DE60031855T2

DE60031855T2 - Osteosynthetische polyaxialverbindung

Info

Publication number: DE60031855T2
Application number: DE60031855T
Authority: DE
Inventors: Christian Baccelli; Frederic Conchy; Fabien Gauchet; Regis Le Couedic; Denis Pasquet; H. Pierre SAINT MARTIN; Michèle TURNER-DOMERGUE; Cecile Vienney
Original assignee: Stryker Spine SAS
Current assignee: Stryker Spine SAS
Priority date: 1999-07-22
Filing date: 2000-07-20
Publication date: 2007-09-06
Anticipated expiration: 2020-07-21
Also published as: ATE345090T1; WO2001006940A1; EP1198205A1; AU6846000A; JP2003505138A; EP1198205B1; DE1198205T1; DE60031855D1; JP4310531B2; FR2796545B1; ES2171366T1; KR20020035641A; FR2796545A1; US7316684B1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Osteosynthesesystem mit mehrachsiger Verbindung, insbesondere für die Wirbelsäule.
Im Rahmen der Wirbelsäulenchirurgie zum Beispiel, insbesondere bei einem posterioren Zugang, sieht sich der Arzt häufig mit dem Problem des Versatzes zwischen den Verankerungselementen sowie der Interferenz zwischen derartigen Elementen auf zwei benachbarten Wirbeln konfrontiert. Dieses Problem führt zu einer Verlängerung der Operationsdauer bzw. verhindert, dass der Arzt den gewünschten Eingriff unter den bestmöglichen Bedingungen durchführen kann. Die Ursache dieses Problems liegt darin, dass das Kupplungselement zwischen dem Verbindungsorgan der einzelnen Wirbel und dem Verankerungselement im Wirbel starr mit diesem Verankerungselement verbunden ist.
Das Dokument Nr. WO 97/02786 zeigt eine mehrachsige Verbindung zwischen den Elementen. Das Verankerungselement verfügt über einen halbkugelförmigen Kopf. Das Kupplungselement verfügt, außer den Mitteln zur Aufnahme des Verbindungselements der einzelnen Wirbel, in seinem unteren Teil über eine mit einem Spalt versehene Kammer zur Aufnahme des halbkugelförmigen Kopfes. Die äußere Oberfläche des Kupplungselements umfasst einen Kegel, der sich in Richtung des unteren Endes hin weitet. Ein Klemmring wird auf den oberen Teil des Kupplungselements gesteckt und sitzt somit auf dem konischen Teil. Vor dem Festziehen kann sich das Kupplungselement frei um das Verankerungselement drehen. Die Blockierung in der entsprechenden Position erfolgt beim Festziehen des Verbindungselements der einzelnen Wirbel. Letzteres drückt auf den Klemmring, der dadurch die Kammer des Verankerungselements zur Aufnahme des halbkugelförmigen Kopfes schließt.
Der komplexe Mechanismus zur Blockierung in der entsprechenden Position führt aufgrund der Vielzahl der Teile dazu, dass der Arzt zusätzliche Arbeitsschritte auszuführen hat, wodurch sich die Operationsdauer verlängert.
Ein Ziel dieser Erfindung ist, eine einfach einzusetzende mehrachsige Verbindung zu liefern, die mit einer geringeren Anzahl an Arbeitsgängen eingebracht werden kann.
Um dieses Ziel zu erreichen, ist mit der vorliegenden Erfindung ein Osteosynthesesystem nach Anspruch 1 vorgesehen.
Das erste verformbare Lager schließt sich um den Kopf. Dadurch wird die Anzahl der Teile verringert und die Einbringung der Vorrichtung vereinfacht. Vorteilhafterweise umfasst das erste Lager eine Kammer mit konkaver Oberfläche.
Vorteilhafterweise ergänzt die Kammer mit konkaver Oberfläche ganz oder teilweise die konvexe Oberfläche des Kopfs.
Vorteilhafterweise umfasst das erste Lager mindestens eine Aushöhlung zur teilweisen Aufnahme des Kopfs.
Vorteilhafterweise verfügt das Kupplungsteil über mindestens einen Spalt, der sich in das erste Lager erstreckt.
Auf diese Weise ist das erste Lager bei der Einführung des Kopfs und der Blockierung der Vorrichtung in der entsprechenden Position stärker verformbar. Vorteilhafterweise verfügt der Kopf über einen kugelförmigen Teil. Vorteilhafterweise verfügt das erste Lager über eine „U"-förmige Öffnung, die eine Achse umfasst sowie zwei Schenkel, die sich in einem Abstand und einander gegenüber erstrecken.
Vorteilhafterweise ist der Spalt im rechten Winkel zur Achse der „U"-förmigen Öffnung angeordnet.
Vorteilhafterweise haben die Schenkel der „U"-förmigen Öffnung ein Gewinde. Vorteilhafterweise umfassen die Festklemmmittel ein Blockierelement, das dafür eingerichtet ist, zwischen den Schenkeln der „U"-förmigen Öffnung in Eingriff zu kommen.
Vorteilhafterweise umfassen die Festklemmmittel ein Ringelement, das dafür eingerichtet ist, um die Schenkel der „U"-förmigen Öffnung herum zu sitzen.
Wird das Blockierelement festgezogen, verhindert das Ringelement dadurch, dass sich die Schenkel der „U"-förmigen Öffnung spreizen.
Vorteilhafterweise hat das Gewinde eine Fläche, die etwa senkrecht zur Achse des Gewindes ist und die in einer Eindringrichtung des Festklemmmittels am Kupplungsteil orientiert ist.
Durch das Festziehen kommt die etwa senkrecht zur Achse des Gewindes stehende Fläche des Blockierelements zur Auflage auf die der Schenkel der „U"-förmigen Öffnung. Die dadurch hervorgerufene Gegenkraft ist etwa parallel zur Achse des Gewindes, wodurch die radiale Gegenkraft minimiert wird, die ansonsten dazu führen würde, dass sich die Schenkel der „U"-förmigen Öffnung spreizen.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden außerdem nachstehend in der Beschreibung von drei bevorzugten Ausführungsarten aufgezeigt, die als Beispiel angeführt sind, auf die sich die Erfindung jedoch nicht beschränkt. Zu den Zeichnungen in der Anlage:
1 ist eine perspektivische Teilansicht des Systems nach einer ersten Ausführung;
2 ist eine perspektivische Explosionszeichnung des Systems aus 1;
3 ist eine Schnittansicht des Systems gemäß Ebene III-III der 1;
4 ist eine perspektivische Draufsicht auf das Kupplungsteil nach einer ersten Ausführung;
5 ist eine perspektivische Ansicht von unten des Kupplungsteils aus 4;
6 ist eine Schnittansicht des Kupplungsteils gemäß Ebene VI-VI der 4;
6a ist eine schematische Schnittansicht des Sägengewindes des Kupplungsteils der 4;
7 ist eine perspektivische Ansicht von unten des Kupplungsteils nach einer zweiten Ausführung; und
8 ist eine perspektivische Ansicht von unten des Kupplungsteils nach einer dritten Ausführung.
Es folgt die Beschreibung einer ersten Ausführungsart der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die 1 bis 6a.
Das Osteosynthesesystem umfasst mindestens zwei Elemente zur Verankerung 2 in den Wirbeln, Verbindungselemente 4, wie eine Stange, zwischen dem Verankerungselement 2 und den anderen (nicht dargestellten) Verankerungselementen des Osteosynthesesystems, ein Kupplungsteil 6, das sich an das Element 2 anpasst, und ein Blockierelement 8, das mit dem Kupplungsteil 6 kooperiert.
Das Element zur Wirbelverankerung 2, hier in Form einer Knochenschraube, umfasst einen zylindrischen Körper (10) mit kreisförmigem Durchmesser, der über ein Knochengewinde verfügt (nicht dargestellt). Das Element umfasst außerdem einen Kopf 12 mit einer konvexen Oberfläche 14, hier einer Rotationsfläche um die Achse der Schraube 16. Die konvexe Oberfläche umfasst einen seitlichen kugelförmigen Abschnitt 18, einen flachen oberen Abschnitt 22 senkrecht zur Schraubenachse und eine Verbindungskerbe 20 zwischen diesen. Der Kopf 12 umfasst die Mittel zur Einbringung 24 der Schraube 2, hier in Form einer Sechskantschraube 24 mit Innensechskant.
Das Blockierelement hat hier generell eine Schraubenform und verfügt über ein Gewinde 26, das mit dem 28 des nachfolgend beschriebenen Kupplungsteils 6 kooperiert. Das Blockierelement umfasst außerdem Mittel zur Einbringung 30, hier in Form eines Innensechskants 30.
Das Kupplungsteil 6 ist ein Element zur Verbindung der Knochenschraube 2 mit der Verbindungsstange 4. Dieses Kupplungsteil ist generell zylindrisch mit kreisförmigem Querschnitt. Es umfasst einen oberen Teil 6a zur Verbindung mit der Stange 4 und einen unteren Teil 6b für die Verbindung mit der Knochenschraube 2.
Im oberen Teil 6a verfügt das Kupplungsteil 6 über eine „U"-förmige Öffnung 32 mit einer Achse 42, begrenzt durch die beiden Schenkel 34, die sich in einem Abstand und einander gegenüber erstrecken. Diese beiden Schenkel 34 stellen zwei Ausschnitte des gleichen Zylinders mit kreisförmigem Querschnitt dar, der das Kupplungsteil 6 bildet. Die zylindrischen Außenseiten 36 der Schenkel 34 sind koaxial und glatt. Sie können über Mittel zum Ergreifen 38 verfügen, z. B. in Form einer Kerbe mit flachem Boden parallel zur Achse 42 der „U"-förmigen Öffnung 32, die sich auf beiden Schenkeln 34 befinden. Die Kerben 38 sind symmetrisch, an der Halbierenden der „U"-förmigen Öffnung 32 gespiegelt. Die zylindrischen Innenseiten 28 der Schenkel sind koaxial und haben ein Gewinde. Dieses Gewinde kooperiert mit dem des Blockierelements 26. Die beiden Gewinde 26 und 28 sind komplementär und so genannte Sägengewinde. Das Gewinde 28 verfügt über eine erste Fläche 80, die etwa senkrecht zur Achse des Gewindes ist, über eine zweite Fläche 81, die etwa parallel zur Gewindeachse ist und den Boden des Gewindes begrenzt, über eine dritte Fläche 83, die sich der ersten Fläche 80 gegenüber erstreckt und in Richtung der Achse in Bezug auf die Richtung der ersten Fläche 80 geneigt sein kann, über eine vierte Fläche 82, die etwa parallel zur Gewindeachse ist und die Gewindespitze begrenzt. Das Gewinde 26 ist in etwa komplementär zum Gewinde 28. Dieses Gewinde 26 verfügt über eine erste Fläche 90, die parallel und komplementär zur Fläche 80 ist, über eine zweite Fläche 91, die etwa parallel zur Gewindeachse ist und die Gewindespitze begrenzt, über eine dritte Fläche 93, die etwa parallel und komplementär zur Fläche 83 ist, und über eine vierte Fläche 92, die etwa parallel zur Gewindeachse ist und den Boden begrenzt. Durch das Festziehen kommt die Seite 90 des Gewindes 28 zur Anlage an der Seite 80 des Gewindes 26. Die entstehende Gegenkraft Fr wird in eine Normalkraft Fn, parallel zur Gewindeachse, und eine Querkraft Fs mit radialer Richtung zerlegt. Diese Querkraft Fs könnte beim Festziehen des Blockierelements 8 zu einer Spreizung der Schenkel 34 führen, doch durch die vorstehend dargestellte besondere Form der Gewinde 26, 28 kann der Wert der Querkraft Fs gesenkt und die Spreizung der Schenkel 34 beim Festziehen reduziert werden.
Auf einer Ebene senkrecht zur Achse 42 ist der Boden der „U"-förmigen Öffnung zur Aufnahme der Verbindungsstange 4 halbrund, mit einem Durchmesser, der dem der Verbindungsstange 4 entspricht. Auf der anderen Seite verfügt der Boden 40 über eine Konkavität in der Mittellinie der „U"-förmigen Öffnung 32 mit einem auf der Seite des Teils 6a des Kupplungsteils 6 gelegenen Krümmungsmittelpunkt. Schließlich verfügt der Boden 40 über die parallel zur Achse 42 angeordneten Enden 44, die als Sitz zur Aufnahme der Verbindungsstange 4 dienen.
Im unteren Teil 6b umfasst das Kupplungsteil 6 ein Lager 46, das in der unteren Seite 40 der „U"-förmigen Öffnung in eine Verbindungsöffnung 52 mündet. Durch die Öffnung zur Einführung 50 mit rundem Querschnitt kann der Kopf 12 der Knochenschraube 2 in das Lager 46 eingeführt werden. Das Lager 46 umfasst eine untere Kammer 54 in Form eines Kugelanteils zur Aufnahme des Kopfs 12 der Knochenschraube 2. Die Form der unteren Kammer 54 ist komplementär zum seitlichen Kugelanteil 18 der konvexen Oberfläche 14 des Kopfs 12. Ein Spalt 56 durchquert den unteren Teil 6b diametral. Der Spalt ist im rechten Winkel zur Achse 42 der „U"-förmigen Öffnung 32 angeordnet. Er erstreckt sich nach unten bis zur unteren Fläche 48 des Kupplungsteils 6 und nach oben, wo er in den Boden 40 der „U"-förmigen Öffnung 32 mündet. Der untere Teil 6b wird dadurch in zwei Unterabschnitte 58 und 60 unterteilt, die an der Mittellinie des Spalts 56 gespiegelt, symmetrisch sind. Der Spalt 56 vereinfacht die Clipmontage von Kopf 12 im Kupplungsteil 6, da der Aufnahmebereich 46 leichter verformbar wird.
Vor dem Eingriff wird jedes Kupplungsteil 6 durch Clipmontage mit dem Kopf 12 der Knochenschraube 2 vormontiert. Die Knochenschraube wird unter Verwendung der Mittel zur Einbringung 24, die ein Instrument über die Verbindungsöffnung 52 erreicht, am Patienten eingebracht. Wenn die Schraube 2 fixiert ist, kann sich das Kupplungsteil 6 frei um diese Schraube 2 drehen. Diese sind durch ein aus dem Kopf 12 und der unteren Kammer 54 bestehendes Kugelgelenk miteinander verbunden. Die Stange 4 wird so in die „U"-förmige Öffnung 32 eingebracht, dass sie auf den beiden Enden 44 des Bodens 40 ruht. Anschließend wird das Blockierelement 8 zwischen den Schenkeln 34 der Öffnung 32 eingefügt, wobei die Gewinde 26 und 28 im Eingriff sind. Nun wird das Blockierelement 8 an die Stange 4 angelegt und der Arzt zieht das Blockierelement 8 fest. Das Blockierelement 8 drückt auf die Stange 4. Die Stange 4 drückt auf die Enden 44 des Bodens 40, der sich aufgrund des senkrecht zur Achse 42 der Öffnung 32 liegenden Spalts 56 verformt, wobei sich die Öffnung durch die Annäherung der beiden Unterabschnitte 58 und 60 aneinander schließt. Infolgedessen schließt sich der Aufnahmebereich 46 der Kammer 54 um den Kopf 12 der Knochenschraube 2 und blockiert die ganze Einheit in ihrer Position durch die feste Blockierung des Kupplungsteils auf dem Kopf der Knochenschraube.
Die Änderungen in der zweiten, in 7 dargestellten Ausführungsart im Vergleich zur ersten Ausführungsart betreffen den unteren Teil des Kupplungsteils 106. Das Lager 146 umfasst keine kugelförmige Kammer mehr, sondern ist zylindrisch rund mit zwei Abflachungen 102 und 104. Der Radius des runden Teils 108 kann dem Radius des Kopfs 12 der Knochenschraube 2 entsprechen. Die beiden Abflachungen 102 und 104 sind parallel zum Spalt 56. Senkrecht zu diesen Abflachungen 102 und 104 durchquert eine Bohrung 110 mit rundem Durchmesser den unteren Teil diametral von Teil zu Teil, in Höhe der Abflachungen und senkrecht zu diesen. Der Durchmesser dieser Bohrung 110 entspricht etwa der Breite der Abflachungen 102 und 104.
Durch die Clipmontage des Kupplungsteils 106 auf dem Kopf 12 der Knochenschraube 2 wird der Kopf 12 in den Bohrungen gelagert und lässt dabei die so entstehende Kugelgelenkverbindung frei.
Die Anwendung ist die gleiche, wie bei der ersten Ausführungsart; durch das Festziehen, die Verformung des Aufnahmebereichs 146, durch die Annäherung der beiden Unterabschnitte 158 und 160 aneinander werden die beiden Abflachungen 102 und 104 einander angenähert und blockieren dadurch den Kopf 12 der Knochenschraube 2 in den Bohrungen 110.
Die Änderungen in der dritten, in 8 dargestellten Ausführungsart gegenüber der vorhergehenden betreffen den unteren Teil des Kupplungsteils 206. Das Lager 246 und der Spalt 256 sind vertauscht, wobei der Spalt die Breite des Lagers 246 hat. Die Breite L des Spalts 256 ist geringer als der Durchmesser des Kopfs 12 der Knochenschraube 2. Wie in der vorhergehenden Ausführung durchquert eine Bohrung 210 mit rundem Durchmesser, senkrecht zu den Wänden des Spalts 256, den unteren Teil des Kupplungselements 206 diametral von Teil zu Teil, in Höhe der Abflachungen und senkrecht zu diesen. Der Durchmesser dieser Bohrung 210 ist kleiner als der des kugelförmigen Teils 18 der konvexen Fläche 14 des Kopfs 12.
Die Clipmontage erfolgt auf die gleiche Weise: Der Kopf 12 lagert in den Bohrungen 210, wobei die so entstehende Kugelgelenkverbindung frei bleibt.
Die Anwendung ist die gleiche wie die der zweiten Ausführungsart. Die Blockierung in der entsprechenden Position ist vergleichbar.
Diese Erfindung kann natürlich durch zahlreiche Änderungen ergänzt werden, ohne den Rahmen dieser zu verlassen.
Die Verankerungselemente können Haken sein.
Das Festklemmmittel kann einen Ring oder ein Ringelement umfassen, die anstelle oder als Ergänzung des Blockierelements auf die Schenkel der "U"-förmigen Öffnung gesteckt werden. Im Fall einer Ergänzung kann dieses Ringelement oder dieser Ring mit dem Blockierelement verbunden werden.
Das Gewinde, das in das der Schenkel eingreift, kann sich auf dem Ringelement befinden, wobei die Schenkel auf ihrer Außenseite über ein Gewinde verfügen.

Claims

Osteosynthesesystem mit mehrachsiger Verbindung, insbesondere für die Wirbelsäule, das folgendes umfaßt: ein Element zur Verankerung im Knochen (2), das einen Kopf (12) aufweist, ein Verbindungselement (4) und ein Kupplungsteil (6; 106; 206), das ein erstes verformbares Lager (46; 146; 246) zur Aufnahme des Kopfs und ein zweites Lager (32) zur Aufnahme des Verbindungselements umfaßt, wobei das System ein Mittel zum Fesklemmen (8) des Verbindungselements im zweiten Lager und einen Sitz (44) zur Aufnahme des Verbindungselements aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der Sitz einstückig mit dem Kupplungsteil ausgeführt ist und das Kupplungsteil derart eingerichtet ist, daß wenn das Feststellmittel auf das Verbindungselement im zweiten Lager einwirkt, das Verbindungselement direkt auf den Sitz des Kupplungsteils einwirkt, um das erste Lager zu verformen und dort den Kopf zu blockieren.
System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Lager eine Kammer (54) mit konkaver Oberfläche umfaßt.
System nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Lager wenigstens eine Aushöhlung (110; 210) umfaßt, die dafür eingerichtet ist, den Kopf (12) teilweise aufzunehmen.
System nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Kopf einen kugelförmigen Abschnitt (18) umfaßt.
System nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Kupplungsteil wenigstens einen Schlitz (56; 256) umfaßt, der sich im ersten Lager erstreckt.
System nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Lager eine Öffnung in "U"-Form hat, die eine Achse (42) umfaßt sowie zwei Schenkel (34), die sich in einem Abstand und einander gegenüberstehend erstrecken.
System nach den Ansprüchen 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Schlitz senkrecht zur Achse (42) der "U"-förmigen Öffnung ist.
System nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Festklemmittel ein Blockierelement (8) umfaßt, das dafür eingerichtet ist, zwischen den Schenkeln der "U"-förmigen Öffnung in Eingriff zu kommen.
System nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Festklemmittel ein Ringelement umfaßt, daß dafür eingerichtet ist, um die Schenkel der "U"-förmigen Öffnung herum zu sitzen.
System nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Schenkel (34) der "U"-förmigen Öffnung ein Gewinde (28) haben.
System nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Gewinde (26, 28) eine Fläche (80) hat, die im wesentlichen senkrecht zur Achse des Gewindes ist und die in einer Eindringrichtung des Mittels zum Festklemmen am Kupplungsteil orientiert ist.