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DE10027988A1 - Gerät zur stereotaktisch geführten perkutanen Implantation der Längsverbindung der polyaxialen Pedikelschrauben - Google Patents

Gerät zur stereotaktisch geführten perkutanen Implantation der Längsverbindung der polyaxialen Pedikelschrauben

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DE10027988A1
DE10027988A1 DE2000127988 DE10027988A DE10027988A1 DE 10027988 A1 DE10027988 A1 DE 10027988A1 DE 2000127988 DE2000127988 DE 2000127988 DE 10027988 A DE10027988 A DE 10027988A DE 10027988 A1 DE10027988 A1 DE 10027988A1
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Abstract

Die offene transpedikuläre Instrumentierung der Wirbelsäule und die perkutane Schraubenplazierung sind etablierte Operationsmethoden. Doch wurde noch kein Weg einer komplett perkutanen Implantation der Pedikelschrauben und derer Längsverbindung beschrieben. DOLLAR A Er hätte ein geringeres intraoperatives Muskeltrauma, kleineren Blutverlust und eine kürzere Operationszeit zur Folge. DOLLAR A Das Wirkungsprinzip des Gerätes entspricht den Prinzipien eines gleichschenkligen Dreiecks. Es besitzt einen Umkreis, der dessen Ecken schneidet, ähnlich wie die sagittale Krümmung der Lendenwirbelsäule die Eintrittspunkte der zwei Pedikelschrauben durchläuft. Eine Schraubenlängsverbindung gleicht einem Kreisbogen mit einem definierbaren Radius und Mittelpunkt. DOLLAR A Die perkutan auf den Schraubenköpfen sitzenden gleichlangen Kanülen sind zu einer Dreieckverbindung geschlossen, um die der vorgebogene Stab bewegt und perkutan in die Schraubenköpfe hineingeschwenkt wird. DOLLAR A Anwendungsgebiet DOLLAR A Das Instrument setzt an der Basis der Wirbelsäulenchirurgie ein. Viele Indikationen für eine dorsale Zuggurtung ohne Notwendigkeit einer Spinalkanalinzision könnten dadurch ersetzt werden.

Description

Der aktuelle Stand der Technik
Die offene transpedikuläre Instrumentierung der Wirbelsäule ist eine bereits seit Jahrzehnten etablierte Operationsmethode (2-19, 21-28, 32, 34-37, 40-41, 44-47, 49-­ 55, 57-60). Die rasche Entwicklung der wirbelsäulenspezifischen Operationstechnik, der Zugangswege sowie die in den letzten Jahren geradezu explosionsartig gestiegene Zahl der Implantate machen es zwingend erforderlich, auch nach neuen Ideen zu suchen. Die von allen Seiten geförderte chirurgische minimalinvasive Behandlungsphilosophie wird es in der Zukunft verbieten, die häufig nur zur Unterstützung der endgültigen ventralen Instrumentation durchgeführte dorsale Stabilisierung im Sinne einer dorsalen Zuggurtung mittels der herkömmlichen Muskel- und Bandapparat zerstörenden Zugangsweise durchzuführen. Während die die Bauchmuskulatur schonenden allgemeinchirurgischen endoskopischen Zugänge bereits auf breite Zustimmung gestoßen sind und mit großem Können durchgeführt werden, wurden noch keine etablierten Methoden beschrieben, die eine komplette perkutane Implantation der Pedikelschrauben und der Längsträger standardisieren und optimal ermöglichen. Die perkutane Schraubenplazierung ist dagegen seit der Einführung 1984 (1, 20, 29, 30-31, 33 38-39, 42-44, 48, 56) eine anerkannte Methode, die jedoch per definitionem eine externe Verbindung der perkutan implantierten Schrauben zum Ziel hat. Sie hatte längst den Eingang in den klinischen Alltag gefunden, konnte sich dennoch nicht weit verbreiten, da sich die Handhabung der extrakorporalen Montage als recht problematisch erwiesen hat. Die Befürworter dieser Technik hatten allerdings diverse Verfahren entwickelt, die eine anatomisch belegbare und standardisiert sichere Plazierung der Pedikelschrauben ermöglichen (29-30, 39, 43-44, 48, 56). Die Fehlplazierungsrate wurde dadurch minimalisiert und gleicht einer offenen Schraubenimplantation.
Bei der bereits seit mehreren Jahren beschriebenen Methodik der perkutanen Schraubenimplantation war es bis dato offensichtlich nicht möglich, die Schraubenköpfe im gleichen (perkutanen) Arbeitsgang mit den Stäben zu verbinden. Erst eine rein perkutane vollständige Wirbelsäuleninstrumentation einschließlich Montage der schraubenverbindenden Längsträger würde einen weiteren Schritt auf dem Gebiet der Minimalisierung des iatrogenen Traumas bedeuten. Dieses Problem wird durch die im Patentanspruch aufgeführten Geräteeigenschaften gelöst.
Das Wirkungsprinzip des Gerätes leitet sich aus den einfachen geometrischen Prinzipien ab (Zeichnung 1, 2). Jedes Dreieck hat einen Umkreis, dessen Mittelpunkt innerhalb dieses Dreiecks liegt und alle 3 Ecken schneidet. Der Mittelpunkt des Umkreises ist der Schnittpunkt der Mittelsenkrechten. In einem gleichschenkligen Dreieck liegt der Mittelpunkt des Umkreises in der Symmetrieachse des Dreiecks (45). Die sagittale Krümmung der Lendenwirbelsäule beschreibt einen Kreis, bzw. ein Oval. Gemessen an den Eintrittspunkten der zwei Pedikelschrauben eines oder mehrerer Bewegungssegmente, werden diese durch den Kreis geschnitten (Zeichnung 2, 3). Somit ist der ein Schraubenpaar verbindende Stab geometrisch gesehen bei vorgegebener Krümmung ein Kreisbogen mit einem definierbaren Radius und Mittelpunkt.
Die perkutan auf den Schraubenköpfen sitzenden Kanülen sind gleich lang. Durch eine Brücke werden sie zu einer Verbindung geschlossen, die geometrisch betrachtet einem gleichschenkligen Dreieck entspricht. Dieses Dreieck und der Umkreis besitzen somit den gleichen Mittelpunkt, um den auf einem Schwenkstab sitzender und die Pedikelschrauben zu verbindender Längsträger gegebenenfalls bewegt werden kann (im Kreis an einem festen Arm) (Zeichnung 3). Eine vorgegebene Längsträgerkrümmung ist daher die Voraussetzung für eine derartige Implantation. Diese muss industriell gewährleistet sein, und beträgt etwa 18 cm. Folgt die Krümmung (Radius) der Wirbelsäule einem Kreis nicht, ist die Dreieckkonstruktion alleine durch eine entsprechende Schraubenpositionierung und Ankippung der beweglichen polyaxialen Schraubenköpfe zur Aufnahme des kreisförmig vorgebogenen Stabes möglich.
Das Prinzip der gänzlich perkutanen Wirbelsäuleninstrumentierung stützt sich auf die bereits im Vorfeld erarbeiteten Techniken der perkutanen Schraubenimplantation (1, 20, 29, 30-31, 33 38-39, 42-44, 48, 56) Nach Erfassung der Pedikeleintrittspforte unter dem C-Bogen oder aber unterstützt mit der spinalen Navigation, beginnt die perkutane Instrumentation des Pedikels mit einem Kirschnerdraht. Danach folgt der eigentliche Hautschnitt - jeweils etwa 18 mm pro 1 Schraube. Über den im Pedikel liegenden Kirschnerdraht werden sukzessive Dehnungskanülen bis zum Erreichen eines entsprechend weiten Arbeitskanals eingebracht. Dieser wird mit einer Platzhaltekanüle festgehalten, die wiederum auch mit einem Fixierarm optional gehalten werden kann. Diese Kanüle ist bereits ein Teil des Stabeinführsystems, später "Karussell" genannt. Der Pedikel wird nun entweder mit dem üblichen lumenhaltigen Bohrer aufgebohrt und dann nach Entfernung des Kirschnerdrahtes mit einer standardmäßigen polyaxialen Schraube versehen. Dieser Vorgang wäre auch nach vorausgegangenem Gewindeschneiden (kanülierter Gewindeschneider) möglich. Über den Kirschnerdraht wird ebenso eine kanülierte polyaxiale Pedikelschraube eingeführt. Die erste Option ermöglicht die Benutzung der Standardimplantate, jedoch mit der Gefahr den Schraubenkanal durch eine unkontrollierte Verschiebung der Arbeitskanüle zu verlieren. Die zweite Möglichkeit bedarf der Spezialimplantate (perforierte polyaxiale Schrauben), jedoch in Kombination mit der spinalen Navigation bietet sie eine relevant kürzere Durchleuchtungszeit. Eine Durchleuchtung ist nur am Anfang zur Positionierung des Kirschnerdrahtes notwendig. Liegt dieser korrekt, erfolgen weitere Schritte ohne Notwendigkeit einer ausgiebigen Röntgenkontrolle.
Wünschenswert ist eine leicht (5-10 Grad) konvergierende oder aber weitgehend parallele Positionierung der einseitigen Schraubenpaare.
Die Schraube wird durch die Arbeitskanüle eingebracht, wobei der Schraubenkopf mit einem Instrument (Zeichnung 4) festgehalten und positioniert wird. Das Instrument wird in der Arbeitskanüle durch eine in seiner Wand eingefrästen Führung eingebracht, so dass das Übereinanderliegen der seitlichen Schraubenöffnung und der auf dem Schraubenkopf sitzenden Kanüle, die ebenso im Bereich des Schraubenkopfes eine seitliche Öffnung besitzt, gewährleistet ist. Diese Vorgänge werden einseitig an der oberen und unteren Schraube durchgeführt. Auf die nach außen (extrakutan) hin verlängerten Implantate wird das eigentliche Stabeinführinstrument aufgesetzt (Zeichnung 5).
Das eigentliche Instrument besteht aus zwei Aufsätzen, die auf die Arbeitskanülen aufgesteckt werden. Sie sind mit der Brücke verbunden, auf welcher der bewegliche Arm fixiert ist (Zeichnung 5). Da der interpedikuläre Abstand nicht konstant ist, ist auch eine stufenlose Verstellung und Arretierung des Kanülenabstandes notwendig. Bei Veränderung des interpedikulären Abstandes ändert sich aber auch der Winkel der Kanülen zueinander, da die Ausrichtung der frei beweglichen Schraubenköpfe der Krümmung des festgelegten Radius des Längsträgers zwangsläufig folgen muss. Damit das geometrische Prinzip eines gleichschenkligen Dreiecks im Umkreis greift, müssen die auf den Schraubenköpfen sitzenden Arbeitskanülen samt der Aufsätzen bewegbar bzw. kippbar sein. Durch ein Zahnradprinzip sind die auf den Schraubenkanülen steckenden Aufsätze verbunden, was ihre gleichmäßige Ankippung bei Abstand- und Winkelveränderung der Schraubenköpfe bedingt und der Erhaltung der geometrischen Grundsätze des gleichschenkligen Dreiecks dient.
Sitzt das Karussell auf den Pedikelschrauben, wird der vorgebogene Stab perkutan in die Schraubenköpfe über den beweglichen Arm hineingeschwenkt und mit der Innenmutter leicht fixiert.
Zur Verringerung des Gewebswiederstandes am Stabanfang muss diese entsprechend angespitzt sein.
Damit eine derartige Instrumentation durchgeführt werden kann, sind vier Hautinzisionen von etwa 18 mm Länge zur Einbringung der Pedikelschrauben, zwei Inzisionen von der Länge etwa 6-7 mm zur perkutanen Implantation der Längsträger nötig. Eine Fasciennaht ist bei dem Hautverschluss nicht zwingend erforderlich.
Das Gerät lässt sich mit geringfügigen Veränderungen an jede derzeit erhältliche polyaxiale Pedikelschraube/Schraubensystem anwenden.
Vorteile
Erst eine rein perkutane vollständige Stabilisierung einschließlich Montage der schraubenverbindenden Längsträger würde einen weiteren Schritt auf dem Gebiet der Minimalisierung des iatrogenen Traumas bei einer einfachen dorsalen Wirbelsäuleninstrumentation bedeuten. Sie könnte die Vorzüge und manche Indikationen der offenen und der perkutanen Schraubenimplantation vereinigen und bei weiterer Entwicklung die Behandlungsphilosophie in einem bestimmten Grad verändern. Die Vorteile liegen auf der Hand: Das intraoperative Muskeltrauma ist wesentlich kleiner, da ein echtes Muskelablösen zur Freilegung der Wirbelsäule nicht mehr nötig ist, nach entsprechender Lernkurve bedeutend kürzere Operationszeit. Effekte wie zum Beispiel wesentlich kleinere postoperative Narbe oder auch höhere Akzeptanz durch die Patienten durch das wesentlich kleinere Ausmaß des Eingriffs sind medizinisch gesehen von kleinerer Bedeutung. Die von der periduralen endoskopischen Bandscheibenchirurgie bekannte schnellere postoperative Mobilisation der Patienten im Vergleich zu der klassischen, auch mikroskopischen Operationsmethode, kommen bei offenem Zugang zur Wirbelsäulenimplementierung und der um ein Mehrfaches größeren Zugangslänge hier um so deutlicher zum Tragen.
Es resultiert daraus ein zu vernachlässigender Blutverlust sowie ein minimales Muskeltrauma, da die Muskelfasern nicht durchtrennt sondern auseinandergedrängt werden. Die bloßliegenden Muskelfasern verschließen sofort den Zugangstunnel, Blutungen oder grobe Läsionen des Muskelgewebes sind eher eine Seltenheit. Die traumabedingten postoperativen Schmerzen werden dadurch wesentlich reduziert, die Mobilisation des Patienten erfolgt früher.
Mögliche Einsetzbarkeit
Das Instrument setzt an der Basis der transpedikulären Wirbelsäuleninstrumentation ein und ist demnach keine hochspezifische Entwicklung für besondere Fragestellungen in der Wirbelsäulenchirurgie. Auf diese Weise wäre die potentielle Einsetzbarkeit durch den ohnehin weiten Anwenderkreis entsprechend hoch. Theoretisch könnte man damit in der Zukunft die meisten Indikationen für eine dorsale Zuggurtung ohne Notwendigkeit einer Spinalkanalinzision vollkommen ersetzen, da mit den herkömmlichen Implantaten zuzüglich des o. g. Instrumentes eine einfache und viel schonendere Option der dorsalen Stabilisierung gewährleistet wäre.
Die Integration der zusätzlichen Schrauben (mehr als 2 Schrauben in einer Reihe) in das Instrument scheint auf jeden Fall möglich zu sein, bedarf jedoch einer präziseren Implantation der Schraubenlage in der mit dem Stab zu versorgenden Reihe. Die mittleren Schrauben müssen entsprechend tiefer zu liegen kommen; die primäre Verwendung der sog. Langkopfschrauben könnte von Vorteil sein. Damit wären auf diese Weise die leichteren Formen der Spondylolisthesen (Meyerding 1 bis 2) ohne eine nennenswerten Spinalkanalstenose schonend zu versorgen, vorausgesetzt, eine ventrale Abstützung folgt. Eine peridurale endoskopisch unterstützte Dyscektomie mit nachfolgendem Zwischenwirbelraumersatz sind beim rein dorsalen Zugang denkbar. Die Instrumentation der Brustwirbelsäule ist monosegmental bis bisegmental möglich. Zu bedenken ist jedoch eine etwas höhere Position der Schraubenköpfe, damit ein Konflikt des Längsträgers mit dem Wirbelsäulenabschnitt zwischen den Pedikelschrauben vermieden wird.
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Claims (3)

1. Gerät zur stereotaktisch geführten perkutanen Implantation der Längsverbindung der Pedikelschrauben, dadurch gekennzeichnet, dass durch Einhaltung der bestimmten geometrischen Prinzipien des gleichschenkligen Dreiecks in einem Umkreis mit gemeinsamen Mittelpunkt, die die Gerätekonstruktion charakterisieren, eine stereotaktisch geführte perkutane (geschlossene) Implantation des die polyaxialen Pedikelschrauben verbindenden Längsträgers ohne Notwendigkeit einer langstreckigen operativen Freilegung der Wirbelsäule möglich ist.
2. Das Gerät nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Gerät aus zwei gleich langen Armen, mit einer Querverbindung in einer Ebene zusammengeschlossen, zusammengesetzt ist, auf der ein schwenkbarer, zu einem Kreis von einem frei bestimmbaren Radius gebogener Arm, zur Aufnahme des ebenso kreisförmig gebogenen Längsträgers aufgesetzt ist, der perkutan eingeführt wird. Die Köpfe der zuvor perkutan in die Wirbelsäule eingebrachten polyaxialen Pedikelschrauben werden dabei in einer Ebene aufgerichtet und können bedingt durch die Gerätemerkmale entlang des Längsträgers bis zu einem Grad gleichmäßig zu- oder auseinander bewegt werden, wodurch eine Kompression und Distraktion der Wirbel erzielt wird.
3. Das Gerät nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass - bedingt durch die Gerätekonstruktion - die in einer Ebene erzwungene Position der Schraubenköpfe eine gleichzeitige perkutane Verbindung von mehr als einem Schraubenpaar ermöglicht.
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