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Title:
DEVICE FOR SIMULATING IMPLANTS LOCATED UNDER THE SKIN
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/1999/026548
Kind Code:
A1
Abstract:
The present invention relates to a device (4) as well as to a method used for simulating the position and orientation of a plurality of implants (3) constituting a fixation system (1) and thus for simulating the shape of the load carrier (2) used for connecting said implants (3) together. This device (4) includes a base plate (27) that comprises longitudinal parallel tracks (5) as well as crossbars (6) which are capable of displacement in the plane of the base plate (27) and which can be fixed in any position using tightening screws (7). The crossbars (6) include integrated spherical pairs (10) into which the implants (3) can be screwed together with the same extension pins (8) as in the in-situ fixation system so that the height of said implants can be adjusted. The device (4) further includes a mechanical positioning unit (14) whose operation is based on electromagnetic or acoustic signal exchange. This unit (14) is used for positioning the implants (3) into the device so that they have the same position and orientation relative to each other as the implants (3) mounted in situ on the fixation system (1).

Inventors:
TRAXEL DORIS (CH)
WEBER URS (CH)
Application Number:
PCT/CH1997/000440
Publication Date:
June 03, 1999
Filing Date:
November 21, 1997
Export Citation:
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Assignee:
SYNTHES AG (CH)
SYNTHES USA (US)
TRAXEL DORIS (CH)
WEBER URS (CH)
International Classes:
A61B17/88; A61B17/58; (IPC1-7): A61B17/58; A61B17/70
Foreign References:
GB2267757A1993-12-15
US5658286A1997-08-19
US5383454A1995-01-24
Attorney, Agent or Firm:
Lusuardi, Werther (Kreuzbühlstrasse 8, Zürich, CH)
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Claims:
Patentansprüche
1. Vorrichtung (4) zur Simulation der A) Lage und Orientierung von mehreren zu einem Fixationssystem (1) gehörenden Implantaten (3) ; und damit B) der Form eines Längsträgers (2), der innerhalb des Fixations systemes (1) zur Verbindung dieser Implantate (3) dient, dadurch gekennzeichnet, dass C) die Vorrichtung (4) eine Grundplatte (27) mit parallel angebrachten Längsschienen (5) und auf diesen Längsschienen (5) bewegbare Querträger (6) umfasst und in diesen Querträgern (6) Kugelgelenke (10) integriert sind ; D) die Querträger (6) sich in den zwei Dimensionen der Ebene der Grundplatte (27) bewegen und durch Klemmschrauben (7) in einer beliebigen Position fixieren lassen ; E) in diese Kugelgelenke (10) gleiche Implantate (3) mit gleichen Verlängerungsstiften (8) wie im Fixationssystem (1) einschraubbar sind, wodurch sich auch die Höhe der Implantate (3) zueinander einstellen lässt, und die Kugelgelenke (10) die freie Drehung und damit Winkeleinstellung der Implantate (3) gewährleisten ; F) eine Positioniereinrichtung (14) vorgesehen ist, mit welcher die Verlängerungsstifte (8) und die Implantate (3) in der Vorrichtung (4) so positionierbar sind, dass sie dieselbe Lage und Orientierung zueinander einnehmen wie die am Fixationssystem (1) angebrachten.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Positioniereinrichtung (14) mit Hilfe von an den Implantaten (3) oder Verlängerungsstiften (8) angebrachten, elektromagneti sche oder akustische Wellen abgebenden oder reflektierenden Mitteln und einem diese Wellen empfangenden Sensorsystem arbei tet.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Positioniereinrichtung (14) mit Hilfe von akustische oder elektromagnetische Wellen abgebenden Mitteln im Raum und an den Implantaten (3) oder Verlängerungsstiften (8) angebrachten, diese Wellen empfangenden Sensoren arbeitet.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Positioniereinrichtung (14) durch mechanische Mittel die Übertragung der Lage und Orientierung der Implantate (3) und Verlängerungsstifte (8) zwischen dem Fixationssystem (1) und der Vorrichtung (4) oder umgekehrt ermöglicht.
5. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Positioniereinrichtung (14) an den Verlängerungsstiften (8) angebrachte, elektromagnetische Wellen emittierende Sender (11), mindestens zwei die Interferenzmuster dieser elektromagne tischen Wellen detektierende Sensoren (12) und eine Auswerte einheit (13) umfasst und die Auswerteeinheit (13) ermöglicht, die durch die Sensoren (12) detektierten Signale so zu repräsentieren, dass die in der Vorrichtung (4) eingespannten Verlängerungsstifte (8) und Implantate (3) in dieselbe Lage und Orientierung zueinander gebracht werden können wie die zum Fixationssystem (1) gehörenden Implantate (3) und Verlängerungsstifte (8) oder umgekehrt.
6. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Positioniereinrichtung (14) an den Verlängerungsstiften (8) angebrachte, elektromagnetische Wellen emittierende Sender (11) enthält, das Sensorsystem der Positioniereinrichtung (14) Kameras enthält, sich mit Hilfe von diesen Kameras die von den Sendern (11) emittierten elektromagnetischen Wellen aufnehmen lassen und die Auswerteeinheit (13) mittels eines videogrammetrischen Verfahrens es ermöglicht, die durch die Kameras aufgenommenen Bilder so zu repräsentieren, dass die in der Vorrichtung (4) eingespannten Verlängerungsstifte (8) und Implantate (3) in dieselbe Lage und Orientierung zueinander gebracht werden können wie die zum Fixationssystem gehörenden Implantate (3) und Verlängerungsstifte (8) oder umgekehrt.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3 oder 5 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Sender (11) optische Leuchtquellen sind.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3 oder 5 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Sender (11) Light Emitting Dioden (LED) sind.
9. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Kameras digitale Kameras sind.
10. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Positioniereinrichtung (14) an den Verlängerungsstiften (8) angebrachte, Schallwellen emittierende Sender (11), mindestens zwei die Interferenzmuster dieser Schallwellen detektierende Sensoren (12) und eine Auswerteeinheit (13) umfasst und die Auswerteeinheit (13) ermöglicht, die durch die Sensoren (12) detektierten Signale so zu repräsentieren, dass die in der Vorrichtung (4) eingespannten Verlängerungsstifte (8) und Implantate (3) in dieselbe Lage und Orientierung zueinander gebracht werden können wie die zum Fixationssystem gehörenden Implantate (3) und Verlängerungsstifte (8) oder umgekehrt.
11. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Positioniereinrichtung (14) mindestens zwei Schallwellen emittierende Sender im Raum und an den Verlängerungsstiften (8) angebrachte, mindestens zwei die Interferenzmuster dieser Schallwellen detektierende Sensoren und eine Auswerteeinheit (13) umfasst und die Auswerteeinheit (13) ermöglicht, die durch die Sensoren detektierten Signale so zu repräsentieren, dass die in der Vorrichtung (4) eingespannten Verlängerungsstifte (8) und Implantate (3) in dieselbe Lage und Orientierung zueinander gebracht werden können wie die zum Fixationssystem gehörenden Implantate (3) und Verlängerungsstifte (8) oder umgekehrt.
12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Positioniereinrichtung (14) Bestandteil einer zu einem bildverarbeitenden Computer Assisted Surgery System (CAS) gehörenden Vermessungseinrichtung von Lage und Orientierung ist.
13. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass mit Hilfe einer mechanisch anpassbaren Übertragungsvor richtung (20), welche Positionierstifte (29), Hülsen (30), Klemmelemente (34) und einen Verbindungsstab (31) umfasst, und die Positionierstifte (29) mittels der Klemmelemente (34) räumlich frei drehbar und in einer gewählten Position fixierbar am Verbindungsstab (31) befestigt werden können und die Hülsen (30) dadurch, dass sie in axialer Richtung teilweise über die Verlängerungsstifte (8) an den Implantaten (3) geschoben werden können, ermöglichen, dass die Positionierstifte (29) die axiale Verlängerung der Verlängerungsstifte (8) bilden, wobei die hin teren Stirnflächen (17) der Verlängerungsstifte (8) und die vor deren Stirnflächen (18) der Positionierstifte (29) genau aufein ander zu liegen kommen, die in der Vorrichtung (4) eingespannten Verlängerungsstifte (8) und Implantate (3) in dieselbe Lage und Orientierung zueinander gebracht werden können wie die zum Fixationssystem gehörenden Implantate (3) und Verlängerungsstifte (8) oder umgekehrt.
14. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die mechanischen Mittel einen Pantographen oder ein Abtastgerät oder einen Transporteur oder Kombinationen dieser Geräte umfassen.
15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass sie zusätzlich eine Klemmvorrichtung (40) umfasst, welche eine zur Länge des Längsträgers (2) anpassbare Längenund Orientierungsanzeige (44) enthält und ermöglicht, dass der vorgebogene Längsträger (2) unter die Haut bzw. unter die Muskulatur geschoben und in die dafür vorgesehenen Öffnungen der Implantate (3) gebracht wird, während die Längenund Orientierungsanzeige (44) über der Haut und somit sichtbar verbleibt.
16. Verfahren zum Anbiegen eines Längsträgers (2), welcher mehrere Implantate (3) innerhalb eines Fixationssystems (1) verbindet, dadurch gekennzeichnet, dass an die Implantate (3) in situ Verlängerungsstifte (8) angebracht werden, die die Form des Längsträgers (2) bestimmende Lage und Orientierung dieser Implantate (3) und Verlängerungsstifte (8) zueinander mittels einer Positioniereinrichtung (14) auf identische, in einer Vorrichtung (4) eingespannte Verlängerungsstifte (8) und Implantate (3) übertragen wird, wodurch die die Form des Längsträgers (2) bestimmende Lage und Orientierung der Implantate (3) simuliert wird, und der Längsträger (2) dort an die Implantate (3) angepasst wird oder die Position der Implantate (3) zueinander elektronisch vermessen und der Längsträger (2) mechanisch angebogen wird.
17. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die die Form des Längsträgers (2) bestimmende Lage und Orientierung der am Fixationssystem (1) angebrachten Implantate (3) und Verlängerungstifte (8) mittels einer Positioniereinrichtung (14) auf identische Implantate (3) und Verlängerungsstifte (8) oder umgekehrt übertragen wird und der Längsträger (2) dort an die Implantate (3) angepasst wird oder die Position der Implantate (3) zueinander elektronisch vermessen und der Längsträger (2) mechanisch angebogen wird.
18. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass durch die Vorrichtung (4) simuliert wird, wie die Anatomie verändert wird oder verändert werden kann, wenn der Längsträger (2) mit Veränderungen gegenüber der durch die Implantate (3) in situ vorgegebenen Form gebogen wird.
19. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass durch die Vorrichtung (4) simuliert wird, wie die Anatomie verändert wird oder verändert werden kann, wenn die Position eines Implantates (3) verändert wird.
Description:
Vorrichtung zur Simulation von unter der Haut positionierten Implantaten Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Simulation der Lage und Orientierung von mehreren zu einem Fixationssystem gehörenden Implantaten gemäss dem Oberbegriff des Patentan- spruchs 1 und auf ein Verfahren zum Anbiegen eines Längsträgers gemäss dem unabhängigen Patentanspruch 16.

In der Chirurgie wird zur Reposition und/oder Stabilisierung der Wirbelsäule oder anderer frakturierter Knochen ein Implantatesy- stem in der Weise implantiert, dass die Wirbelsäule oder die Knochen weitgehend freigelegt werden und es dadurch zu einer massiven Schädigung der Weichteile und hier insbesondere der Muskulatur kommt. Diese Schädigung führt einerseits zu einer Schwächung im muskulären Bereich und damit zu einer Schwächung im Haltesystem für die Wirbelsäule oder anderen Extremitäten und birgt andererseits die Gefahr der Narbenbildung, die insbesondere an der Wirbelsäule beim Patienten zu postoperativen Problemen führen kann, in sich.

Hier will die Erfindung Abhilfe schaffen. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zu schaffen, bei welcher das Implantat durch bzw. unter der Haut und/oder Muskulatur im- plantiert werden kann und die posteriore Rückenmuskulatur bzw.

Muskulatur weitgehend intakt bleibt. Zu diesem Zweck werden Pe- dikelschrauben oder andere Implantate durch die Haut hindurch gesetzt, was bevorzugt mit Hilfe eines Computer Assisted Surgery System (CAS), wie es beispielsweise in der Patentschrift US 5,383,454 BUCHHOLZ dargestellt ist, geschieht. Die Pedikel- schrauben und/oder anderen Implantate sind mit Verlängerungs- stiften versehen, welche es ermöglichen, die Pedikelschrauben und/oder anderen Implantate durch die Haut in der Tiefe der Wir- belsäule oder der Knochen zu implantieren. Die Enden dieser Ver- längerungsstifte ragen aus der Haut heraus. Nach dem Positionieren des Implantates können die Verlängerungstifte wieder entfernt werden. Ein wesentliches Problem liegt nun darin, dass die Stellung der Pedikelschrauben und/oder anderen Implantate am/im Knochen nicht sichtbar ist und eine Anmodellierung des Längsträgers mit einem Probestab respektive einer Biegeschablone wie bisher nicht mehr möglich ist. Die Anpassung des Längsträgers erfolgt nun mit Hilfe der erfindungsgemässen Vorrichtung, wobei vorgängig gleiche Implantate und gleiche Verlängerungsstifte, wie sie am Fixationssystem in situ angebracht sind in die erfindungsgemässe Vorrichtung eingefügt und in dieselbe Lage und Orientierung zueinander gebracht werden, wie sie am Fixationssystem angebracht sind. Ist die Position und Orientierung des gesamten Implantates in der erfindungsgemässen Vorrichtung identisch wie in situ wird ein Probestab respektive eine Biegeschablone in die dazu vorgesehenen Öffnungen der Implantate in der erfindungsgemässen Vorrichtung gelegt und angepasst. Der Längsträger wird dann wie bei der konventionellen Methode mecha- nisch oder elektronisch angepasst. Der Chirurg hat weiterhin die Möglichkeit, den Stab entsprechend einer gewünschten Korrektur anzubiegen. Dadurch, dass die Querträger der erfindungsgemässen Vorrichtung eine gewisse Flexibilität aufweisen, lässt sich dann auch simulieren, wie die Anatomie verändert wird, wenn der Stab mit leichten Veränderungen gegenüber der durch die Implantate in situ gegebenen Form gebogen wird.

Die Erfindung löst die gestellte Aufgabe mit einer Vorrichtung zur Simulation der Lage und Orientierung von mehreren zu einem Fixationssystem gehörenden Implantaten, welche die Merkmale des Anspruchs 1 aufweist, sowie einem Verfahren zum Anbiegen eines Längsträgers gemäss dem unabhängigen Patentanspruch 16.

Eine vorteilhafte Ausführungsform der erfindungsgemässen Vor- richtung besteht darin, dass die erfindungsgemässe Vorrichtung eine Grundplatte mit parallel angebrachten Längsschienen, ver- schiebbare Querträger mit integrierten Kugelgelenken und eine Positioniereinrichtung umfasst. Die Querträger lassen sich in den zwei Dimensionen der Grundplattenebene bewegen und durch Klemmschrauben in einer beliebigen Position fixieren. In die erfindungsgemässe Vorrichtung werden dann die gleichen Implan- tate mit gleichen Verlängerungsstiften wie im Fixationssystem in situ eingeschraubt. Eine zur Simulationseinrichtung gehören- de Positioniereinrichtung umfasst an den Verlängerungsstiften angebrachte Light Emitting Dioden (LED), mehrere diese emittierten elektromagnetischen Wellen detektierende Sensoren im Raum und eine Auswerteeinheit. Die Auswerteeinheit ermöglicht durch computerunterstützte Verarbeitung von Interferenzbildern, dass die Verlängerungsstifte und die Implan- tate in der erfindungsgemässen Vorrichtung so positioniert werden können, dass sie dieselbe Lage und Orientierung zueinander einnehmen wie die am Fixationssystem angebrachten.

Ist dann die Position der Implantate und der Verlängerungsstifte in der erfindungsgemässen Vorrichtung identisch wie in situ wird ein Probestab respektive eine Biegeschablone in die dazu vorgesehenen Öffnungen an den Köpfen der Implantate in der erfindungsgemässen Vorrichtung gelegt und angepasst oder die Position der Implantate zueinander wird elektronisch vermessen und der Längsträger mechanisch angebogen.

Eine andere vorteilhafte Ausführungsform der erfindungsgemässen Vorrichtung besteht darin, dass die zur erfindungsgemässen Vorrichtung gehörende Positioniereinrichtung an den Verlängerungsstiften angebrachte elektromagnetischen Wellen reflektierende Mittel, mindestens ein elektromagnetische Wellen emittierendes Mittel im Raum, mehrere die reflektierten Wellen detektierende Sensoren im Raum und eine Auswerteeinheit umfasst. Die Verarbeitung der detektierten Signale mittels der Auswerteeinheit erfolgt analog zu der oben aufgeführten Ausführungsform der erfindungsgemässen Vorrichtung.

Eine andere vorteilhafte Ausführungsform der erfindungsgemässen Vorrichtung besteht darin, dass die zur erfindungsgemässen Vorrichtung gehörende Positioniereinrichtung an den Verlängerungsstiften angebrachte Hall-Sensoren, mindestens eine ein Magnetfeld aufbauende Spule im Raum und eine Auswerteeinheit umfasst. Die Verarbeitung der detektierten Signale mittels der Auswerteeinheit erfolgt analog zu der oben aufgeführten Ausführungsform der erfindungsgemässen Vorrichtung.

Eine andere vorteilhafte Ausführungsform der erfindungsgemässen Vorrichtung besteht darin, dass die zur erfindungsgemässen Vorrichtung gehörende Positioniereinrichtung an den Verlängerungsstiften angebrachte ein Magnetfeld aufbauende Spulen, Hall-Sensoren zur Detektierung des Magnetfeldes im Raum und eine Auswerteeinheit umfasst. Die Verarbeitung der detektierten Signale mittels der Auswerteeinheit erfolgt analog zu der oben aufgeführten Ausführungsform der erfindungsgemässen Vorrichtung.

Wieder eine andere vorteilhafte Ausführungsform der erfindungsgemässen Vorrichtung besteht darin, dass die Sensoren der Positioniereinrichtung Kameras sind. Mit Hilfe von diesen Kameras können die von den Sendern, welche an den Verlängerungsstiften angebracht sind, emittierten elektromagnetischen Wellen aufgenommen werden. Die zugehörige Auswerteeinheit ermöglicht, die durch die Kameras aufgenommenen Bilder videogrammetrisch zu verarbeiten, so dass die in der erfindungsgemässen Vorrichtung eingespannten Verlängerungsstifte und Implantate in dieselbe Lage und Orientierung zueinander gebracht werden können wie die zum Fixationssystem in situ gehörenden Implantate und Verlängerungsstifte. Ist dann die Position der Implantate und der Verlängerungsstifte in der erfindungsgemässen Vorrichtung identisch wie in situ wird ein Probestab respektive eine Biegeschablone in die dazu vorgesehenen Öffnungen an den Köpfen der Implantate in der erfindungsgemässen Vorrichtung gelegt und angepasst oder die Position der Implantate zueinander wird elektronisch vermessen und der Längsträger mechanisch angebogen.

Wiederum eine andere vorteilhafte Ausführungsform der erfindungsgemässen Vorrichtung besteht darin, dass die zur erfindungsgemässen Vorrichtung gehörende Positioniereinrichtung an den Verlängerungsstiften angebrachte Ultraschallwellen detektierende Sensoren, mindestens einen Ultraschallwellen emittierenden Sender im Raum und eine Auswerteeinheit umfasst.

Die Auswerteeinheit ermöglicht durch Verarbeitung von Interferenzmustern, dass die Verlängerungsstifte und die Implantate in der erfindungsgemässen Vorrichtung so positioniert werden können, dass sie dieselbe Lage und Orientierung zueinander einnehmen wie die am Fixationssystem angebrachten. Ist dann die Position der Implantate und der Verlängerungsstifte in der erfindungsgemässen Vorrichtung identisch wie in situ wird ein Probestab respektive eine Biegeschablone in die dazu vorgesehenen Öffnungen an den Köpfen der Implantate in der erfindungsgemässen Vorrichtung gelegt und angepasst oder die Position der Implantate zueinander wird elektronisch vermessen und der Längsträger mechanisch angebogen. Wieder eine andere vorteilhafte Ausführungsform der erfindungsgemässen Vorrichtung besteht darin, dass die zur erfindungsgemässen Vorrichtung gehörende Positioniereinrichtung an den Verlängerungsstiften angebrachte Ultraschallwellen emittierende Sender, mindestens zwei Ultraschallwellen detektierende Sensoren im Raum und eine Auswerteeinheit umfasst. Die Verarbeitung der detektierten Signale mittels der Auswerteeinheit erfolgt analog zu den oben aufgeführten Ausführungsformen der erfindungsgemässen Vorrichtung.

Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform der erfindungsgemässen Vorrichtung besteht darin, dass die zur Simulationseinrichtung gehörende Positioniereinrichtung zu einem Computer Assisted Surgery System (CAS) gehört, das mittels Vermessung von Objekten bezüglich Lage und Orientierung im Raum erlaubt, dass die Implantate in der erfindungsgemässen Vorrichtung so positioniert werden können, dass sie dieselbe Lage und Orientierung zueinander einnehmen wie die am Fixationssystem angebrachten. Ist dann die Position der Implantate und der Verlängerungsstifte in der erfindungsgemässen Vorrichtung iden- tisch wie in situ wird ein Probestab respektive Biegeschablone in die dazu vorgesehenen Öffnungen an den Köpfen der Implantate in der erfindungsgemässen Vorrichtung gelegt und angepasst oder die Position der Implantate zueinander wird elektronisch vermessen und der Längsträger mechanisch angebogen. Eine andere vorteilhafte Ausführungsform der erfindungsgemässen Vorrichtung besteht darin, dass die zur Simulationseinrichtung gehörende Positioniereinrichtung mechanisch nach dem Prinzip eines Pantographen arbeitet und ermöglicht, dass die Implantate in der erfindungsgemässen Vorrichtung so positioniert werden können, dass sie dieselbe Lage und Orientierung zueinander einnehmen wie in vivo am Fixationssystem angebracht. Ist dann die Position der Implantate und der Verlängerungsstifte in der erfindungsgemässen Vorrichtung identisch wie in situ wird ein Probestab respektive eine Biegeschablone in die dazu vorgesehenen Öffnungen an den Implantaten in der erfindungsgemässen Vorrichtung gelegt und angepasst oder die Position der Implantate zueinander wird elektronisch vermessen und der Längsträger mechanisch angebogen.

Wiederum eine andere vorteilhafte Ausführungsform der erfindungsgemässen Vorrichtung besteht darin, dass die zur erfindungsgemässen Vorrichtung gehörende Positioniereinrichtung ein mechanisches Abtastgerät umfasst. Dieses mechanische Abtastgerät ermöglicht, dass die Verlängerungsstifte und die Implantate in der erfindungsgemässen Vorrichtung so positioniert werden können, dass sie dieselbe Lage und Orientierung zueinander einnehmen wie die am Fixationssystem angebrachten. Ist dann die Position der Implantate und der Verlängerungsstifte in der erfindungsgemässen Vorrichtung identisch wie in situ wird ein Probestab respektive eine Biegeschablone in die dazu vorgesehenen Öffnungen an den Implantaten in der erfindungsgemässen Vorrichtung gelegt und angepasst oder die Position der Implantate zueinander wird elektronisch vermessen und der Längsträger mechanisch angebogen.

Wiederum eine andere vorteilhafte Ausführungsform der erfindungsgemässen Vorrichtung besteht darin, dass eine mechanisch anpassbare Übertragungsvorrichtung ermöglicht, dass über die Positionierstifte und Hülsen durch Anpassen an die Implantate und Verlängerungsstifte des Fixationssystems diese so eingestellt werden können, dass durch Verlagerung der Übertragungsvorrichtung auf die in der Vorrichtung eingespannten Verlängerungsstifte und Implantate diese in dieselbe Lage und Orientierung zueinander gebracht werden können wie die zum Fixationssystem gehörenden Implantate und Verlängerungsstifte. Ist dann die Position der Implantate und der Verlängerungsstifte in der erfindungsgemässen Vorrichtung identisch wie in situ wird ein Probestab respektive eine Biegeschablone in die dazu vorgesehenen Öffnungen an den Implantaten in der erfindungsgemässen Vorrichtung gelegt und angepasst oder die Position der Implantate zueinander wird elektronisch vermessen und der Längsträger mechanisch angebogen.

Eine weitere vorteilhafte Ausführungsart der erfindungsgemässen Vorrichtung besteht darin, dass sie zusätzlich ein Klemmvorrichtung umfasst, welche eine zur Länge des Längsträgers anpassbare Längenanzeige enthält und ermöglicht, dass der vorgebogene Längsträger unter die Haut bzw. unter die Muskulatur geschoben und in die dafür vorgesehenen Öffnungen an den Implantaten gebracht wird. Die Längenanzeige an der Klemmvorrichtung verläuft über der Haut parallel zum vorgebogenen Längsträger und dient somit als Orientierungshilfe.

In einer vorteilhaften Ausführungsart des erfindungsgemässen Verfahrens zum Anbiegen eines Längsträgers, welcher mehrere Implantate innerhalb eines Fixationssystems verbindet, werden an die Implantate in situ Verlängerungsstifte angebracht. Die die Form des Längsträgers bestimmende Lage und Orientierung dieser Implantate und Verlängerungsstifte zueinander wird mittels einer Positioniereinrichtung auf identische Implantate und Verlängerungsstifte übertragen, wodurch die die Form des Längsträgers bestimmende Lage und Orientierung der Implantate simuliert wird. Der Längsträger wird dort an die Implantate angepasst und anschliessend implantiert.

Eine weitere vorteilhafte Ausführungsart des erfindungsgemässen Verfahrens besteht darin, dass die die Form des Längsträgers bestimmende Lage und Orientierung der am Fixationssystem angebrachten Implantate und Verlängerungstifte mittels einer Positioniereinrichtung auf identische, in einer Vorrichtung eingespannte Implantate und Verlängerungsstifte übertragen wird. Diese Vorrichtung gestattet auch, zu simulieren, wie die Anatomie verändert wird, wenn der Längsträger mit leichten Veränderungen gegenüber der durch die Implantate in situ vorgegebenen Form gebogen wird. Ebenfalls simulieren lassen sich Veränderungen der Anatomie, welche durch Veränderung der Position der Implantate erreicht werden. Die durch die Erfindung erreichten Vorteile sind im wesentlichen darin zu sehen, dass : A) die Weichteile nicht geöffnet werden müssen, um die Kontur des erforderlichen Längsträgers zu bestimmen ; B) der Probestab respektive Biegeschablone nicht mit Behinderung durch die Weichteile in der Tiefe in das Implantat eingebracht und wieder herausgenommen wird, so dass Gefahr besteht, dass sich der Probestab respektive die Biegeschablone wieder verbiegt. Der Probestab respektive die Biegeschablone kann einfach in die erfindungsgemässe Vorrichtung eingebracht und bei Bedarf auch ohne Verbiegen wieder herausgenommen werden.

C) Ebenfalls erleichtert wird durch die erfindungsgemässe Vorrichtung die Kontrolle, ob der Längsträger richtig angebogen ist.

D) Auch eine eventuelle Korrektur durch das Anbiegen des Längsträgers selbst kann simuliert werden.

Die Erfindung und Weiterbildungen der Erfindung werden im folgenden anhand der teilweise schematischen Darstellungen mehrerer Ausführungsbeispiele noch näher erläutert.

Es zeigen : Fig. 1 eine Ansicht von oben auf ein Stück der Wirbelsäule mit einem implantierten Längsträger sowie eine Ansicht von oben auf eine Ausführungsform der erfindungsgemässen Vorrichtung ; Fig. 2 einen Querschnitt durch eine Ausführungsform der erfindungsgemässen Vorrichtung ; Fig. 3 eine perspektivische Darstellung einer Ausführungsform der erfindungsgemässen Vorrichtung ; Fig. 4 eine perspektivische Darstellung einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemässen Vorrichtung ; Fig. 5 eine Klemmvorrichtung mit einer Längen-und Orientierungsanzeige zum Einbringen des Längsträgers unter die Haut bzw. unter die Muskulatur ; und Fig. 6 eine Ansicht der erfindungsgemässen Übertragungs- vorrichtung.

In Fig. 1 ist ein Stück einer Wirbelsäule mit einem Wirbelsäulenimplantat 1, welches mehrere Implantate 3 und einen Längsträger 2 enthält, und ebenfalls eine Variante der Vorrichtung 4 gezeigt. Die Vorrichtung 4 ist so eingestellt, dass der dort eingespannte Längsträger 2 die gleiche Gestalt annimmt wie derjenige im daneben gezeichneten Wirbelsäulenimplantat 1. Die gezeichnete Variante der Vorrichtung 4 zeigt wie die Implantate 3 in der von oben sichtbaren Ebene je am Wirbelsäulenimplantat 1 und in der Vorrichtung 4 die gleiche Stellung zueinander einnehmen. Die Verschiebungen der Implantate 3 in der Vorrichtung 4 wird durch ein Verschieben der Querträger 6 der erfindungsgemässen Vorrichtung erreicht. Die Querträger 6 lassen sich in den zwei Dimensionen der Ebene der Grundplatte 27 bewegen und durch Klemmschrauben 7 in einer beliebigen Position fixieren. In den Querträgern 6 sind Kugelgelenke 10 integriert. In diese Kugelgelenke 10 können gleiche Implantate 3 wie im Fixationssystem eingeschraubt werden. Diese Schraubbarkeit ermöglicht eine Bewegung des Implantates 3 in der dritten, senkrecht zur Rahmenebene stehenden Dimension während die Kugelgelenke 10 eine freie Drehung und damit Winkeleinstellung der Implantate 3 zulassen.

In Fig. 2 und 3 ist eine andere vorteilhafte Ausführungsform der erfindungsgemässen Vorrichtung gezeigt. Die Vorrichtung 4 umfasst eine Grundplatte 27 mit parallel angebrachten Längsschienen 5, Querträger 6 und eine Positioniereinrichtung 14. An die Querträger 6 angebracht sind ein Mittelstück 25 mit einem integrierten Kugelgelenk 10 und eine untere Platte 15. Die Querträger 6 lassen sich in den zwei Dimensionen der Grundplattenebene bewegen und durch Klemmschrauben 7 in einer beliebigen Position fixieren. In die Vorrichtung 4 werden dann die gleichen Implantate 3 mit gleichen Verlängerungsstiften 8 wie im Fixationssystem 1 in situ eingeschraubt. Eine zur Vorrichtung 4 gehörende Positioniereinrichtung 14 umfasst an den Verlängerungsstiften 8 angebrachte Light Emitting Dioden (LED) 11, mehrere diese emittierten elektromagnetischen Wellen detektierende Sensoren 12 und eine Auswerteeinheit 13. Die Auswerteeinheit 13 ermöglicht durch Verarbeitung von Interferenzbildern, dass die Verlängerungsstifte 8 und die Implantate 3 in der Vorrichtung 4 so positioniert werden können, dass sie dieselbe Lage und Orientierung zueinander einnehmen wie die am Fixationssystem 1 angebrachten Implantate und Verlängerungsstifte. Ist dann die Position der Implantate 3 und der Verlängerungsstifte 8 in der erfindungsgemässen Vorrichtung 4 identisch wie im Fixationssystem 1 wird ein Probestab respektive Biegeschablone in die dazu vorgesehenen Öffnungen 9 an den Köpfen 16 der Implantate 3 in der Vorrichtung 4 gelegt und angepasst oder die Position der Implantate 3 zueinander wird elektronisch vermessen und der Längsträger 2 mechanisch angebogen.

Fig. 4 zeigt eine weitere vorteilhafte Ausführungsform der erfindungsgemässen Vorrichtung. Die Vorrichtung 4 umfasst eine Grundplatte 27 mit parallel angebrachten Längsschienen 5, Querträger 6 und eine Positioniereinrichtung 14. An die Querträger 6 angebracht sind ein Mittelstück 25 mit einem integrierten Kugelgelenk 10 und eine untere Platte 15. Die Querträger 6 lassen sich in den zwei Dimensionen der Grundplattenebene bewegen und durch Klemmschrauben 7 in einer beliebigen Position fixieren. In die Vorrichtung 4 werden dann die gleichen Implantate 3 mit gleichen Verlängerungsstiften 8 wie im Fixationssystem 1 in situ eingeschraubt. Eine mechanisch anpassbare Übertragungsvorrichtung 20, welche Positionierstifte 29, Hülsen 30, Klemmelemente 34 und einen Verbindungsstab 31 umfasst, ermöglicht, dass die Positionierstifte 29 und Hülsen 30 durch Anpassen an die Implantate 3 und Verlängerungsstifte 8 des Fixationssystems 1 so eingestellt werden können, dass durch Verlagerung der Übertragungsvorrichtung 20 auf die in der Vorrichtung 4 eingespannten Verlängerungsstifte 8 und Implantate 3 diese in dieselbe Lage und Orientierung zueinander gebracht werden können wie die zum Fixationssystem 1 gehörenden Implantate 3 und Verlängerungsstifte 8. Die Positionierstifte 29 können mittels der Klemmelemente 34 räumlich frei drehbar und in einer gewählten Position fixierbar am Verbindungsstab 31 befestigt werden. Die Hülsen 30 ermöglichen dadurch, dass sie in axialer Richtung teilweise über die Verlängerungsstifte 8 an den Implantaten 3 geschoben werden können, dass die Positionierstifte 29 die axiale Verlängerung der Verlängerungsstifte 8 bilden, wobei die hinteren Stirnflächen 17 der Verlängerungsstifte 8 und die vorderen Stirnflächen 18 der Positionierstifte 29 genau aufeinander zu liegen kommen.

Fig. 5 zeigt eine Klemmvorrichtung 40 mit deren Hilfe der Längsträger 2 in die unter der Haut bzw. Muskulatur liegenden Implantate eingebracht werden kann. Die Klemmvorrichtung 40 umfasst einen Handgriff 41, eine Halterung 43 mit einer Aussparung 47 für den Längsträger 2, einen Klemmstift 42 und eine Längen-und Orientierungsanzeige 44 mit einer Längenskala 45. Die stabförmige Halterung 43 ist fest im Handgriff 41 angebracht und enthält an einem Ende eine Aussparung 47, die so beschaffen ist, dass der Längsträger 2, wenn er eingelegt wird, bezüglich seiner Längsachse eine bestimmte Orientierung einnimmt. Die Lange der Halterung 43 ist so bemessen, dass der Längsträger 2 unter die Haut bzw. Muskulatur geschoben werden kann während der Handgriff 41 ausserhalb des Körpers bleibt. Der in die Aussparung 47 eingelegte Längsträger 2 wird mittels eines Klemmstiftes 42, der axial in der Halterung 43 verschiebbar und durch ein Gewinde feststellbar ist, festgeklemmt. Parallel zum in der Aussparung 47 eingespannten Längsträger 2 ist im Handgriff 41 eine stabförmige Längen-und Orientierungsanzeige 44, welche parallel zum Längsträger 2 verschiebbar ist, gelagert. Mit Hilfe dieser Längen-und Orientierungsanzeige 44 lässt sich die Lage und Orientierung des einzubringenden Längsträgers 2 erkennen, wenn der Längsträger 2 zur Anpassung oder Implantation unter der Haut bzw. Muskulatur liegt. Der Längsträger 2 kann durch Lösen der Mutter 48 parallel zur Längen- undOrientierungsanzeige 44 ausgerichtet werden. Durch Lösen der Schraube 49 lässt sich die Länge der Längen-und Orientierungsanzeige 44 ausrichten.

Fig. 6 zeigt eine Ausführungsform der mechanisch anpassbaren Übertragungsvorrichtung 20 mit deren Hilfe die gegenseitige Lage und Orientierung der Implantate 3 und Verlängerungsstifte 8 vom in Fig. 1 dargestellten Fixationssystem 1 auf die ebenfalls in Fig. 1 gezeigte Vorrichtung 4 übertragen werden kann. Die Übertragungsvorrichtung 20 umfasst Positionierstifte 29, teilweise über die Positionierstifte 29 schiebbare Hülsen 30, Klemmelemente 34 und einen Verbindungsstab 31, der hier aus zwei Stäben zusammengesetzt ist. Durch die Klemmelemente 34, welche axial am Verbindungsstab 31 verschoben werden können und um die Längsachse des Verbindungsstabes 31 drehbar sind, lassen sich die Positionierstifte 29 in zwei Achsenrichtungen verschieben und um zwei senkrecht zueinander liegende Drehachsen rotieren.

Die Positionierstifte 29 und Hülsen 30 werden am Fixationssystem 1 bezüglich ihrer Lage und Orientierung eingestellt. Die Hülsen 30 ermöglichen dadurch, dass sie in axialer Richtung teilweise über die Verlängerungsstifte 8 an den Implantaten 3 geschoben werden können, dass die Positionierstifte 29 die axiale Verlängerung der Verlängerungsstifte 8 bilden können, wobei die hinteren Stirnflächen 17 der Verlängerungsstifte 8 und die vorderen Stirnflächen 18 der Positionierstifte 29 genau aufeinander zu liegen kommen.