser ist, so dass das genannte erste in den Knochen eingreifende Befestigungsmittel (60 ) durch das genannte wenigstens eine Loch (34 ) von der genannten Oberseite der genannte Platte (31 ) eingesetzt werden kann, wobei der genannte erste vergrößerte Kopf (64 ) eine teilweise sphärische Oberfläche (67 ) hat, die komplementär zu der genannten sphärischen Aussparung (75 ) des genannten wenigstens einen Lochs ist, und wobei der genannte erste Zwischenabschnitt (62 ) einen dritten Durchmesser hat, der kleiner als der genannte zweite Durchmesser ist, wobei der genannte erste Kopf (64 ) des genannten ersten in den Knochen eingreifenden Befestigungsmittels innerhalb des genannten ausgesparten Abschnitts (75 ) des genannten wenigstens einen Lochs (34 ) schwenkbar ist, so dass das genannte erste in den Knochen eingreifende Befestigungsmittel (60 ) eine Mehrzahl von Winkeln relativ zu der genannten Unterseite (37 ) der genannten Platte bilden kann, wenn der erste vergrößerte Kopf (64 ) in den ausgesparten Abschnitt (75 ) eingreift; und ein zweites in den Knochen eingreifendes Befestigungsmittel (50 ) mit einem zweiten länglichen Schaft (51 ) mit einem Knocheneingriffsgewinde daran, einem zweiten vergrößerten Kopf (54 ) und einem zweiten Zwischenabschnitt (52 ) zwischen dem genannten Schaft und dem genannten Kopf, wobei der genannte zweite Schaft (51 ) einen Außendwchmesser hat, der kleiner als der genannte zweite Durchmesser ist, so dass das genannte zweite in den Knochen eingreifende Befestigungsmittel (50 ) von der genannten Oberseite der genannten Platte (31 ) durch das genannte wenigstens eine Loch (34 ) eingesetzt werden kann, wobei der genannte zweite vergrößerte Kopf (54 ) eine teilsphärische Oberfläche (57 ) hat, die komplementär zu der genannten sphärischen Aussparung (75 ) des genannten wenigstens einen Lochs (34 ) ist, und wobei der genannte zweite Zwischenabschnitt (52 ) einen Abschnitt mit einem vierten Durchmesser hat, der etwa dem genannten zweiten Durchmesser entspricht, wobei der genannte zweite Kopf (54 ) des genannten zweiten in den Knochen eingreifenden Befestigungsmittels (50 ) nicht innerhalb des genannten ausgesparten Abschnitts (75 ) des genannten wenigstens einen Lochs (34 ) schwenkbar ist, so dass das genannte zweite in den Knochen eingreifende Befestigungsmittel eine feste Ausrichtung relativ zu der genannten Unterseite (37 ) der genannten Platte (31 ) annimmt, wenn der zweite vergrößerte Kopf in den ausgesparten Abschnitt eingreift; dadurch gekennzeichnet, dass: a) die Öffnung (77 ) einen kreisförmigen Querschnitt hat und eine zylindrische Wand definiert, deren Durchmesser dem zweiten Durchmesser entspricht; und b) der Abschnitt des zweiten in den Knochen eingreifenden Befestigungsmittels (50 ) mit dem vierten Durchmesser zylindrisch ist. - Knochenfixierungssystem nach Anspruch 1, ferner umfassend eine Sicherungsschraubenbaugruppe (
33 ) zum Sichern der genannten Köpfe der genannten in den Knochen eingreifenden Befestigungsmittel (50 ;60 ) in dem genannten sphärischen ausgesparten Abschnitt (75 ) der genannten Platte (31 ). - Knochenfixierungssystem nach Anspruch 2, wobei die genannte Sicherungsschraubenbaugruppe (
33 ) Folgendes umfasst: eine Befestigungsmittelbohrung (70 ) die in der genannten Platte (31 ) neben dem genannten wenigstens einen Loch (34 ) definiert ist; eine Unterlegscheibe (90 ) mit einer mittleren Apertur (93 ) und einer Aussparung (94 ), die mit der genannten Apertur verbunden ist, wobei die genannte Unterlegscheibe ferner eine äußere Umfangsfläche (91 ) hat, die so konfiguriert ist, dass sie mit dem genannten Kopf (54 ;64 ) des genannten in den Knochen eingreifenden Befestigungsmittels (50 ;60 ) in Kontakt ist, die durch das genannte wenigstens eine Loch (34 ) verläuft; und ein sicherndes Befestigungsmittel (85 ) mit einem Kopf (87 ), der so konfiguriert ist, dass er innerhalb der genannten Aussparung (94 ) der genannten Unterlegscheibe (90 ) versenkt wird, und einem länglichen Schaft, der durch die genannte mittlere Apertur (93 ) verläuft und so konfiguriert ist, dass er in die genannte Befestigungsmittelbohrung (70 ) der genannten Platte (31 ) eingreift. - Knochenfixierungssystem nach Anspruch 3, bei dem die genannte äußere Umfangsfläche (
91 ) der genannten Unterlegscheibe (90 ) eine konkave Krümmung hat, die im Wesentlichen der genannten teilsphärischen Fläche (57 ;67 ) des genannten Kopfes des genannten in den Knochen eingreifenden Befestigungsmittels (50 ;60 ) entspricht. - Knochenfixierungssystem nach Anspruch 3 oder 4, wobei die genannte Platte (
31 ) ferner eine Sicherungsaussparung (71 ) in der genannten Oberseite aufweist, die mit der genannten Befestigungsmittelbohrung (70 ) konzentrisch ist, und das genannte wenigstens eine Loch (34 ) eine aufgeweitete Aussparung (79 ) beinhaltet, die die genannte Sicherungsaussparung (71 ) überlappt. - Knochenfixierungssystem nach Anspruch 3, 4 oder 5, wobei die Unterlegscheibe (
90 ;120 ) eine Unterseite hat, die so konfiguriert ist, dass sie den genannten Kopf des genannten in den Knochen eingreifenden Befestigungsmittels kontaktiert, wenn das genannte in den Knochen eingreifende Befestigungsmittel durch das genannte wenigstens eine Loch verläuft, wobei die genannte Unterlegscheibe (120 ) ferner eine Umfangsfläche mit einem ersten Abschnitt (127 ) definiert, der das genannte wenigstens eine Loch (34 ) überlappt, wenn sich die genannte Unterlegscheibe in einer ersten Position relativ zu dem genannten wenigstens einen Loch befindet, und mit einem zweiten Abschnitt (128 ), der das genannte wenigstens eine Loch nicht überlappt, wenn die genannte Unterlegscheibe von der genannten ersten Position in eine zweite Position gedreht wird, so dass das genannte in den Knochen eingreifende Befestigungsmittel durch das genannte wenigstens eine Loch eingesetzt werden kann, wobei sich die genannte Unterlegscheibe im Eingriff mit der genannten Platte befindet, wenn die genannte Unterlegscheibe in der genannten zweiten Position ist. - Knochenfixierungssystem nach einem der Ansprüche 3, 4, 5 oder 6, ferner umfassend eine Kerbe (
110 ) in der genannten Platte (31 ) neben der genannten Befestigungsmittelbohrung, wobei die genannte Unterlegscheibe eine Passfeder (129 ) neben der genannten mittleren Apertur hat, die so konfiguriert ist, dass sie in der genannten Kerbe in der genannten Platte sitzt, um eine Drehung der genannten Unterlegscheibe relativ zu der genannten Platte zu verhindern. - Knochenfixierungssystem nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die längliche Platte eine Mehrzahl von Wirbelknoten (
35 ) entlang der Länge der Platte aufweist. - Knochenfixierungssystem nach Anspruch 8, wobei wenigstens zwei Löcher (
34 ) an jeweils einem entsprechenden Knoten (35 ) vorgesehen sind. - Knochenfixierungssystem nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die genannte längliche Platte (
31 ) eine abgerundete Kante (36 ) hat, die zwischen der genannten Ober- und Unterseite verläuft. - Knochenfixierungssystem nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Befestigungsmittelköpfe eine kegelstumpfförmige Oberseite (
56 ) haben. - Knochenfixierungssystem nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Knocheneingriffsgewinde des genannten ersten und zweiten in den Knochen eingreifenden Befestigungsmittels (
50 ;60 ) selbstschneidend sind. - Knochenfixierungssystem nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei der genannte dritte Durchmesser etwa 2,90 Millimeter und der genannte vierte Durchmesser etwa 4,05 Millimeter beträgt.
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