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DE4038082A1 - Wirbelverbindungsanordnung - Google Patents

Wirbelverbindungsanordnung

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DE4038082A1
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Description

Die Erfindung betrifft eine Wirbelverbindungsanordnung gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.
Wenn beispielsweise einer der Brustwirbel oder Lumbal­ wirbel verletzt wird, wird der verletzte Wirbel ent­ fernt und ein Wirbeltransplantat oder ein künstlicher Wirbel implantiert. Für die chirurgische Operation wird ein Wirbelverbindungselement verwendet, um den oberen und den unteren Wirbelkörper miteinander zu verbinden. Ein derartiges Wirbelverbindungselement muß folgende Forderungen erfüllen:
  • 1) seine Dicke muß gering sein,
  • 2) die Schrauben, welche das Verbindungselement mit den Wirbeln verbindet, dürfen sich nicht lockern,
  • 3) das Verbindungselement muß in enge Berührung mit dem Wirbel kommen und
  • 4) das Verbindungselement muß durch eine einfache chirurgische Operation implantierbar sein.
Es gibt jedoch derzeit kein Wirbelverbindungselement, das alle diese Forderungen erfüllt. Insbesondere erfor­ dern die bekannten Wirbelverbindungselemente eine hohe Sorgfalt und Geschicklichkeit des Chirurgen. Dabei führt die lange Operationsdauer zur Ermüdung und Bela­ stung des Chirurgen und des Patienten.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Wirbel­ verbindungsplatte anzugeben, die auf einfache Weise einen oberen und einen unteren Wirbel miteinander ver­ binden kann und die darüber hinaus eine solide Verbin­ dung und einen hohen Torsionswiderstand liefert.
Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst. Demnach umfaßt die erfindungsgemäße Wirbelverbindungsanordnung eine Wirbelverbin­ dungsplatte, die an ihren beiden Enden mit Gewindeboh­ rungen versehene Wirbelverbindungsabschnitte zur Ver­ bindung mit den jeweiligen Wirbelkörpern hat, sowie Be­ festigungsschrauben mit jeweils einem Eingriffsschrau­ benabschnitt, der in die zugehörige Gewindebohrung der Wirbelverbindungsplatte eingreift, und einem Gegen­ druckschraubenabschnitt, der in den Wirbelkörper einge­ schraubt wird. Dabei haben die Gegendruckschraubenab­ schnitte eine größere Gewindesteigung oder Ganghöhe als die Eingriffsschraubenabschnitte. So können die Ein­ griffsschraubenabschnitte ein Feingewinde aufweisen. Ferner können die Gegendruckschraubenabschnitte ein Trapezgewinde oder ein Rechteckgewinde aufweisen.
Aufgrund des Unterschiedes in der Ganghöhe und der Ge­ windeform zwischen dem Eingriffsschraubenabschnitt und dem Gegendruckschraubenabschnitt bewirkt eine Drehung der Befestigungsschraube beim Eindrehen des Gegendruck­ schraubenabschnittes in den Wirbelkörper bzw. des Ein­ griffsschraubenabschnittes in die entsprechende Gewind­ ebohrung des Wirbelverbindungsabschnittes, daß der Ge­ gendruckschraubenabschnitt um eine größere Strecke be­ wegt wird als der Eingriffsschraubenabschnitt. Dies führt zu einer starren Verbindung zwischen der Wirbel­ verbindungsplatte und dem Wirbelkörper. Die Wirbelver­ bindungsplatte hat einen hohen Widerstand gegen eine Torsionsverformung.
Die Erfindung betrifft ferner eine Wirbelverbindungs­ platte, die Wirbelverbindungsabschnitte zur Verbindung mit den Wirbelkörpern und einen Zwischenabschnitt hat, der die beiden Wirbelverbindungabschnitte miteinander verbindet, wobei diese Gewindebohrungen haben, in wel­ che Befestigungsschrauben eingedreht werden können.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der folgenden Be­ schreibung, welche in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen die Erfindung anhand eines Ausführungsbei­ spieles erläutert. Es zeigen:
Fig. 1A eine Draufsicht auf eine Wirbelver­ bindungsplatte gemäß der vorliegen­ den Erfindung,
Fig. 1B einen Schnitt entlang der Linie B-B in Fig. 1A,
Fig. 1C einen Schnitt entlang der Linie C-C in Fig. 1A,
Fig. 1D einen Schnitt entlang der Linie D-D in Fig. 1A,
Fig. 2A eine schematische Seitenansicht einer erfindungsgemäß verwendeten Stellschraube,
Fig. 2B eine vergrößerte Teilansicht eines Gegendruckgewindeabschnittes der in Fig. 2A dargestellten Stellschrau­ be,
Fig. 2C eine Draufsicht auf die in Fig. 2A dargestellte Stellschraube,
Fig. 2D eine weitere vergrößerte Teilansicht eines Gegendruckgewindeabschnittes mit einem Trapezgewinde bei einer in Fig. 2A dargestellten Stellschrau­ be,
Fig. 2E eine weitere vergrößerte Teilansicht eines Gegendruckgewindeabschnittes mit einem Rechteckgewinde bei einer in Fig. 2A dargestellten Stell­ schraube,
Fig. 3 eine Seitenansicht einer eingesetz­ ten erfindungsgemäßen Wirbelverbin­ dungsplatte und
Fig. 4 eine Draufsicht auf eine weitere Ausführungsform einer erfindungsge­ mäßen Verbindungsplatte.
Die in der Fig. 1 dargestellte allgemein mit 10 be­ zeichnete Wirbelverbindungsplatte besteht aus einer flachen Platte, die bezüglich ihrer Mittellinie symme­ trisch ausgebildet ist. Die längliche Wirbelverbin­ dungsplatte 10 umfaßt an ihren Längsenden Wirbelverbin­ dungsabschnitte 11, die eine im wesentlichen rechtec­ kige Form mit abgerundeten Enden haben und die durch einen schmaleren Mittel- oder Verbindungsabschnitt 11a miteinander verbunden sind, dessen Breite gegenüber den Wirbelverbindungsabschnitten 11 reduziert ist. Die Wir­ belverbindungsabschnitte 11 sind an ihrer Rückseite mit verdickten Abschnitten 12 versehen, die einstückig mit den Wirbelverbindungabschnitten ausgebildet sind und spitze Verbindungsdorne 13 tragen.
Jeder der Wirbelverbindungsabschnitte 11 hat zwei Ge­ windebohrungen 14 und 15, die innerhalb des rechtec­ kigen Wirbelverbindungsabschnittes jeweils diagonal zueinander angeordnet sind. Die Gewindebohrungen 14 und 15 sind bezüglich der Achsen O-O und O′-O′ einwärts ge­ neigt, die sich in einer Richtung senkrecht zur Ebene der Wirbelverbindungsplatte 10 erstrecken, wie dies in den Fig. 1B bzw 1D dargestellt ist. Bei der darge­ stellten Ausführungsform beträgt der Neigungswinkel etwa 10°. Die Ganghöhe des Gewindes der Gewindebohrun­ gen 14 und 15 wird P2 bezeichnet und beträgt beispiels­ weise 1,5 mm (p1,5).
Die Stellschrauben 20, die in die zugehörigen Gewind­ ebohrungen 14 und 15 eingedreht werden können, haben Gewindeköpfe 21 und Gegendruckgewindeabschnitte 22, deren Durchmesser jeweils kleiner ist als der der Ge­ windeköpfe 21. Die Gewindeköpfe 21 haben vorzugsweise ein Feingewinde. Das Gewinde der Gewindeköpfe 21 hat eine Ganghöhe P2 (beispielsweise p1,5) die gleich der der Gewinde in den Bohrungen 14 und 15 ist, so daß die Gewindeköpfe 21 in die zugehörigen Gewindebohrungen 14 und 15 eingeschraubt werden können. Auf der anderen Seite ist die Ganghöhe P1 der Gewinde der Gegendruckge­ windeabschnitte 22 größer als P2 (P1<P2). Beispielswei­ se beträgt P1 1,75 mm (p1,75) in dem dargestellten Aus­ führungsbeispiel. Wie man in der Fig. 2B erkennt, be­ stehen die Gegendruckgewindeabschnitte 22 aus festen Schraubenschäften für medizinische Instrumente und sind so geformt, daß sie einen hohen Auszugswiderstand besitzen.
Sie können auch ein Trapezgewinde 22a haben, wie es in Fig. 2D dargestellt ist. Bei der in der Fig. 2E dar­ gestellten Ausführungsform hat der Gegendruckgewindeab schnitt ein Rechteckgewinde 22b.
Jeder der Gewindeköpfe 21 hat eine hexagonale offene Vertiefung 23 (Fig. 2C), in die ein hexagonaler Inbus­ schlüssel eingreifen kann.
Die Wirbelverbindungsplatte 10 und die Stellschrauben 20 können beispielsweise aus einer Titanlegierung be­ stehen. In einem anderen Ausführungsbeispiel bestehen die Wirbelverbindungsplatte 10 und die Stellschrauben 20 aus Titan und rostfreiem Stahl. Wenn erforderlich, können die Oberflächen der Wirbelverbindungsplatte 10 und der Stellschrauben 20 mit einem biokompatiblen Ma­ terial wie beispielsweise Aluminiumoxyd oder Zirkondi­ oxyd beschichtet sein.
Die Wirbelverbindungsplatte wird in der Weise verwen­ det, wie dies in Fig. 3 dargestellt ist.
Nachdem ein verletzter oder beschädigter Abschnitt der Wirbelsäule oder Wirbel entfernt wurde, wird ein künst­ licher Knochen oder ein transplantierter Knochen 30 an dessen Stelle eingesetzt, so daß die Wirbelverbindungs­ abschnitte 11 der Wirbelverbindungsplatte 10 an dem oberhalb und an dem unterhalb des künstlichen Knochens 30 anliegenden Wirbelkörper 31 liegen. In diesem Zu­ stand werden die Wirbelverbindungsabschnitte 11 der Wirbelverbindungsplatte 10 leicht an die Wirbelkörper angeschlagen, um die Dorne 13 in den oberen und den un­ teren Wirbelkörper 31 einzutreiben. Auf diese Weise wird die Wirbelverbindungsplatte 10 provisorisch mit den Wirbelkörpern 31 verbunden. Anschließen werden die Stellschrauben 20 in die Gewindebohrungen 14 und 15 eingeschraubt und mit einem nicht dargestellten Inbus­ schlüssel festgezogen, der in die Ausnehmungen 23 der Schraubenköpfe 21 eingesteckt wird. Auf diese Weise werden die Gegendruckgewindeabschnitte 22 der Stell­ schrauben 20 in die Wirbelkörper 31 eingedreht, wobei die Gewindeabschnitte der Gewindeköpfe 21 in die Ge­ windebohrungen 14 und 15 der Wirbelverbindungsplatte 10 eingeschraubt werden. Da die lineare Verschiebung des Gegendruckgewindeabschnittes 22 pro Winkeleinheit des Drehwinkels der Stellschraube 20 größer ist als die li­ neare Verschiebung des Gewindekopfes 21 aufgrund des Unterschiedes in der Ganghöhe der beiden Gewinde, be­ wirkt eine weitere Drehung der Stellschrauben 20, daß die Wirbelverbindungsplatte 10 fest und starr mit den Wirbelkörpern 31 verbunden, d. h. gegen die Wirbelkörper 31 gespannt wird.
Infolgedessen wird der eingepflanzte Knochen 30 fest und starr mit dem oberen und dem unteren Wirbelkörper 31 verbunden, da die Wirbelverbindungsplatte 10 mit den Wirbelkörpern 31 verbunden ist.
Die Neigung der Gewindebohrungen 14 und 15 verhindert, daß die Stellschrauben 20 zu nahe an das Rückenmark 32 gelangen, daß innerhalb der Wirbelkörper 31 verläuft. Der Neigungswinkel der Gewindebohrungen 14 und 15 hängt von Faktoren wie beispielsweise der Form der Wirbelver­ bindungsplatte 10 und ihrer Wirbelverbindungsabschnitte 11 und/oder der Lage der Gewindebohrungen 14 und 15 ab.
Die Verbindung der Wirbelverbindungsplatte mit den Wir­ belkörpern kann einfach und schnell durch eine Drehung der Stellschrauben 20 mit Hilfe eines Inbusschlüssels erfolgen, der in die hexagonalen Vertiefungen 23 der Gewindeköpfe 21 der Stellschrauben 20 eingesteckt wer­ den kann. Dadurch wird die Operation erleichtert und beschleunigt. Die Querschnittsform der Wirbelverbin­ dungsplatte 10, die üblicherweise eine flache Platte ist, ist so gewählt, daß die Wirbelverbindungsplatte einer Verformung wie beispielsweise einer Torsionsver­ formung widerstehen kann, so daß die Wirbelverbindungs­ platte durch eine Bewegung der Wirbelsäule nicht ver­ formt wird.
Fig. 4 zeigt eine weitere Ausführungsform einer erfin­ dungsgemäßen Wirbelverbindungsplatte. Die Wirbelverbin­ dungsplatte 40 gemäß dieser Ausführungsform ist an ihren Längsenden mit Wirbelverbindungsabschnitten 41 versehen, die abgerundete Ecken haben und die durch einen Zwischenabschnitt 41a miteinander verbunden sind, dessen Breite mit der der Wirbelverbindungsabschnitte 41 übereinstimmt. Jeder Wirbelverbindungsabschnitt 41 hat zwei Gewindebohrungen 44 und 45, die im wesentli­ chen diagonal beabstandet innerhalb des Wirbelverbin­ dungsabschnittes 41 angeordnet sind, wobei die Anord­ nung in den beiden Wirbelverbindungsabschnitten entlang den entgegengesetzten Diagonalen erfolgt. Der übrige Aufbau der Wirbelverbindungsplatte stimmt mit jenem der in der Fig. 1A dargestellten Ausführungsform überein.
Zusammenfassend läßt sich also feststellen, daß bei der erfindungsgemäßen Lösung eine Wirbelverbindungsplatte an ihren Längsenden Wirbelverbindungsabschnitte mit Ge­ windebohrungen hat, in welche Stellschrauben einge­ schraubt werden können. Jede Stellschraube hat einen Eingriffsschraubenabschnitt (Gewindekopf), der in die zugehörige Gewindebohrung der Wirbelverbindungsplatte eingreift, und einen Gegendruckschraubenabschnitt (Gegendruckgewindeabschnitt), der in den zugehörigen Wirbelkörper eingeschraubt wird. Die Ganghöhe des Gewindes des Gegendruckschraubenabschnittes, das ein Trapezgewinde oder Rechteckgewinde sein kann, ist von der Ganghöhe des Eingriffsschraubenabschnittes verschieden. Aufgrund des Unterschiedes in der Ganghöhe kann die Wirbelverbindungsplatte fest gegen die Wirbelkörper gespannt werden. Da ferner das Anschrauben der Wirbelverbindungsplatte an den Wirbelkörpern durch einfache Drehung der Stellschrauben um ihren Mittelachsen erreicht werden kann, wird die Operation vereinfacht.

Claims (20)

1. Wirbelverbindungsanordnung, gekennzeichnet durch eine Wirbelverbindungsplatte (10; 40), die an ihren Enden Wirbelverbindungsabschnitte (11; 41) zur Verbindung mit dem jeweiligen Wirbelkörper (31) hat, wobei in den Wirbelverbindungsabschnitten (11; 41) Gewindebohrungen (14, 15; 44, 45) ausgebildet sind, und Stellschrauben (20) mit jeweils einem zum Eingriff in eine Gewindebohrung (14, 15; 44, 45) bestimmten Eingriffsabschnitt (21) und einem Gegen­ druckschraubenabschnitt (22) mit einer gegenüber der Gewindeganghöhe (P2) des Eingriffsabschnittes (21) größeren Gewindeganghöhe (P1).
2. Wirbelverbindungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gewindebohrungen (14, 15; 44, 45) bezüglich einer senkrecht zur Ebene der Wirbelverbindungsplatte verlaufenden Richtung (O-O) geneigt sind, um zu verhindern, daß die Stell­ schrauben (20) beim Eindrehen in die Wirbelkörper (31) mit dem innerhalb der Wirbelkörper (31) ver­ laufenden Nervenstrang (32) kollidieren.
3. Wirbelverbindungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Wirbelverbindungsplatte (10; 40) einen Mittelabschnitt (11a; 41a) umfaßt, der die Wirbelverbindungsabschnitte (11; 41) mit­ einander verbindet.
4. Wirbelverbindungsanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Mittelabschnitt (41a) die­ selbe Breite wie die Wirbelverbindungsabschnitte hat.
5. Wirbelverbindungsanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Breite des Mittelabschnit­ tes (11a) geringer als die Breite der Wirbelverbin­ dungsabschnitte (11) ist.
6. Wirbelverbindungsanordnung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Wirbelver­ bindungsabschnitte (11) dicker als der Zwischenab­ schnitt (11a) sind.
7. Wirbelverbindungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß an den Wirbelverbindungsabschnitten (11) zum Eindringen in die Wirbelkörper (31) bestimmte spitze Fortsätze (13) ausgebildet sind.
8. Wirbelverbindungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Wirbelver­ bindungsabschnitte (11; 41) eine in der Draufsicht im wesentlichen rechteckige Gestalt haben.
9. Wirbelverbindungsanordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Wirbelverbindungsab­ schnitt (11; 41) zwei innerhalb des Rechtecks dia­ gonal angeordnete Gewindebohrungen (14, 15; 44, 45) hat.
10. Wirbelverbindungsanordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Gewindebohrungen (14, 15) jedes Wirbelverbindungsabschnittes (11) in verschiedene Richtungen bezüglich einer zur Ebene der Wirbelverbindungsplatte (10) senkrechten Achse geneigt sind.
11. Wirbelverbindungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Wirbel­ verbindungsabschnitt (11; 41) eine Vielzahl von Ge­ windebohrungen (14, 15; 44, 45) hat.
12. Wirbelverbindungsanordnung nach Anspruch 11, da­ durch gekennzeichnet, daß die Gewindebohrungen (14, 15; 44, 45) jedes Wirbelverbindungsabschnittes (11; 41) in unterschiedliche Richtung bezüglich einer senkrecht zur Ebene der Wirbelverbindungsplatte (10; 40) gerichteten Achse geneigt sind.
13. Wirbelverbindungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Ein­ griffsabschnitte (21) der Stellschrauben (20) ein Feingewinde und die Gegendruckschraubenabschnitte (22) jeweils eine Trapezgewinde (22a) haben.
14. Wirbelverbindungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Ein­ griffsabschnitte (21) der Stellschrauben (20) ein Feingewinde und die Gegendruckschraubenabschnitte (22) ein Rechteckgewinde (22b) haben.
15. Wirbelverbindungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Wirbel­ verbindungsplatte (10; 40) mit einem biokompatiblen Material beschichtet ist.
16. Wirbelverbindungsplatte gekennzeichnet durch Wir­ belverbindungsabschnitte (11; 41), die zur Verbin­ dung mit zugehörigen Wirbelkörpern (31) bestimmt sind, und einen Mittelabschnitt (11a; 41a), der die Wirbelverbindungsabschnitte (11; 41) miteinander verbindet, wobei letztere Gewindebohrungen (14, 15; 44, 45) haben, in welche Stellschrauben (20) ein­ schraubbar sind.
17. Wirbelverbindungsplatte nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß der Zwischenabschnitt (11a) schmaler als die Wirbelverbindungsabschnitte (11) ist.
18. Wirbelverbindungsplatte nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Wirbelverbindungs­ abschnitte (11; 41) dicker als der Zwischenab­ schnitt (11a; 41a) sind.
19. Wirbelverbindungsplatte nach einem der Ansprüche 16 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß an den Wirbel­ verbindungsabschnitten (11; 41) zum Eindringen in die miteinander zu verbindenden Wirbelkörper (31) bestimmte scharfe Fortsätze (13) ausgebildet sind.
20. Stellschraube gekennzeichnet durch einen Eingriffs­ gewindeabschnitt (21) und einen Gegendruckgewinde­ abschnitt (22), dessen Ganghöhe (P1) größer als die Ganghöhe der (P2) des Eingriffsgewindeabschnittes (21) ist.
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