DE69932448T2

DE69932448T2 - Bandscheibenprothese mit vermindertem verschleiss

Info

Publication number: DE69932448T2
Application number: DE69932448T
Authority: DE
Inventors: Fabien Gauchet
Original assignee: Stryker Spine SAS
Current assignee: Stryker Spine SAS
Priority date: 1998-12-11
Filing date: 1999-12-09
Publication date: 2006-12-28
Anticipated expiration: 2019-12-10
Also published as: FR2787014A1; KR20020012534A; US6582466B1; JP4019631B2; ZA200104842B; WO2000035382A1; ATE333256T1; DE69932448D1; EP1139932A1; FR2787014B1; AU766217B2; CA2354169A1; AU1568200A; JP2002532139A; EP1139932B1

Description

Die Erfindung betrifft Bandscheibenprothesen.
Aus dem Dokument EP-0 277 282 ist eine solche Prothese bekannt, die folgendes umfaßt: zwei Platten, die dafür vorgesehen sind, mit den Wirbelplatten der Wirbel, die benachbart zu der zu ersetzenden Bandscheibe sind, in Kontakt zu kommen, und ein Kissen, das zwischen den Platten angeordnet ist und das ein kompressibles Korpusteil umfaßt, wobei es eine Einfassung für eine Flüssigkeit bildet. Es kann jedoch eine Abnutzung zwischen dem kompressiblen Korpus und den Platten eintreten, die insbesondere zur Absonderung von festen Partikeln und zu deren Verteilung im menschlichen Körper führen kann. Obwohl das mechanische Verhalten dieser Prothese nahe an dasjenige einer gesunden natürlichen Bandscheibe herankommt, ist es darüber hinaus wünschenswert über eine Prothese verfügen zu können, die das Verhalten einer normalen Bandscheibe anders oder sogar noch genauer nachbildet.
Ein Ziel der Erfindung ist es, eine Prothese bereitzustellen, die weniger Abnutzung erzeugt und die ein anderes mechanisches Verhalten hat.
Zum erreichen dieses Ziels ist gemäß der Erfindung eine Prothese gemäß Anspruch 1 vorgesehen.
Damit ist der Korpus höchstens mit einer der beiden Platten oder sogar mit keiner der beiden in Kontakt. Es wird daher die Reibung zwischen dem Korpus und den Platten sowie die Abnutzung und die Erzeugung von Partikeln verringert.
Ausführungsformen sind in den Ansprüchen 2 bis 4 offenbart.
Vorteilhafterweise ist der Korpus in das Fluid eingetaucht.
Vorteilhafterweise ist der Korpus gegenüber jeder Platte beweglich.
Diese Eigenschaft verringert zusätzlich die Wahrscheinlichkeit der Reibung zwischen dem Korpus und den Platten, wobei der Korpus sich von selbst so anordnet, daß die Platten so wenig wie möglich auf ihn einwirken.
Vorteilhafterweise ist das Fluid kompressibel.
Dadurch verteilt das Fluid nicht nur die durch die Relativbewegungen der Platten erzeugten Einwirkungen auf die gesamte Korpusfläche und in alle Richtungen. Sondern außerdem absorbiert es selbst einen Teil dieser Einwirkungen, wobei der andere Teil durch den kompressiblen Korpus absorbiert wird.
Vorteilhafterweise hat das Fluid einen Widerstand gegen die Kompression, der geringer ist als der des Korpus.
Vorteilhafterweise hat der Korpus wenigstens eine Zelle, die vom Korpusäußeren isoliert ist.
Das Vorhandensein einer oder mehrerer Zellen beeinflußt das mechanische Verhalten des kompressiblen Korpus zusätzlich zur Wahl des Materials und der Abmessungen.
Vorteilhafterweise ist die Zelle mit einer zweiten Flüssigkeit gefüllt.
Vorteilhafterweise hat die zweite Flüssigkeit einen Druck, der, wenn die Prothese nicht beaufschlagt wird, größer oder gleich demjenigen des Fluids der Einfassung ist.
Weitere Eigenschaften und Vorteile der Erfindung werden noch in der nachfolgenden Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform deutlich, die beispielhaft und nicht einschränkend zu verstehen ist, wobei in der beigefügten Zeichnung:
1 eine perspektivische Ansicht mit einem Ausschnitt einer bevorzugten Ausführungsform der Prothese darstellt;
2 eine Ansicht der Prothese aus 1 im Axialschnitt darstellt;
3 eine perspektivische Ansicht einer Ausführungsvariante der Prothese darstellt;
4 eine Ansicht der Prothese aus 3 im Axialschnitt darstellt.
Mit Bezug auf die 1 und 2 ist die Bandscheibenprothese 2 hier vorzugsweise für den Lendenwirbelbereich der Wirbelsäule vorgesehen. Sie umfaßt zwei Platten 4 allgemein flacher Form, die so dargestellt sind, daß sie in der Draufsicht scheibenförmig sind, die jedoch vorzugsweise bohnenförmig mit hinterem Hilus sind, wie dies in der Variante der 3 und 4 dargestellt ist. Die zwei Platten 4 erstrecken sich einander gegenüberliegend parallel zueinander. Ohne, daß dies in den 1 und 2 dargestellt, jedoch bei der Variante in den 3 und 4 zu sehen ist, kann jede Platte auf ihrer entgegengesetzt zur anderen Platte liegenden Außenseite 6 wenigstens eine Befestigungslasche 11 umfassen, die sich von dieser Seite hervorstehend erstreckt und die eine Öffnung zum Durchführen einer Knochenschraube 13 zu ihrer Verankerung in dem Wirbel hat, der mit dieser Platte in Kontakt ist. Jede Platte 4 besteht hier aus Titan oder einer Titanlegierung. Die Platten haben eine gemeinsame Achse 7, die eine Hauptachse der Prothese senkrecht zu den Platten bildet.
Zur Ausführung einer kurzzeitigen Verankerung der Bandscheibenprothese 2 in der Wirbelsäule können die Schrauben 13 im Wirbelkörper der Wirbel verankert werden, die benachbart zur auszutauschenden Bandscheibe liegen.
Es kann jedoch auch eine langfristig genannte Verankerung vorgesehen werden, bei der außerdem die mit den benachbarten Wirbeln in Kontakt stehenden Oberflächen 6 der Platten 4 mit Hydroxyapatit beschichtet sind oder mit jeder anderen Substanz, die dafür bekannt ist, daß sie das Knochenwachstum anregen kann. Vor dem Beschichten können die Oberflächen 6 behandelt werden, um einen mehr oder weniger porösen Oberflächenzustand zu erreichen, der Verankerungspunkte für das Knochengewebe bietet, um eine bessere Verbindungsfläche mit dem Knochengewebe bereitzustellen.
Die Prothese umfaßt ein Kissen oder zwischengeschalteten Teil 8, der zwischen den Platten angeordnet ist. Das Kissen 8 umfaßt eine Einfassung 10, die hier durch einen Faltenbalg gebildet wird. Der Faltenbalg hat eine rotationssymmetrische Form um die Achse 7. Seine Wand hat im Profil Wellen, die es gestatten, die Länge des Faltenbalgs 10 in der axialen Richtung 7 zu verändern, ohne daß die Oberfläche des Schnitts quer zur Achse 7 sich wesentlich ändert. Im vorliegenden Fall ist der Faltenbalg aus Titan oder einer Titanlegierung ausgeführt, derart, daß er eine gewisse axiale Steifigkeit hat und eine Kompressionsfeder bildet. Er kann auch in einer Richtung senkrecht zur Achse 7 verformt werden oder eine Torsion um die Achse 7 oder eine beliebige Achse senkrecht zu dieser erfahren. Der Faltenbalg 10 hat an seinen beiden axialen Enden Ränder, die an entsprechende Ränder der Platten 4 geklebt sind, die sich beispielsweise in der in den 3 und 4 dargestellten Weise von einer Innenseite 9 der Platten hervorstehend erstrecken. Das Verkleben ist auf dichte Weise ausgeführt, derart, daß der Faltenbalg 10 mit den beiden Platten 4 eine dichte Einfassung definiert.
Der Faltenbalg 10 kann zehn Faltungen haben, also acht äußere Kanten zusätzlich zu den beiden Kanten zur Befestigung an den Platten. Er hat hier einen Außendurchmesser von etwa 30 mm und einen Innendurchmesser von etwa 17 mm. seine Höhe beträgt 10 mm, wenn die Prothese unbelastet ist. Die Wand des Faltenbalgs kann mittels einer, zwei oder drei Schichten ausgeführt sein, wobei jede eine Dicke von 0,1 mm hat und wobei deren Summe der Dicken die Dicke der Wand bildet. Der Faltenbalg besitzt hier eine Steifigkeit von etwa 1,6 N/mm.
Die durch die Platten 4 und den Faltenbalg 10 definierte Einfassung schließt ein Fluid 12 ein, das hier kompressibel und biokompatibel ist. Es handelt sich hier um eine Mischung einer Flüssigkeit und eines Gases, das teilweise in der Flüssigkeit löslich ist. Das Fluid 12 befindet sich in direktem Kontakt mit den Platten 4 und mit dem Faltenbalg 10. Die Flüssigkeit kann Wasser oder eine physiologisches Serum sein.
Das Kissen 8 umfaßt zusätzlich zum Fluid 12 auch einen kompressiblen Korpus 14, der in einem elastisch kompressiblen Material ausgeführt sein kann, wie etwa einem Elastomer oder einem viskoelastischen Material, wie etwa Silikon, wie dies hier der Fall ist.
Der Korpus 14 hat hier eine Ellipsoidform, die um seine Achse, um die er rotationssymmetrisch ist, abgeflacht ist, wobei diese Achse in den Figuren mit der Achse 7 zusammenfällt. Die kleinste Höhe über alles des Korpus 14, gemessen entlang seiner Rotationssymmetrieachse, ist mit "h" bezeichnet. Dieser Abstand wird nicht notwendigerweise parallel zur Hauptachse 7 der Prothese gemessen, da der Korpus 14 sich so neigen kann, daß seine Symmetrieachse in Bezug auf die Hauptachse 7 der Prothese geneigt ist, wie dies in 2 gepunktet dargestellt ist. Dieser Wert h ist momentan. Er ist je nach Umständen veränderlich, da der Korpus 14 kompressibel ist, insbesondere entlang seiner Symmetrieachse. Der Korpus hat außerdem eine andere Abmessung über alles, die größer als h ist, gemessen in einer Ebene senkrecht zu seiner Symmetrieachse. Mit "d" wird der momentane Abstand bezeichnet, der die Mittelpunkte der beiden Platten 4 voneinander trennt. Dieser Wert ist auch momentan, denn der Abstand zwischen den beiden Mittelpunkten kann variieren, wenn die Prothese komprimiert wird. Dieser Wert wird immer entlang der Hauptachse 7 der Prothese gemessen.
Die Prothese kann eine Kompression entlang der Hauptachse 7 erfahren, die versucht die beiden Platten 4 einander anzunähern ohne ihre relative Neigung zu verändern. Sie kann auch eine Biegung um eine beliebige Achse senkrecht zur Hauptachse 7 erfahren, die versucht die beiden Platten relativ zueinander zu neigen und damit einen Teil ihrer Umfangsränder einander anzunähern. Diese Bewegungen sind die wesentlichen, die dafür verantwortlich sind, den Abstand zwischen den Platten zu verändern: die Scherbewegungen, die versuchen die beiden Platten 4 parallel zu ihrer Ebene relativ zueinander zu verschieben, und die relativen Rotationsbewegungen der Platten um die Achse 7 verändern den Abstand zwischen den Platten nicht in maßgeblicher Weise.
Die Prothese ist dafür eingerichtet, daß unabhängig von den Umständen und insbesondere unabhängig von den Beaufschlagungen, die die Prothese erfährt, und der Verformung, die sie aufweist, der Korpus 14 immer von selbst eine Position einnehmen kann, in der er in Kontakt mit höchstens einer der Platten 4 oder sogar mit keiner der beiden ist. Eine solchen Position kann eine geneigte Position sein, in der die Symmetrieachse des Korpus 14 in Bezug auf die Hauptachse 7 geneigt ist und/oder in der der Korpus gegenüber dieser Achse dezentriert ist, wie dies in 2 gestrichelt dargestellt ist, oder auch eine Position, in der die Symmetrieachse des Korpus mit der Hauptachse 7 der Prothese zusammenfällt. Diese Eigenschaft resultiert hauptsächlich aus der Wahl der Form und den Abmessungen des Korpus 14, dem Volumen der Fluideinfassung 12 und der Kompressibilität des Korpus 14 und des Fluids 12. Im vorliegenden Fall ergibt sich diese Eigenschaft des Korpus um so leichter, da der Korpus 14 in das Fluid 12 eingetaucht ist, wobei er vollständig beweglich in Bezug auf jede der Platten 4 ist, ohne jegliche Verankerung mit diesen. Der Fachmann kann ohne Schwierigkeiten Prothesen anfertigen, die in dieser Weise arbeiten. Diese Eigenschaft des Korpus 14 ist selbstverständlich gültig, wenn die Prothese nicht belastet ist, das heißt vor dem Einsetzen am Patienten. Sie ist auch gültig nach dem Einsetzen, unter Anwendungsbedingungen. Beispielsweise kann es vorgesehen werden, daß diese Eigenschaft für alle Kompressionsbelastungen der Prothese bis zu einer Stärke von 3 000 N gültig bleibt, was einer Intensität entspricht, die manchmal von einer gesunden natürlichen Bandscheibe auszuhalten ist. Mit einem Sicherheitspuffer kann diese Grenze bis auf eine Intensität von 5 000 N vorgeschoben werden, wobei diese Intensität der Grenze der Widerstandsfähigkeit der Wirbel selber entspricht.
Wenn die kleinste Abmessung über alles h des Korpus 14 in Ruhe nur geringfügig kleiner als der Abstand d ist, der die Mittelpunkte der Platten trennt, wie dies in den Figuren der Fall ist, ist es vorzuziehen, einen bedeutende Möglichkeit des seitlichen Spielraums des Korpus 14 in der Einfassung vorzusehen. Beispielsweise liegt die Abmessung der Einfassung senkrecht zur Hauptachse 7 zwischen dem 1,3 bis 1,5-fachen der größten Abmessung über alles des Korpus 14 in derselben Richtung.
Der Korpus 14 umfaßt hier mehrere Zellen 16, die vom Äußeren des Korpus 14 abgeschlossen und isoliert sind. Jede Zelle schließt ein Fluid ein, das hier ein Gas ist, das im Ruhezustand der Prothese einen Druck hat, der über dem Druck des Fluids 12 der Einfassung liegt. Diese Zellen 16 verändern das Verhalten des Korpus 14 bei der Kompression, insbesondere, indem sie lokal seine Kompressibilität verringern. Die Zellen können miteinander kommunizierend verbunden sein oder nicht.
Die Ellipsoidform des Korpus 14 ist besonders vorteilhaft, da sie es gestattet, dem Korpus ein großes Volumen und eine große Kontaktfläche mit dem Fluid 12 der Einfassung zu verleihen und ihm gleichzeitig eine geringe Abmessung h zu geben und große Relativbewegungen der Platten in der Kompression genauso wie in der Biegung zu gestatten.
Die Variante der 3 und 4 umfaßt ein Kissen vergleichbar demjenigen in den 1 und 2.
Selbstverständlich können an der Erfindung zahlreiche Veränderungen vorgenommen werden, ohne deren Rahmen zu verlassen.
Der Korpus 14 kann an einer der Platten 4 befestigt werden, wobei die Prothese dafür eingerichtet ist, daß die andere Platte 4 nicht mit dem Korpus 14 in Kontakt kommen kann.
Der Korpus 14 kann verschiedene Formen haben, beispielsweise eine sphärische Form.
Der Faltenbalg kann im Schnitt eine elliptische Form haben.
Das Fluid 12 kann eine Flüssigkeit sein.
In diesem Fall können die Flüssigkeit sowie das Material des Korpus 14 so gewählt werden, daß die Flüssigkeit dieses Material nicht benetzt obwohl es mit ihm in Kontakt kommen kann. Eine solche Eigenschaft erfordert es, daß eine bestimmte Energie aufzubringen ist, um diesen Kontakt herzustellen, wobei diese Energie zurückgegeben wird, wenn deren Bereitstellung aufhört. Diese Federwirkung ist um so größer, je poröser der Korpus ist. Wenn die Poren lange Netze bilden, erzeugt die Energiedissipation, die bei der Zirkulation der in die Poren eintretenden oder aus ihnen austretenden Flüssigkeit auftritt, einen Dämpfungseffekt, der zusammen mit der Federwirkung eine Hystereseform der Kurve bewirkt, die die Intensität der von der Prothese erfahrenen Kompression in Abhängigkeit von der Veränderung des Abstands d darstellt.

Claims

Bandscheibenprothese, die zwei Platten (4) und ein Kissen (8) umfaßt, das zwischen den Platten sitzt und eine mit einem Fluid (12) gefüllte Einfassung und einen kompressiblen Korpus (14) aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der Korpus (14) so eingerichtet ist, daß er eine Position einnehmen kann, in der er mit höchstens einer der Platten (4) in Kontakt ist.
Prothese nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Korpus (14) so eingerichtet ist, daß er die besagte Position einnimmt, wenn die Prothese einer Kompression ausgesetzt ist, die versucht die Platten (4) einander anzunähern.
Prothese nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kompression eine Stärke von weniger als oder gleich 5000 N hat.
Prothese nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Korpus (14) so eingerichtet ist, daß er die besagte Position einnehmen kann, wenn die Prothese nicht beaufschlagt wird.
Prothese nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Korpus (14) in das Fluid (12) eingetaucht ist.
Prothese nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Korpus (14) in Bezug auf jede der Platten (4) beweglich ist.
Prothese nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Fluid (12) kompressibel ist.
Prothese nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Fluid (12) einen Widerstand gegen die Kompression hat, der geringer ist als der des Korpus (14).
Prothese nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Korpus (14) wenigstens eine Zelle (16) hat, die vom Korpusäußeren isoliert ist.
Prothese nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Zelle (16) mit einer zweiten Flüssigkeit gefüllt ist.
Prothese nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Flüssigkeit einen Druck hat, der, wenn die Prothese nicht beaufschlagt wird, größer oder gleich demjenigen des Fluids (12) der Einfassung ist.