KLOSS, Henning (Allmendstrasse 17b, Ennetbürgen, CH-6373, CH)
| Patentansprüche 1. Wirbelzwischenimplantat, umfassend eine Grundplatte, eine Deckplatte und eine Wirbelzwischenscheibe, wobei die Wirbelzwischenscheibe die Form eines Halbzylinders besitzt, dessen Längsachse in laterale Richtung verläuft. 2. Wirbelzwischenimplantat nach Anspruch 1 , wobei die Wirbelzwischenscheibe die Form eines plankonvexen Halbzylinders besitzt. 3. Wirbelzwischenimplantat nach Anspruch 1 oder 2, wobei die lateralen Enden der Wirbelzwischenscheibe plan, halbkegelförmig oder halbkugelförmig ausgestaltet sind. 4. Wirbelzwischenimplantat nach einem der Ansprüche 1 - 3, wobei die Wirbelzwischenscheibe eine plane artikulierende Oberfläche besitzt, welche translationsbeweglich auf der Grundplatte gelagert ist. 5. Wirbelzwischenimplantat nach Anspruch 4, wobei die Wirbelzwischenscheibe in der planen artikulierenden Oberfläche mindestens eine Aussparung besitzt, welche zur Aufnahme mindestens eines auf der Grundplatte angebrachten Stiftes oder Halbzylinders dient. 7. Wirbelzwischenimplantat nach einem der Ansprüche 1 - 5, wobei die Deckplatte eine zur Aufnahme der halbzylindrisch ausgestalteten artikulierenden Oberfläche der Wirbelzwischenscheibe entsprechende halbzylindrische Aussparung aufweist. 8. Wirbelzwischenimplantat nach einem der Ansprüche 1 - 7, wobei die halbzylindrisch ausgestaltete artikulierende Oberfläche der Wirbelzwischenscheibe und die halbzylindrisch ausgestaltete artikulierende Oberfläche der Deckplatte denselben Radius besitzen. 9. Wirbelzwischenimplantat nach einem der Ansprüche 1 - 3, wobei die Wirbelzwischenscheibe eine plane artikulierende Oberfläche besitzt, welche in lateraler Richtung translationsbeweglich auf der Deckplatte gelagert ist. 10. Wirbelzwischenimplantat nach Anspruch 9, wobei die Wirbelzwischenscheibe in der planen artikulierenden Oberfläche mindestens eine Aussparung besitzt, welche zur Aufnahme mindestens eines auf der Deckplatte angebrachten Stiftes dient. 11. Wirbelzwischenimplantat nach einem der Ansprüche 1 - 3, 9 oder 10, wobei die Grundplatte eine zur Aufnahme der halbzylindrisch ausgestalteten artikulierenden Oberfläche der Wirbelzwischenscheibe entsprechende halbzylindrische Aussparung aufweist. 12. Wirbelzwischenimplantat nach einem der Ansprüche 1 - 3 oder 9 - 11 , wobei die halbzylindrisch ausgestaltete artikulierende Oberfläche der Wirbelzwischenscheibe und die halbzylindrisch ausgestaltete artikulierende Oberfläche der Grundplatte denselben Radius besitzen. 13. Wirbelzwischenimplantat nach einem der Ansprüche 1 - 3, 7 oder 8, wobei die Wirbelzwischenscheibe und die Grundplatte fest und unbeweglich miteinander verbunden sind oder die Wirbelzwischenscheibe in die Grundplatte eingearbeitet ist. 14. Wirbelzwischenimplantat nach einem der Ansprüche 1 - 3, 11 oder 12, wobei die Wirbelzwischenscheibe und die Deckplatte fest und unbeweglich miteinander verbunden sind oder die Wirbelzwischenscheibe in die Deckplatte eingearbeitet ist. 15. Wirbelzwischenimplantat nach einem der Ansprüche 1 - 14, wobei die Grundplatte und/oder die Deckplatte aus Titan oder einer Titanlegierung und die Wirbelzwischenscheibe aus Polyethylen oder Titan oder einer Titanlegierung bestehen. 16. Wirbelzwischenimplantat nach Anspruch 15, wobei die Wirbelzwischenscheibe aus Titan oder einer Titanlegierung besteht. 17. Verwendung des Wirbelzwischenimplantats nach einem der Ansprüche 1 - 16 zur Behandlung von Skoliose, Bandscheibenhernie, Kyphose, Diskusbruch, Black Disc, Spontanverformung, Lumbago, Spondylosis deformans, Witwenbuckel, Spondylomyelitis, Osteochondrose, Osteofibrose, Spina bifida, Lordose, Spondylotosis, Schipperkrankheit, Myelomeningozele, Brachialgie, Baastrup-Zeichen, Wirbelankylose, Scheuermann-Krankheit, Zervikalsyndrom, Lendenkyphose, Tortikollis sowie der Bechterew Krankheit. |
Beschreibung
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Zwischenwirbelimplantat umfassend eine Deckplatte und eine Grundplatte und eine zylindrisch ausgestaltete artikulierende Oberfläche zwischen der Deckplatte und der Wirbelzwischenscheibe, welche die Neigung durch Rotation nur um die laterale Achse und damit eine Kippbewegung aufgrund von Rotation um die laterale Achse nur in anteriore-posteriore Richtung zuläßt. Durch diese Ausgestaltung wird die natürliche Bewegungsfreiheit eines Wirbelsäulensegments am besten nachempfunden.
Die Wirbelsäule stellt das physikalische Bewegungszentrum des menschlichen Körpers dar. Sie trägt das Körpergewicht, ist zu komplexen Bewegungen befähigt und vermag die an ihr angreifenden Kräfte abzufangen und auszugleichen.
Die menschliche Wirbelsäule besteht aus insgesamt 24 Wirbeln, dem Kreuzbein und dem Steißbein. Die einzelnen Wirbel werden durch
Wirbelzwischenscheiben, den Bandscheiben getrennt. Die Wirbelsäule wird in fünf Abschnitte unterteilt, nämlich die Halswirbelsäule (7 cervicale Wirbel, C1 - C7), die Brustwirbelsäule (12 thorakale Wirbel, Th 1 - Th 12), die Lendenwirbelsäule (5 lumbale Wirbel, L1 - L5), das Kreuzbein und das Steißbein.
Jeder Wirbel besteht aus einem knöchernen Wirbelkörper, einen das Rückenmark umspannenden Wirbelbogen, an den Seiten jeweils einen Querfortsatz sowie einen nach hinter weisenden Dornfortsatz.
In den medizinischen Fachdisziplinen Chirurgie, Orthopädie und Neurochirurgie gehört der künstliche Bandscheibenersatz von traumatisch-, rheumatisch- oder degenerativ veränderten Wirbelsäulen zu den operativen Eingriffen.
Stand der Technik ist, die Wirbelsäule im belasteten Bereich zu versteifen. Mit Platten- oder Stangenmaterialien werden schmerzhafte Regionen überbrückt, welche im Laufe der Zeit aufgrund mangelnder Bewegung versteifen. Üblicherweise werden die Versteifungen ventral (zum Bauch hin liegend, bauchseitig) an den Wirbelkörpern oder aber dorsal (zum Rücken gehörig, zum Rücken hin liegend) im Bereich der Wirbelbögen (Pedikel) vorgenommen.
Für den künstlichen Ersatz der Bandscheibe wird dabei das körpereigene Material (Annulus fibrosus und Nucleus pulposus) operativ entfernt und stattdessen ein Platzhalter eingesetzt. Hier kommen zumeist starre Cages zum Einsatz, welche systemabhängig mit Knochenzement oder aber mit Knochenspänen gefüllt werden.
Nachteile der bekannten Systeme sind, dass zur Behandlung der Symptome eine Versteifung / Fusion des jeweiligen Bewegungssegmentes akzeptiert wird. Eine Restauration der Wirbelsäule in Form und Funktion wird nicht erreicht. Die Folge von solchen Eingriffen sind eingeschränkte Beweglichkeit und das "adjacent-disc- syndrom" (Bandscheibenschaden des an eine Fusion angrenzenden Bandscheibenfaches durch Überlastung derselben, da es die resultierenden Bewegungskräfte aus dem versteiften Segment mit tragen muss).
In den letzten Jahren sind Systeme entstanden, welche darauf abzielen, die Beweglichkeit der Wirbelkörpersegmente zu erhalten und nicht die beiden Wirbel im Bereich der defekten Bandscheibe miteinander starr zu verbinden. Derartige Systeme setzen vor allem viskoses oder deformierbares Material umgeben durch eine starre Außenhülle ein.
US 2002/0128715 A1 offenbart beispielsweise eine künstliche Bandscheibe, welche aus einem deformierbaren, elastischen Innenkörper besteht, der in gewissen vordefinierten Grenzen verformbar ist und von einem starren Außenskelett umgeben wird. Durch diese künstliche Bandscheibe werden die natürlichen Bewegungsfreiheitsgrade durch eine vorbestimmte eingeschränkte Deformation des Innenkörpers erreicht.
Verbesserungswürdig sind bei allen bekannten künstlichen Bandscheiben die Imitation der Bewegungsmöglichkeiten eines natürlichen Wirbelsegments. Es ist bisher noch nicht gelungen, einem künstlichen Bandscheibenimplantat die einem natürlichen Wirbelsegment gegebenen Bewegungsfreiheitsgrade zu verleihen. Durch die mangelhafte Funktion der bekannten Implantate wird die Beweglichkeit der Wirbelsäule nicht optimal wiederhergestellt. Unausgleichbare Lastspitzen während des Bewegungsablaufs provozieren das Einsinken der Implantate in den Wirbelkörper. Ferner stellt sich bei den bekannten Systemen die Problematik, dass sie entweder nicht belastungsstabil sind und den an der Wirbelsäule wirkenden Dauerbelastungen nicht gerecht werden, oder aber die Materialien hinsichtlich Biokompatibilität nicht den Anforderungen genügen. Hinzu kommt, dass das Anwachsverhalten noch immer unzureichend ist und diese Prozesse zu erneutem Druck auf die Nervenwurzel führen können.
Etliche der vorgenannten Nachteile des Standes der Technik konnten durch die Erfindung der Anmelderin, welche Gegenstand des deutschen Patents DE 103 61 772 sowie der europäischen Patentanmeldung EP 04803009.2 ist, bereits behoben werden. Das deutsche Patent DE 103 61 772 offenbart ein Bandscheibenimplantat, umfassend eine Grundplatte, eine Deckplatte und eine Wirbelzwischenscheibe, wobei die Wirbelzwischenscheibe so auf der Grundplatte gelagert ist, dass Translations- und Rotationsbewegungen möglich sind und die Deckplatte so auf der Wirbelzwischenscheibe gelagert ist, dass die artikulierende Oberfläche der Wirbelzwischenscheibe als auch die artikulierende Oberfläche der Deckplatte auf jeweils einer Kugelteilfläche mit denselben Radien liegen. Diese Ausführungsform vermag aufgrund der möglichen Translations- und Rotationsbewegungen eine gute Beweglichkeit des künstlichen Bandscheibenimplantats zu gewährleisten, vermag aber noch nicht zwischen den bei einem natürlichen Wirbelsegment unterschiedlichen Bewegungsmöglichkeiten in laterale und in posteriore-anteriore Richtung zu unterscheiden.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Bandscheibenimplantat bereitzustellen, welches ein Maximum an anatomischer Kompatibilität erreicht und die Bewegungsfreiheitsgrade einer natürlichen Bandscheibe bestmöglichst auch bei Dauerbelastung imitiert und somit eine natürliche Bandscheibe auf Dauer ersetzen kann.
Diese Aufgabe wird durch die Bereitstellung eines Zwischenwirbelimplantats gemäß Patentanspruch 1 sowie dessen Verwendung gemäß Patentanspruch 17 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen, Aspekte und Details der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen, der Beschreibung, den Beispielen und den Figuren.
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Wirbelzwischenimplantat, umfassend eine Grundplatte, eine Deckplatte und eine Wirbelzwischenscheibe, welche auch integraler Bestandteil der Grundplatte oder der Deckplatte sein kann, wobei die Wirbelzwischenscheibe die Form eines Halbzylinders besitzt, dessen Längsachse in laterale Richtung verläuft bzw. sich parallel zur lateralen Achse erstreckt.
Da ein natürliches Wirbelsegment neben der Rotationsbewegung auch die Translationsbewegung in gewissem Umfang zulässt, entstehen komplexe Bewegungsmuster, welche nur durch Wirbelzwischenimplantate nachempfunden werden können, welche verschiedene Formen der Bewegung in unterschiedlichem Ausmaß in definierte Richtungen zulassen.
Derartige kinematische Bewegungen vermögen die herkömmlichen Bandscheibenimplantate des Standes der Technik nicht zu ermöglichen. Die erfindungsgemäßen Wirbelzwischenimplantate sind jedoch derart ausgestaltet, dass Neigebewegungen in lateraler Richtung unterbunden und in posteriore (nach hinten) und anteriore (nach vorne) Richtung zugelassen werden. Bevorzugt werden zeitgleich Translationsbewegungen in laterale Richtung ermöglicht und in posteriore und anteriore Richtung weitgehend unterbunden. Erfindungsgemäß lassen die hierin beschriebenen Wirbelzwischenimplantate jedoch derartige Bewegungsformen zu, so dass das physiologische Bewegungsmuster sehr genau imitiert werden kann.
Die erfindungsgemäßen Wirbelzwischenimplantate, welche auch als künstliche Bandscheiben bezeichnet werden können, sind bevorzugt dreiteilig aufgebaut, d.h. aus einer Deckplatte, einer Grundplatte und einer separaten Wirbelzwischenscheibe. Die erfindungsgemäßen Wirbelzwischenimplantate können aber auch zweiteilig ausgestaltet sein. In einem solchen Fall ist die Wirbelzwischenscheibe fest mit der Grundplatte oder auch der Deckplatte verbunden und bildet mit dieser eine Einheit. Derartige
Wirbelzwischenimplantate sind zweiteilig und bestehen aus einer Grundplatte, welche als integrierten Bestanteil die Wirbelzwischenscheibe enthält und einer Deckplatte. Natürlich besteht auch die Möglichkeit, die Wirbelzwischenscheibe in die Deckplatte zu integrieren, so dass derartige Wirbelzwischenimplantate aus Deckplatte mit integrierter Wirbelzwischenscheibe und Grundplatte bestehen.
Ist bei den zweiteiligen Ausführungsformen die Wirbelzwischenscheibe in die Grundplatte integriert oder fest mit dieser verbunden, kann natürlich keine
Relativbewegung von Grundplatte zur integrierten oder fest verbundenen
Wirbelzwischenscheibe stattfinden. Gleiches gilt, wenn die Wirbelzwischenscheibe fest mit der Deckplatte verbunden ist oder in diese integriert ist.
Bevorzugt sind jedoch die dreiteiligen Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Wirbelzwischenimplantate, da bei diesen eine Translationsbewegung der Wirbelzwischenscheibe in Bezug zur Grundplatte und eine Rotationsbewegung der Wirbelzwischenscheibe in Bezug auf die Deckplatte oder eben eine Translationsbewegung der Wirbelzwischenscheibe in Bezug zur Deckplatte und eine Rotationsbewegung der Wirbelzwischenscheibe in Bezug auf die Grundplatte möglich ist. Wie unten genauer ausgeführt wird, kann keine Rotationsbewegung um 360 Grad stattfinden. Rotationsbewegung und Translationsbewegung sind natürlich nur beschränkt in dem Umfang möglich, wie auch ein natürliches Wirbelsegment sich bewegen kann.
Um die eingeschränkte Rotationsbewegung um die laterale Achse zu ermöglichen, ist die artikulierende Oberfläche der Wirbelzwischenscheibe erfindungsgemäß halbzylindrisch ausgestaltet.
Figur 2 zeigt die erfindungsgemäße halbzylindrische Wirbelzwischenscheibe. Unter dem Begriff halbzylindrisch wird eine plankonvexe Form verstanden, d.h. eine plane Fläche und eine zylindrische Fläche mit definiertem Radius.
Bei der dreiteiligen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Wirbelzwischenimplantats besitzt die Wirbelzwischenscheibe somit eine plane artikulierende Fläche zur Ausführung von Translationsbewegungen und eine halbzylindrische artikulierende Fläche zur Ausführung von Rotations- bzw. Kippoder Neigebewegungen in Bezug auf die jeweilige Grundplatte oder Deckplatte.
Bei der zweiteiligen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Wirbelzwischenimplantats entfällt die plane artikulierende Fläche und die Möglichkeit der Translationsbewegung, weil über diese Fläche die Wirbelzwischenscheibe mit der jeweiligen Platte (Grundplatte oder Deckplatte) fest verbunden ist, so dass sich insgesamt eine Grundplatte oder eine Deckplatte mit einer halbzylindrischen artikulierenden Fläche ergibt.
Die Enden des Halbzylinders können ferner plan sein, d.h. genau so wie man einen Halbzylinder auch definieren würde, oder als Kegelaufsatz oder als Kugelaufsatz ausgestaltet sein. Beim Kegelaufsatz kann die Kegelspitze vorzugsweise abgerundet oder kugelförmig sein. In Figur 2 sind die Enden, d.h. die Seitenflächen des Halbzylinders kugelförmig ausgestaltet.
Ferner ist erfindungswesentlich, dass die als Halbzylinder ausgestaltete Wirbelzwischenscheibe entlang oder parallel zur lateralen Achse angeordnet ist, so dass die Rotations- bzw. Kipp- oder Neigebewegungen in Retroflexionsrichtung
(anterior) und in Anteflexionsrichtung (posterior) möglich ist, jedoch nicht in laterale Richtung. Dies bedeutet, dass um die laterale Achse eine Dreh-, Neige-,
Kipp- oder Rotationsbewegung in gewissem Ausmaß möglich ist, jedoch nicht um die Retroflexion-Anteflexions-Achse und natürlich auch nicht um die axiale Achse.
In Figur 1 sind die Achsen in ein Wirbelsäulensegment eingezeichnet. Als axiale Achse wird die Achse entlang der Wirbelsäule, als Retroflexion-Anteflexions- Achse die Achse verlaufend durch Bauch und Rücken und als laterale Achse die Achse senkrecht zur axialen Achse und senkrecht zur Retroflexion-Anteflexions- Achse bezeichnet.
Die vorliegende Erfindung betrifft somit zweiteilige oder vorzugsweise dreiteilige Wirbelzwischenimplantate umfassend eine Grundplatte, eine Deckplatte und eine integrierte oder separate Wirbelzwischenscheibe, wobei die Wirbelzwischenscheibe die Form eines Halbzylinders besitzt, dessen Längsachse in laterale Richtung verläuft.
Die Wirbelzwischenscheibe besitzt somit eine plane artikulierende Fläche, welche plan vorzugsweise auf der Grundplatte aufliegt aber auch in einer anderen Ausführungsform plan auf der Deckplatte aufliegen kann. Die halbzylindrische artikulierende Fläche der Wirbelzwischenscheibe liegt in einer entsprechenden Aussparung der Deckplatte oder in der anderen Ausführungsform in einer entsprechenden Aussparung der Grundplatte.
Bei Ausführungsform A liegt somit die Wirbelzwischenscheibe mit ihrer planen artikulierenden Fläche auf einer ebenfalls plan ausgestalteten artikulierenden Fläche der Grundplatte. Die Grundplatte ist zudem so ausgestaltet, das diese mit dem unterliegenden Wirbelkörper befestigt werden kann, wobei beliebige gängige Ausgestaltungen für die Befestigung möglich sind, welche nicht erfindungswesentlich sind und daher auch nicht weiter ausgeführt werden. Alle für Wirbelzwischenscheiben bekannte Befestigungsmöglichkeiten können auch bei den erfindungsgemäßen Wirbelzwischenscheiben eingesetzt werden. Die halbzylindrische artikulierende Oberfläche der Wirbelzwischenscheibe liegt in einer entsprechend halbzylindrischen Aussparung der Deckplatte. Anders gesagt liegt die konvexe artikulierende Oberfläche der plankonvexen Wirbelzwischenscheibe in einer entsprechend konkav ausgestalteten Aussparung in der Deckplatte, so dass eine gleitende Dreh-, Neige-, Kipp- oder Rotationsbewegung von Deckplatte auf der Wirbelzwischenscheibe um die laterale Achse möglich ist.
Bei allen Ausführungsformen ist sehr bevorzugt, wenn die Radien der halbzylindrischen artikulierenden Oberfläche der Wirbelzwischenscheibe und der
Radius der halbzylindrischen Aussparung in der Deckplatte (Ausführungsform A) oder in der Grundplatte (Ausführungsform B) identisch oder nahezu identisch sind.
Nahezu identisch bedeutet, dass die halbzylinderförmige Aussparung natürlich minimal größer sein muss als die halbzylinderförmige Wirbelzwischenscheibe, damit eine Dreh-, Neige-, Kipp- oder Rotationsbewegung möglich ist. Dass beide
Radien nicht absolut identisch sein können, ist dem Fachmann bewusst.
Figur 6 und Figur 7 zeigen eine Deckplatte mit einer halbzylinderförmigen Aussparung, wobei die Seitenflächen des Halbzylinders nicht plan sind, sondern in einer Kugelteilfläche oder einer Halbkugel auslaufen.
Unter dem Begriff "Halbzylinder" wird ein entlang seiner Längsachse plan durchgeschnittener Zylinder verstanden, wobei der Zylinder nicht zwangsläufig in der Mitte durchgeschnitten sein muss, also dort wo die entstandene plane Fläche den größten Durchmesser hat, sondern im mittleren Bereich durchgeschnitten sein kann, wo die entstandene plane Fläche nicht den größtmöglichen Durchmesser hat. Dabei ist jedoch bevorzugt, wenn die Wirbelzwischenscheibe als Teil des gesamten Zylinders das kleinere Stück darstellt, d.h. das Schneiden oberhalb der Mittelfläche und nicht unterhalb der Mittelfläche des Zylinders stattgefunden hat.
Die Deckplatte weist natürlich auch Mittel zur Befestigung an den aufliegenden Wirbelkörper auf, welche ebenfalls nicht erfindungswesentlich sind, eine herkömmliche Ausgestaltung besitzen können und auch nicht weiter ausgeführt werden.
Bei der Ausführungsform B liegt die Deckplatte mit ihrer planen artikulierenden Fläche auf der planen artikulierenden Fläche der Wirbelzwischenscheibe und die halbzylindrische artikulierende Fläche der Wirbelzwischenscheibe ist in eine entsprechende Aussparung in der Grundplatte eingeführt.
Somit unterscheiden sich die Ausführungsformen A und B nur darin, dass bei Ausführungsform A die Dreh-, Neige-, Kipp- oder Rotationsbewegung zwischen der Wirbelzwischenscheibe und der Deckplatte und bei der Ausführungsform B die Dreh-, Neige-, Kipp- oder Rotationsbewegung zwischen der Wirbelzwischenscheibe und der Grundplatte stattfindet, wobei Ausführungsform A bevorzugt ist.
Um nun die natürlichen Bewegungsmuster eines Wirbelsäulensegments noch besser zu imitieren, sind in weiteren bevorzugten Ausführungsformen Translationsbewegungen der Wirbelzwischenscheibe auf der Grundplatte (Ausführungsform A') oder in Bezug zur Deckplatte (Ausführungsform B 1 ) vorgesehen.
Die Translationsbewegungen von Wirbelzwischenscheibe relativ zur Grundplatte sind unabhängig von den möglichen Dreh-, Neige-, Kipp- oder Rotationsbewegungen der Deckplatte relativ zur Wirbelzwischenscheibe. Somit können relativ zueinander alle drei Teile des erfindungsgemäßen Wirbelzwischenimplantats bewegt werden, wodurch die natürlichen Bewegungsfreiheitsgrade der Wirbelsäule bestmöglichst imitiert werden können.
Die Lagerung der Wirbelzwischenscheibe auf der Grundplatte in einer Weise, dass Tanslationsbewegungen von Wirbelzwischenscheibe und Grundplatte relativ zueinander möglich sind, kann auf verschiedene Weisen realisiert werden.
Eine Realisierungsmöglichkeit umfasst die Verwendung von Befestigungsmitteln. Als Befestigungsmittel kommen Zapfen, Auswölbungen, Halbzylinder, Halterungen, Stifte, Flansche und dergleichen sowie andere denkbare Mittel zur Beschränkung der Translationsbewegung von Wirbelzwischenscheibe auf Grundplatte in Frage, welche bevorzugt auf der Grundplatte angebracht werden. Die Grundplatte kann ferner nur oder zusätzlich mit einem Rand versehen sein, der die Grundplatte zumindest teilweise umgibt und segmenthaft, zackig, wellenförmig oder durchgängig ausgestaltet sein kann. Darüber hinaus können verschiedene Befestigungsmittel miteinander kombiniert werden und es können auch zwei, drei, vier, fünf, sechs oder mehr Befestigungsmittel wie z.B. Zapfen, Auswölbungen, Halterungen, Stifte, Flansche und dergleichen vorgesehen sein. Insbesondere sind Befestigungsmittel bevorzugt, welche durch die Wirbelzwischenscheibe vollständig verdeckt sind. Auf der Grundplatte oder am Rand der Grundplatte angebrachte seitliche Begrenzungen in Form von beispielsweise Rändern, Halterungen, Wulste, Schienen oder dergleichen sind weniger bevorzugt, da diese einen Anlagerungspunkt für Gewebe darstellen und mit Gewerbe und/oder Knorpel bewachsen werden können, wodurch die Beweglichkeit von Wirbelzwischenscheibe auf Grundplatte wieder eingeschränkt wird. Somit sind insbesondere Befestigungsmittel bevorzugt, welche vollständig verdeckt sind, d.h. nicht zugänglich für Gewebe, Knorpel und Muskeln sind. Vollständig verdeckt sind die Befestigungsmittel, wenn sie beispielsweise im Innern des Implantats liegen, beispielsweise durch die Wirbelzwischenscheibe abgedeckt werden.
Figur 4 und 5 zeigen eine Grundplatte einer bevorzugten erfindungsgemäßen Ausführungsform (A') mit zwei vorzugsweise zentriert angeordneten Stiften. Dementsprechend weist die Wirbelzwischenscheibe eine oder zwei Aussparungen zur Aufnahme dieser Stifte auf. Figur 3 zeigt eine Wirbelzwischenscheibe mit einer länglichen und leicht nach anterior gebogenen Aussparung zur Aufnahme der beiden Stifte der Grundplatte, wobei vorzugsweise die Aussparung länger ist als der Abstand der beiden Stifte zueinander, so dass eine Translationsbewegung der beiden Stifte in der Aussparung in laterale Richtung möglich ist.
Die Figur 11 zeigt eine Wirbelzwischenscheibe mit einer länglichen zylinderförmigen Aussparung auf der flachen bzw. planan Fläche. Die Grundplatte weist eine entsprechende halbzylinderförmige Erhöhung auf, die in Fig. 13 gezeigt ist, welche in die Aussparung in der Wirbelzwischenscheibe passt, wobei die Erhöhung auf der Grundplatte kürzer ist, als die Länge der Aussparung in der Wirbelzwischenscheibe, so dass eine Translationsbewegung der Wirbelzwischenscheibe auf der Grundplatte von einigen Millimetern ermöglicht wird. Als "Länge der Erhöhung" wird die Länge der Drehachse bezeichnet, wenn man die Erhöhung auf der Grundplatte als einen Zylinder betrachten würde. Als "Länge der Aussparung" in der Wirbelzwischenscheibe wird die Länge der Drehachse bezeichnet, wenn man die Aussparung als einen Zylinder betrachten würde. Diesen Längen entsprechen dann der Höhe des Zylinders. Um eine Translationsbewegung der Wirbelzwischenscheibe auf der Grundplatte zu ermöglichen, muss die Höhe des Zylinders der Erhöhung kleiner sein als die Höhe des Zylinders der Aussparung. Der Höhenunterschied ist die Wegstrecke, welche die Wirbelzwischenscheibe auf der Grundplatte translatorisch von einem Extrempunkt zum anderen zurücklegen kann. Anstelle eines Halbzylinders als Erhöhung auf der Grundplatte kann eine solche Limitierung der Translationsbewegung in laterale Richtung auch durch zwei Stifte oder zwei Halbkugeln oder zwei Kegeln oder ähnlichem auf der Grundplatte realisiert werden, welche einen Abstand zueinander haben, der kleiner ist als die oben definierte Höhe des Zylinders der Aussparung in der Wirbelzwischenscheibe.
Figur 12 ist eine weitere bevorzugte Ausführungsform zu der erfindungsgemäßen Ausführungsform gemäß Figur 11 mit dem Unterschied, dass die Aussparung in der Wirbelzwischenscheibe und entsprechend die Erhöhung auf der Grundplatte leicht gebogen ist. Der Krümmungsradius der Erhöhung auf der Grundplatte als auch der Aussparung in der Wirbelzwischenscheibe liegt im Bereich von 10 mm bis 100 mm, bevorzugt zwischen 30 mm und 80 mm und insbesondere bevorzugt zwischen 40 mm und 70 mm. Auch hier gilt wieder wie für die Figuren 11 und 13 beschrieben, dass die Länge der Erhöhung auf der Grundplatte kürzer ist als die Länge der Aussparung in der Wirbelzwischenscheibe. Dies führt dazu, dass auch bei der Ausführungsform gemäß Figuren 12 und 14 eine laterale Translationsbewegung möglich ist, jedoch nicht entlang einer Geraden Linie sonder auf einer leicht gekrümmten Kurvenbahn. Betrachtet man nun das gesamte Implantat, so zeigt Figur 16 die Ausführungsform des erfindungsgemäßen Implantats gemäß Figuren 12 und 14 mit relativ zur Grundplatte geneigter Deckplatte wobei die Deckplatte zudem translatorisch zur Grundplatte verschoben ist. Dabei ist zu erkennen, dass Grundplatte du Deckplatte nicht entlang einer Geraden parallel zueinander verschoben sind, sondern auf einer Kurvenbahn zueinander verschoben wurden, weil die lateralen posterioren Bereiche der Deckplatte über die lateralen posterioren Bereiche der Grundplatte hinausragen.
Die Grundplatte kann somit einen oder mehrere bevorzugt zentriert angebrachte Führungs- und/oder Aufnahmestifte aufweisen, die sich in Richtung der axialen Achse erstrecken. Anstelle der zentrierten Positionierung kann der oder die Führungs- und/oder Aufnahmestift(e) auch dezentral beispielsweise dorsal oder ventral versetzt angebracht sein. Bevorzugt weisen die Stifte einen Durchmesser von 2 bis 15, bevorzugt von 3 bis 12 mm, weiter bevorzugt von 5 - 10 mm und insbesondere bevorzugt von 6 bis 9 mm und eine Höhe von 1 bis 5 mm, bevorzugt von 2 - 4 mm und insbesondere bevorzugt von 3 - 4 mm auf. Femer besitzt ein solcher Stift bevorzugt eine Zylinderform oder Kegelform, wobei jedoch generell ellipsoide Formen Verwendung finden können. Ein einzelner Stift sollte weitgehend zentriert auf der Grundplatte angebracht werden und zwei Stifte sollten grundsätzlich jeweils denselben Abstand zur Außenkante der Grundplatte haben, also in gewisser Weise symmetrisch angeordnet sein.
Die Wirbelzwischenscheibe weist erfindungsgemäß eine zur Aufnahme des Stiftes oder der Stifte und vorzugsweise der beiden Stifte bzw. der Befestigungsmittel geeignete Aussparung auf, wobei diese Aussparung einen größeren Durchmesser als die der Stifte besitzen sollte. Eine derartige Aussparung ist bevorzugt länglich geformt und des weiteren vorzugsweise bananenförmig ein wenig zum Bauch hin (anterior) gebogen. Anstelle einer länglichen Aussparung zur Aufnahme von zwei Stiften können auch zwei einzelne Aussparungen vorgesehen werden, welche vorzugsweise rund, O-förmig bis ellipsoid sind und den 1 ,2-fachen bis 5-fachen, vorzugsweise den 1 ,5-fachen bis 3,0-fachen Durchmesser des Stiftes besitzen, um eine Translationsbewegung zuzulassen. Bei ovalen einzelnen Aussparungen erstreckt sich der längere Durchmesser des Ovals oder des Ellipsoids entlang der lateralen Achse.
Aufgrund der größeren Ausgestaltung der jeweiligen Aussparung in der Wirbelzwischenscheibe im Vergleich zum jeweiligen Stift der Grundplatte, kann der jeweilige Stift sich in den durch die Aussparung festgelegten Grenzen bzw. die
Wirbelzwischenscheibe sich innerhalb dieser Grenzen translatorisch auf der
Grundplatte bewegen. Die Aussparung oder die Aussparungen in der
Wirbelzwischenscheibe sind vorzugsweise so ausgestaltet, dass insgesamt eine Translationsbewegung der Wirbelzwischenscheibe auf der Grundplatte vorzugsweise in laterale Richtung ermöglicht wird, ungeachtet, ob die Aussparung einen oder mehrere Stifte enthält.
Bevorzugt ist eine zugelassene Translationsbewegung in laterale Richtung, wobei auch eine geringere Translationsbewegung in anteriore und posteriore Richtung zugelassen werden kann. Die Translationsbewegung in anteriore und posteriore Richtung sollte jedoch nur ein zehntel bis maximal ein fünftel der Wegstrecke der in lateraler Richtung möglichen Translationsbewegung betragen.
Gibt man diese Relationen in absoluten Zahlen wieder, so kann sich bevorzugt die Wirbelzwischenscheibe auf der Grundplatte aus einer zentrierten Position 0 bis 5 mm, bevorzugt 0,5 - 3 mm, weiter bevorzugt 1 - 2,5 mm und insbesondere bevorzugt 1 ,5 - 2,0 mm in lateraler Richtung sowie 0 bis 1 mm, bevorzugt 0,1 - 0,75 mm, weiter bevorzugt 0,15 - 0,5 mm und insbesondere bevorzugt 0,2 - 0,3 mm in Anteflexions- als auch in Retroflexionsrichtung bewegen. Diese Angaben beziehen sich auf die Strecke von der zentrierten Position zu einer Extremposition. Die doppelten Wegstrecken werden ausgehend von einer Extremposition bis zur anderen Extremposition zurückgelegt.
Die Wirbelzwischenscheibe kann je nach Implantatgröße, welche sich danach richtet, zwischen welche Wirbel das Zwischenwirbelimplantat eingesetzt werden soll verschiedene Dicken aufweisen, welche beispielsweise 3 mm, 6 mm, 9 mm oder 12 mm betragen können. Ferner ist die Wirbelzwischenscheibe vorzugsweise nicht deformierbar und aus einem harten Material hergestellt wie beispielsweise PEEK [Poly(etheretherketone)], UHMWPE oder einem Metall wie z.B. Titan oder Titanoxid oder einer Keramik.
Eine weitere bevorzugte erfindungsgemäße Ausführungsform umfasst zwei Stifte, welche auf der Grundplatte bevorzugt zentral platziert oder dorsal oder ventral versetzt angebracht sind. Die Wirbelzwischenscheibe weist dementsprechend zwei Aussparungen auf, welche im Vergleich zum Durchmesser eines Stiftes einen größeren Durchmesser besitzen. Dadurch kann sich die Wirbelzwischenscheibe innerhalb der Aussparungen translatorisch frei um die Stifte bewegen, wobei die Translationsbewegung als auch die Rotationsbewegung um die axiale oder anatomische Achse im Rahmen der Aussparungen möglich ist. Bei dieser Ausgestaltung ist eine freie Rotation um 360 Grad natürlich nicht möglich.
Die Figuren 11 , 12, 13 und 14 zeigen zwei bevorzugte Ausführungsformen eines dreiteiligen Implantats, wobei Grundplatte und Deckplatte auf der dem Knochen zugewandten Seite zackig strukturiert und aufgeraut sind, um ein besseres Einwachsen in den Knochen zu ermöglichen. In Fig. 11 ist eine längliche oder halbzylinderförmige Aussparung auf der planen Oberfläche in der Wirbelzwischenscheibe zu sehen. Ferner ist auch die teilzylinderförmige Aussparung in der Grundplatte zu erkennen, welche zur Aufnahme der teilzylinderförmigen Oberfläche der Wirbelzwischenscheibe dient. In der korrespondierenden Figur 13 schaut man von einem anderen Winkel auf das Implantat und man erkennt die Unterseite der Grundplatte sowie die der Wirbelzwischenscheibe zugewandten Fläche der Deckplatte. Auf dieser Fläche der Deckplatte ist eine zylinderförmige Erhebung mit kugelförmigen lateralen Seitenflächen zu erkennen, wobei über dieser Erhebung die Wirbelzwischenscheibe zu liegen kommt. Die zylinderförmige Erhebung hat weitgehend den Radius der Aussparung in der Wirbelzwischenscheibe, ist jedoch nicht so lang wie die Aussparung in der Wirbelzwischenscheibe, so dass die Wirbelzwischenscheibe in lateraler Richtung über diese zylinderförmige Erhebung translatorisch gleiten kann. Diese Ausführungsform gemäß Figuren 11 und 13 läßt in laterale Richtung nur eine Translationsbewegung und in anteriore- postteriore Richtung nur eine Kippbewegung zu und limitiert somit die Bewegungsfreiheitsgrade in Bezug auf die räumliche Orientierung.
Die Figuren 12 und 14 zeigen eine weitere bevorzugte dreiteilige Ausführungsform, wobei die Aussparung in der Wirbelzwischenscheibe bananenförmig ist, d.h. die Form eines gebogenen Zylinders hat. Die Erhebung auf der Deckplatte hat eine entsprechende Form, füllt aber die Aussparung in der Wirbelzwischenscheibe nicht vollständig aus, d.h. die Aussparung in der Wirbelzwischenscheibe ist länger, so dass eine kurvenförmige Gleitbewegung der Wirbelzwischenscheibe auf der Deckplatte ermöglicht ist. Damit ergibt sich auch eine Beweglichkeit in lateraler Richtung, jedoch nicht auf einer Geraden, sondern auf einer Kurvenbahn.
In allen Ausführungsformen ist jedoch die teilzylindrische Oberfläche der Wirbelzwischenscheibe, welche die Kipp- oder Neigebewegung ermöglicht, strikt zylinderförmig, d.h. nicht etwa gebogen wie beispielsweise eine Banane, weil nur eine Zylinderoberfläche bzw. Zylinderteiloberfläche eine Neigebewegung oder Kippbewegung ermöglicht.
Die gemäß den beiden Ausführungsformen gezeigt in den Figuren 11 und 13 sowie 12 und 14 möglichen Bewegungen sind in den Figuren 15 und 16 dargestellt. Figur 15 korrespondiert zu der Ausführungsform gemäß den Figuren 11 und 13 und zeigt das Implantat in anterior geneigter Form (d.h. ventral Platten angenähert und dorsal Platten aufgeweitet), wobei Grundplatte und Deckplatte in lateraler Richtung nicht gegeneinander verschoben sind.
Fig. 16 zeigt ein erfindungsgemäßes Implantat gemäß den Figuren 12 und 14 in einer nach posterior geneigten Position, wobei Grundplatte und Deckplatte lateral gegeneinander verschoben sind. Da die Erhebung auf der Deckplatte halb- bananenförmig ausgestaltet ist, wird die Deckplatte gegenüber der Grundplatte gegeneinander nicht entlang einer Geraden verschoben, sondern die Verschiebung gegeneinander erfolgt entlang einer Kurve. Somit ist in Fig. 16 zu erkennen, dass Deckplatte und Grundplatte anterior voneinander weg geneigt sind, wobei aufgrund der lateralen Translationsbewegung entlang einer Kurve, Deckplatte und Grundplatte nicht mehr seitenflächen-parallel zueinander sind, sonder die Deckplatte gegenüber der Grundplatte etwas gedreht ist.
Anstelle von zwei Stiften können auch drei oder mehr verwendet werden, welche in der Regel mit gleichmäßigen Abständen auf der Grundplatte angebracht werden. Ferner können anstelle von Stiften auch seitliche Halterungen vorgesehen werden. Dabei wird die durch die seitlich an der Grundplatte befestigten Halterungen begrenzte Bodenfläche der Grundplatte größer ausgestaltet, als die aufliegende Bodenfläche der Wirbelzwischenscheibe, so dass die Wirbelzwischenscheibe Translations- und/oder Rotationsbewegungen auf der Grundplatte bzw. relativ zur Grundplatte ausführen kann und zwar im Rahmen der seitlichen Halterungen. Derartige Halterungen können beispielsweise ein durchgezogener oder unterbrochener, geradliniger oder wellenförmiger Wulst am Rand oder ein erhöhten Rand sein.
Erfindungsgemäß ist die halbzylindrische artikulierende Oberfläche derart auf der halbzylindrischen Oberfläche der artikulierenden Platte (Deckplatte: Ausführungsform A, A'; Grundplatte: Ausführungsform B, B') gelagert, dass die artikulierenden Flächen beider Implantatsteile auf einer Zylinderteilfläche liegen.
Unter "artikulierende Oberfläche" ist die Oberfläche der Wirbelzwischenscheibe bzw. die Oberfläche der Deckplatte (Ausführungsform A, A') oder der Grundplatte (Ausführungsform B, B') zu verstehen, die mit der jeweils anderen Oberfläche bei den möglichen Bewegungen in Berührung kommen kann.
Diese miteinander in Berührung kommenden, artikulierenden Oberflächen der Wirbelzwischenscheibe als auch der Deckplatte oder der Grundplatte liegen auf einem Teil der Oberfläche eines Zylinders.
Als Kontaktoberfläche soll die Fläche verstanden werden, wo bei einer bestimmten eingefrorenen Stellung von der Wirbelzwischenscheibe und der Deckplatte (Ausführungsform A, A') oder von der Wirbelzwischenscheibe und der Grundplatte (Ausführungsform B, B') beide Teile miteinander in Berührung kommen. Somit liegt auch die Kontaktfläche der Wirbelzwischenscheibe mit der Deckplatte (Ausführungsform A, A') oder der Wirbelzwischenscheibe mit der Grundplatte (Ausführungsform B, B') auf einer Teilfläche eines Zylinders.
Die artikulierende Oberfläche der Deckplatte (Ausführungsform A, A') entspricht ferner der Kontaktfläche und bei der Ausführungsform B und B' entspricht die artikulierende Oberfläche der Grundplatte der Kontaktfläche.
Die Radien der Halbzylinder, d.h. der Kontaktflächen als Teilfläche eines Zylinders von Wirbelzwischenscheibe und zugehöriger artikulierender Platte weisen Größenordnungen von R = 15 - 45 mm auf. Entsprechend der Größe des Bandscheibenimplantats nehmen auch die Radien zu. Bandscheibenimplantate für den lumbalen Bereich weisen Radien von 25 - 45 mm, für den thorakalen Bereicht von 20 - 40 mm und für den cervicalen Bereich von 15 - 35 mm auf.
Die Kontaktfläche ist mindestens eine Fläche von 500 mm 2 , bevorzugt von mindestens 600 mm 2 , weiter bevorzugt von mindestens 700 mm 2 und insbesondere bevorzugt von mindestens 800 mm 2 . Auch hier ist zu berücksichtigen, dass die Kontaktfläche von der Größe des Implantats abhängt und größere Zwischenwirbelimplantate auch eine größere Kontaktfläche besitzen. Kontaktflächen dieser Größe verteilen die mechanische Belastung auf der Wirbelzwischenscheibe und führen zu einer längeren Lebensdauer des Implantats.
Durch diese erfindungsgemäße Ausgestaltung wird die Kontaktfläche zwischen Deckplatte und Wirbelzwischenscheibe auch bei komplexen Bewegungen maximiert, da keine punktförmige oder linienförmige Kontaktfläche, sondern eine zylinderförmige Kontaktfläche erhalten wird.
Dabei sind grundsätzlich zwei Ausführungsformen denkbar. Zum einen kann die artikulierende Oberfläche der Deckplatte konvex bzw. plankonvex und die mit der Deckplatte artikulierende Oberfläche der Wirbelzwischenscheibe konkav bzw. plankonkav ausgestaltet werden oder die artikulierende Oberfläche der Deckplatte wird konkav bzw. plankonkav und die mit der Deckplatte artikulierende Oberfläche der Wirbelzwischenscheibe konvex bzw. plankonvex ausgebildet, wobei letztere Variante bevorzugt ist. Sowohl zur ersten als auch zur zweiten Variante gibt es weitere zwei mögliche Ausführungsformen, nämlich bei Variante 1 kann die konkav ausgestaltete Wirbelzwischenscheibe mit einer konvex ausgestalteten Deckplatte oder mit einer konvex ausgestalteten Grundplatte artikulieren, während bei bevorzugter Variante 2 die konvex ausgestaltete Wirbelzwischenscheibe mit einer konkav ausgestalteten Deckplatte (Ausführungsform A, A') oder mit einer konkav ausgestalteten Grundplatte (Ausführungsform B, B') artikulieren kann. Dabei sind die konkaven oder konvexen Ausgestaltungen weiterhin die halbzylindrischen Ausgestaltungen, d.h. der Radius der Rundung bleibt unverändert. Die Begriffe konkav und konvex werden nur benutzt, um die Krümmungsrichtung der halbzylinderförmigen Ausgestaltung anzugeben.
Eine bevorzugte Ausführungsform des Zwischenwirbelimplantats umfasst somit eine Grundplatte, eine Wirbelzwischenscheibe und eine Deckplatte, wobei die Wirbelzwischenscheibe so auf der Grundplatte gelagert ist, das eingeschränkte Translations- und/oder Rotationsbewegungen möglich sind und die Deckplatte (Ausführungsform A') so auf der Wirbelzwischenscheibe gelagert ist, dass die artikulierende Oberfläche der Wirbelzwischenscheibe als auch die artikulierende Oberfläche der Deckplatte auf jeweils einer Teilfläche eines Zylinders liegen, wobei die Zylinder dieselben Radien besitzen.
Eine weitere bevorzugte Ausführungsform des Zwischenwirbelimplantats umfasst somit eine Grundplatte, eine Wirbelzwischenscheibe und eine Deckplatte, wobei die Wirbelzwischenscheibe so auf der Deckplatte gelagert ist, das eingeschränkte
Translations- und/oder Rotationsbewegungen möglich sind und die Grundplatte
(Ausführungsform B') so auf der Wirbelzwischenscheibe gelagert ist, dass die artikulierende Oberfläche der Wirbelzwischenscheibe als auch die artikulierende Oberfläche der Grundplatte auf jeweils einer Teilfläche eines Zylinders liegen, wobei die Zylinder dieselben Radien besitzen.
Bei den erfindungsgemäßen Ausführungsformen kann zudem die Deckplatte bis zu 20 Grad relativ zur Grundplatte ausgehend von einer parallelen Lage zueinander geneigt werden. Anders gesagt, die Deckplatte (Ausführungsform A, A') oder eben die Grundplatte (Ausführungsform B, B') kann bis zu 20 Grad relativ zur Grundplatte (Ausführungsform A, A') oder zur Deckplatte (Ausführungsform B, B') ausgehend von einer parallelen Lage zueinander geneigt werden.
Ferner sind Deck- und Grundplatten bevorzugt, welche konisch zulaufen. Deck- und Grundplatte sind auf ihrer ventralen Seite dicker als auf ihrer dorsalen Seite, um die natürliche Form eines Wirbelsegments besser nachzubilden. Deckplatte oder Grundplatte oder Deck- und Grundplatte weisen vorzugsweise auf ihrer ventralen Seite die doppelte Dicke auf, wie auf der dorsalen Seite. Alternativ weisen Deckplatte oder Grundplatte oder Deck- und Grundplatte eine Steigung von 3%, bevorzugt 6% und insbesondere bevorzugt 8% vom dorsalen zum ventralen Ende auf. Insbesondere bevorzugt ist, wenn die einander zugewandten Seiten von Deckplatte und Grundplatte keine Abschrägung aufweisen und nur die einander abgewandten Seiten von Deckplatte und Grundplatte abgeschrägt sind. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist entweder nur Grundplatte oder nur Deckplatte konisch zulaufend. Die Abschrägung von Deckplatte und/oder Grundplatte kann bis zu 10 Grad, bevorzugt 2 bis 8 Grad betragen (ventral breit und nach dorsal auslaufend). Ferner ist bevorzugt, wenn gemäß der Krümmung der Wirbelsäule die Abwinkelung der Deckplatte und/oder der Grundplatte den physiologischen Bedingungen angepasst wird, wobei vorzugsweise die Deckplatte in craniale (zum Kopf hin) Richtung eine, anderen Grad der Abwinkelung aufweist, wie die Grundplatte in kaudale (zum Fuß hin) Richtung. Die Wirbelsäule beschreibt von der Seite betrachtet ein Doppel-S (Kyphose / Lordose). Speziell im Bereich der Lendenwirbelsäule (Lordose) stehen die Wirbelkörper in einem nach ventral geöffneten Winkel zueinander. Um das entsprechende
Bandscheibenfach ideal versorgen zu können, sollte das Implantat mit seinen Deck- und Bodenplatten an diese im Winkel zueinander stehenden Wirbelkörper anpassbar sein. Hintergrund ist hier, für eine ideale Krafteinleitung auf das Implantat zu sorgen, das Risiko der Luxation der Wirbelzwischenscheibe zu minimieren und die Bandstrukturen der Wirbelsäule der Physiologie entsprechend einzustellen. Diese Aspekte kämen natürlich der Langlebigkeit des Implantates zugute. Ist das Bandscheibenfach den anatomischen Strukturen entsprechend ausgefüllt und wird die Wirbelzwischenscheibe ideal belastet, so wird der Verschleiß des Polyethylens der Wirbelzwischenscheibe reduziert. Da eine Wirbelzwischenscheibe aus Polyethylen, PEEK oder auch anderen Kunststoffen dem Verschleiß am stärksten ausgesetzt wird, verwendet eine insbesondere bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung eine Wirbelzwischenscheibe aus Metall, optional beschichtet mit einer Keramikbeschichtung.
Ferner ist bevorzugt, wenn die Grundplatte als auch die Deckplatte eine konvexe Wölbung der zum Knochen gerichteten Oberfläche aufweisen. Insbesondere bevorzugt ist die konvexe Wölbung der Deckplatten zum Knochen hin, da auch die Wirbelkörper eine Wölbung (konkav) aufweisen und so einer Sinterung des Implantates in den Knochen vorgebeugt werden kann. Vorteil wäre, dass die Knochentrabekelstruktur entsprechend der Physiologie belastet werden würde, mehr Fläche zum Anwachsen des Knochens zur Verfügung stünde und die Luxationsgefahr des Implantates reduziert würde. Die Konvexität liegt dabei vorzugsweise in einem Bereich von 1 - 5mm, d.h. an der höchsten Stelle beträgt die Erhebung bis zu 5mm.
Zusätzlich zu der Bewegungsmöglichkeit von Deckplatte und Wirbelzwischenscheibe zueinander können Wirbelzwischenscheibe und Grundplatte relativ zueinander bewegt werden. Das erfindungsgemäße Bandscheibenimplantat ist derart ausgestaltet, dass die Wirbelzwischenscheibe so auf der Grundplatte (Ausführungsform A, A') oder eben so auf der Deckplatte (Ausführungsform B, B') gelagert ist, dass die Wirbelzwischenscheibe in der horizontalen Ebene wenige Grad um die axiale Torsionsachse (axiale Achse) gedreht werden kann.
Die Bewegung der Grundplatte und Deckplatte zueinander ist vergleichbar mit einer Bewegung von zwei gleichen parallelen Platten, zwischen denen sich ein halber Zylinder befindet, d.h. ein Zylinder durchgeschnitten entlang einer Fläche durch seine Längsachse, wobei die jeweilige Platte den Zylinder zumindest entlang einer Teilfläche der Zylinderoberfläche berührt. Die Bewegung der Platten zueinender ist vergleichbar mit der Bewegung von Grund- und Deckplatte des erfindungsgemäßen Zwischenwirbelimplantats zueinander, wobei aufgrund der Gestaltung von Grund- und Deckplatte und Wirbelzwischenscheibe, eine laterale Beugebewegung nicht und vorzugsweise eine Retroflexionsbewegung nur in geringerem Umfang ausgeführt werden kann, als eine Anteflexionsbewegung.
Es ist erfindungswesentlich, dass laterale Beugebewegungen ausgeschlossen werden, da diese Bewegungsfreiheit bei einem natürlichen Wirbelsegment auch nicht gegeben ist. Dies wird erfindungsgemäß durch die Ausgestaltung der Wirbelzwischenscheibe als Halbzylinder erreicht, dessen Längsachse entlang der lateralen Achse verläuft. Dadurch werden laterale Beugebewegungen der artikulierenden Platte auf der Wirbelzwischenscheibe unterbunden, weil sich sonst die artikulierende Platte von der Wirbelzwischenscheibe abheben müsste und dies aufgrund des durch die Wirbelsäule ausgeübten Druckes nicht geschehen kann. Kipp-, . Neige- oder Rotationsbewegungen sind daher nur auf der Zylinderteilfläche möglich und nur um die Zylinderteilflächenlängsachse, d.h. um die laterale Achse und damit nur in Retroflexions- und Anteflexionsrichtung. Läßt man ferner die Kipp-, Neige- oder Rotationsbewegung um die laterale Achse in Retroflexionsrichtung stärker zu als in Anteflexionsrichtung, so hat man die natürlichen Bewegungsformen eines natürlichen Wirbelsegments also die Bewegungsmöglichkeiten zwischen zwei Wirbelkörper bestmöglichst nachgebildet.
Grund- und Deckplatte können sich bis maximal 10 Grad relativ zueinander drehen, bevorzugt bis zu 8 Grad, weiter bevorzugt bis zu 6 Grad und insbesondere bevorzugt bis zu 4 Grad.
Eine Retroflexionsbeugebewegung kann bis zu 10 Grad, bevorzugt bis zu 15 Grad und insbesondere bevorzugt bis zu 20 Grad ausgehend von einer zentrierten Position erfolgen. Eine Anteflexionsbeugebewegung kann bis zu 20 Grad, bevorzugt bis zu 25 Grad und insbesondere bevorzugt bis zu 30 Grad ausgehend von einer zentrierten Position erfolgen. Eine Beugebewegung in lateraler Richtung ist nicht möglich.
Die Wirbelzwischenscheibe ist ferner vorzugsweise derart ausgestaltet, dass sie eine solche Größe hat, dass bei sämtlichen möglichen Bewegungen die Deckplatte nicht die Grundplatte berührt. Ferner weisen die Ränder von Deck- und Grundplatte eine Abwinkelung der einander zugewandten Ecken voneinander weg auf. Diese Abwinkelung der Ränder von Grund- und Bodenplatte sowie die Ausgestaltung der Wirbelzwischenscheibe sind wesentlich für eine lange Funktionsfähigkeit der erfindungsgemäßen Implantate, da das Berühren bzw. Reiben (Impingement) von Deck- auf Grundplatte zu einem Abrieb und zur Freisetzung von Partikeln bis hin zu größeren Implantatstücken führen kann, welche die Lebensdauer des Implantats drastisch vermindern. Zudem kann der Fall der Luxation der Wirbelzwischenscheibe dann auftreten, wenn Grund- und Deckplatte sich berühren und die Kontaktfläche zwischen Deckplatte und Wirbelzwischenscheibe aufgrund einer angehobenen Deckplatte verringert wird. Aus den vorgenannten Gründen ist daher unbedingt ein Impingement von Deck- und Grundplatte zu vermeiden.
Ferner kann die Wirbelzwischenscheibe, d.h. die Bandscheibe bevorzugt aus einem harten Kunststoff wie PEEK oder Polyethylen und insbesondere Ultra High Molecular Weight Polyethylene (UHMWPE) bestehen, wobei auch Titan mit einer Keramikbeschichtung für die Wirbelzwischenscheibe verwendet werden kann.
Die Bezeichnung „ultrahochmolekulares Polyethylen" ist nicht eindeutig. Als HDPE (high density PE) gilt derzeit ein PE mit einer Molmasse von unter 200.000 g/mol. Nach DIN ISO 11542 ist PE mit einer Schmelze-Massefließrate von unter 0,1 g/10 min als UHMWPE definiert (wobei dies einer Molmasse von über 106 g/mol entspräche), nach der ASTM D 4020 liegt die Grenze bei 3,1 * 106 g/mol. Die angegebene, mittlere Molmasse heutigen UHMWPEs liegt, je nach Hersteller und verwendeter Messmethodik zwischen 3,5*106 und 107g/mol. Ultra High Molecular Weight Polyethylene (UHMWPE) ist ein Polyethylen nach ISO 5834-2 Standard, Chirulen® und TIVAR® Premium sind hochreine Implantatwerkstoffe aus PEUHMW für den Einsatz in der Endoprothetik. Als bevorzugte Artikulationspartner werden sie in künstlichen Hüft-, Knie-, Ellenbogen- und Schultergelenken eingesetzt.
Die Grundplatte als auch die Deckplatte und bei einigen Ausführungsformen auch die Wirbelzwischenscheibe der erfindungsgemäßen Implantate sind in der Regel vollständig aus einem harten Material aufgebaut, insbesondere einer Keramik, einem Metall oder einer Metalllegierung wie beispielsweise Titan, Zirkonium, oxidiertem Zirkonium, Hafnium, Platin, Rhodium, Niobium, medizinischem Edelstahl, CoCr-Stahl (Cobalt-Crom), Tantal und können aber auch aus faserverstärkten Kunststoffen (Glas- / Carbonfasern mit entsprechender Matrix), PEEK [Poly(etheretherketone)] oder Polymerwerkstoffen allgemein bestehen. Bei den Metalllegierungen können ferner Metalle wie Aluminium, medizinischer Stahl und/oder Gold zugesetzt werden.
Bei weiteren insbesondere bevorzugten Ausführungsformen wird ein Metall und vorzugsweise Titan bzw. eine Titanlegierung eingesetzt, um die Wirbelzwischenscheibe herzustellen. Bei diesen weiter bevorzugten
Ausführungsformen, welche eine Grundplatte aus Titan oder einer Titanlegierung, eine Deckplatte aus Titan oder einer Titanlegierung als auch eine Wirbelzwischenscheibe aus Titan oder einer Titanlegierung besitzen, ergeben sich sogenannte hart-hart-Paarungen und zwar zwischen Deckplatte und Wirbelzwischenscheibe als auch zwischen Grundplatte und Wirbelzwischenscheibe. Bei diesen Systemen ist ferner insbesondere bevorzugt, wenn das Titan bzw. die Titanlegierung mit einer keramischen Beschichtung versehen ist. Grundsätzlich sind auch Ausführungsformen möglich, welche für die Wirbelzwischenscheibe keinen Kunststoff sondern ein Metall oder eine Metalllegierung verwenden, welche vorzugsweise noch mit einer keramischen Beschichtung versehen ist. Die für die Medizinaltechnik zugelassenen Titanwerkstoffe sollten insbesondere die DIN ISO 5832-3 erfüllen. Grundsätzlich regelt sich die Zulassung von Titan und Titanlegierungen als Medizinalwerkstoff nach den DIN ISO 5832-1 bis 5832- 12 Normen.
Neben dem reinen Titan können somit auch Titanlegierungen wie beispielsweise Ti-6AI^V, Ti-Nb-Ta-Zr, Ti-AI6-Nb7 (nach ISO 5832-11 ) oder Ti-29Nb-13Ta- 4.6Zr erfindungsgemäß Verwendung finden. Bevorzugt sind Titanlegierungen, bei denen der Titananteil mindestens 50 Gew.-%, weitere bevorzugt 65 Gew.-%, noch weiter bevorzugt 80 Gew.-% und insbesondere bevorzugt 90 Gew.-% beträgt. Ferner ist die Verwendung von reinem bzw. medizinischem Titan oder von beschichteten oder unbeschichteten CoCr-Legierungen zur Herstellung des gesamten Bandscheibenimplantats bevorzugt.
Grund- und Bodenplatte können zementiert oder zementfrei in den Knochen implantiert oder an dem Wirbelknochen befestigt werden, wobei die zementfreie Verankerung bevorzugt ist.
Ferner wird als Material für den Grundkörper der Grund- und/oder Deckplatte vorzugsweise Titan eingesetzt. Titan als Grundmaterial der erfindungsgemäßen Grund- und Deckplatte ist biologisch inert, verwächst daher fest mit dem Knochen, kann zementfrei verankert werden und ist nicht allergen.
Durch die Wahl biokompatibler, inerter Materialien wird die Akzeptanz des physiologioschen Gewebes auf das Implantat wesentlich verbessert. Aufgrund der Verwendung von Materialien, welche besonders geeignet sind, tribologischen Belastungen standzuhalten, wird der Verschleiß des künstlichen Materials minimiert und somit die Lebensdauer (Standzeit) des Implantats wesentlich erhöht.
Knochenzellen können sich direkt auf biokompatiblen Werkstoffen verankern, wenn ihnen eine strukturierte Oberfläche zur Verfügung steht, deren offene Rauhigkeit im Bereich von 50 bis 400 μm liegt.
Damit die Grund- und Deckplatte fest mit dem Knochen insbesondere bei zementfreier Befestigung verwachsen, besitzt die dem Knochen zugewandte Oberfläche der Grund - als auch der Deckplatte eine Rauhigkeit von mindestens Rz 50 μm, bevorzugt von mindestens Rz 60 μm. Natürlich können auch andere Rauhigkeitsgrade verwendet werden bis hin zu Spongiosametall.
Die Rauhigkeit wird entweder als Rz oder Ra (DIN 4762, 4768, 4775, ISO 4288) angegeben. Rz bezeichnet die gemittelte Rauhtiefe. Die gemittelte Rauhtiefe
Rz ist das arithmetische Mittel aus den größten Einzelrauhtiefen mehrerer aneinandergrenzenden Einzelmessstrecken. Ra bezeichnet hingegen den arithmetischen Mitten rauh wert. Ra ist der allgemein anerkannte und international angewendete Rauheitsparameter. Er ist der arithmetische Mittelwert der absoluten Werte der Profilabweichungen innerhalb der Bezugsstrecke. Der gemessene Zahlenwert Ra ist immer kleiner als der auf dem gleichen
Rauheitsprofil ermittelte Rz-Wert.
Grund- und/oder Deckplatte des erfindungsgemäßen Bandscheibenimplantats sind vorzugsweise mit einer metallischen oder keramischen Beschichtung überzogen, die eine variable Anzahl der einzelnen Schichten oder eine unterschiedliche Schichtdicke aufweisen kann. Keramische Beschichtungen umfassen Nitride, Carbide und Phosphide von bevorzugt Halbmetallen und Metallen bzw. Metalllegierungen. Beispiele für keramische Beschichtungen sind Bornitride, Titan-Niob-Nitrid, Titan-Calcium-Phosphid (Ti-Ca-P), Cr-Al-N, Ti-Al-N, Cr-N, TiAIN-CrN, Ti-Al-C, Cr-C, TiAIC-CrC, Zr-Hf-N, Ti-Hf-C-N, Si-C-N-Ti, Si-C-N sowie DLC (Diamond Like Carbon). Als Beschichtung wird ferner vorzugsweise eine keramische Schicht aus Titan-Niob-Nitrid (Ti-Nb-N) aufgebracht.
Insbesondere ist es vorteilhaft, wenn die artikulierende Oberfläche der Grund- und der Deckplatte mit Titan-Niob-Nitrid (Ti-Nb-N) beschichtet ist.
Diese keramische Beschichtung der insbesondere artikulierenden Implantatoberflächen hat eine Härte, die um ein Vielfaches höher ist, als die von herkömmlich verwendeten Materialien. Durch diese Härte ist die Oberfläche hoch polierbar und vor Titanabtrieb geschützt.
Erfindungsgemäß ist die Geometrie der artikulierenden Kompartimente derart gewählt, dass die Flächen, welche dem Verscheiß ausgesetzt sind, maximiert werden können. Dies bedeutet, dass erfindungsgemäß die Geometrie der Gelenkpartner so gewählt wird, dass über eine plane Kontaktfläche zwischen Grundplatte und Wirbelzwischenscheibe (Ausführungsform A, A') oder zwischen Deckplatte und Wirbelzwischenscheibe (Ausführungsform B, B') und einen zylindrischen Flächenausschnitt zwischen Wirbelzwischenscheibe und Deckplatte (Ausführungsform A, A') oder zwischen Wirbelzwischenscheibe und Grundplatte (Ausführungsform B, B') die tribologisch belasteten Flächen maximiert werden, was den Verschleiß der erfindungsgemäßen Implantate letztendlich reduziert. Hieraus resultiert eine Verminderung der wirkenden Kräfte pro Flächeneinheit, was sich durch Reduzierung des Abriebs wiederum positiv auf die Standzeit des Implantats auswirkt. Durch die gewählte und auf den Einzelfall angepasste Geometrie des Zwischenwirbelimplantats, insbesondere der Geometrie der Wirbelzwischenscheibe, und die korrekte Platzierung des Implantats bei der Operation, wird der physiologischen Beweglichkeit der Wirbelkörpersegmente zueinander bestmöglichst entsprochen. Durch diese annähernd perfekte Imitation einer natürlichen Bandscheibe bzw. deren Beweglichkeit werden die auf die Knochen-Implantat-Grenze einwirkenden Kräfte erheblich verringert, was sich positiv auf die Langlebigkeit (Reduzierung von Verschleiß und Minimierung von Lockerungen) des Implantats auswirkt.
Die Prothesen des Standes der Technik können zumeist nur auf maximal zwei Etagen im Rücken eingesetzt werden. Die erfindungsgemäßen
Zwischenwirbelimplantate können auch auf mehr als zwei Etagen im Rückgrat eingesetzt werden. Dabei werden die einzelnen Zwischenwirbelimplantate nach Größe und Geometrie ihrer jeweiligen Lage angepasst, so dass durch derartige Mehrfachimplantate auch Wirbelsäulenleiden, Wirbelsäulenschäden als auch Wirbelsäulenerkrankungen behandelt werden können.
Zu diesen Wirbelsäulenleiden, Wirbelsäulenschäden als auch Wirbelsäulenerkrankungen, welche durch ein erfindungsgemäßes Zwischenwirbelimplantat oder durch einen Satz von erfindungsgemäßen Zwischenwirbelimplantaten behandelt werden können, zählen beispielsweise Skoliose, d.h. die seitliche Verbiegung der Wirbelsäule, auch Rückgratverkrümmung genannt, Bandscheibenhernie, worunter man das Hervortreten des Bandscheibenkerns gegen die angrenzenden Wirbelkörper oder die Nervenwurzeln versteht sowie Kyphose, was die Biegung der Wirbelsäule nach hinten bezeichnet.
Ferner können durch die erfindungsgemäßen Zwischenwirbelimplantate folgende Wirbelsäulenleiden, Wirbelsäulenschäden als auch Wirbelsäulenerkrankungen behandelt werden können: Diskusbruch (d.h. Bandscheibenschaden), Black Disc (degenerative Bandscheibe, welche im Röntgenbild schwarz erscheint), die Spontanverformung, d.h. die Verformung von Wirbelkörpern durch Krankheiten, Knochenveränderungen oder Geschwülste, Lumbago oder geläufiger als Hexenschuß oder Lendenweh bezeichnet, worunter man einen heftigen, meist plötzlich auftretenden Schmerz in der Kreuz- und Lendengegend versteht. Lumbago entsteht am häufigsten durch Veränderungen der Bandscheiben. Spondylosis deformans, d.h. Erkrankung der Wirbelkörper und Bandscheiben mit starkem Bewegungsschmerz, Witwenbuckel, worunter man eine Rückgratverkrümmung bei älteren Frauen, hervorgerufen durch Knochenschwund aufgrund der veränderten hormonellen Lage nach dem Klimaterium (Wechseljahre) versteht, Spondylomyelitis, d.h. Entzündung von Wirbeln und Rückenmark, Osteochondrose, was die Veränderung und Verkümmerung von Zwischenwirbelscheiben bezeichnet, sowie Osteofibrose, was die Erkrankungen des Skeletts bei Jugendlichen bezeichnet, Spina bifida auch bekannt unter Spaltwirbel, insbesondere die angeborene Spaltbildung der Wirbelsäule, Lordose, worunter der Fachmann die
Verkrümmung der Wirbelsäule nach vorn, verursacht durch einen hohlen Rücken versteht, Spondylotosis, d.h. das Abgleiten eines Wirbelkörpers um eine ganze Wirbelbreite, meistens des 5. Lendenwirbels auf das Kreuzbein, Schipperkrankheit, welche den durch schwere Überanstrengung verursachten Abrißbruch, meistens des 7. Halswirbels oder des 1. Brustwirbeldornfortsatzes bezeichnet, Myelomeningozele, worunter der Fachmann die angeborene Mißbildung von Wirbelbögen versteht, Brachialgie, was die Schmerzen in den Armen und Schultern aufgrund von Veränderungen im Bereich der Halswirbel bezeichnet, Baastrup-Zeichen, was die Verbiegung der Wirbelsäule nach vorn mit Verbreiterung der Dornfortsätze und Zerquetschung des dazwischenliegenden Gewebes meint, das meist mit starken Kreuzschmerzen und Druckschmerz der Dornfortsätze verbunden ist, Wirbelankylose, bezeichnet die knöcherne Versteifung der Wirbelsäule mit starken Schmerzen in Rumpf, Armen und Beinen und Lähmungen der Gliedmuskeln, Scheuermann-Krankheit, womit der Fachmann Knochen- und Knorpelentzündungen der einzelnen Wirbelkörper, vorzugsweise der Brustwirbelsäule bei Jugendlichen bezeichnet, Zervikalsyndrom, d.h. Erkrankungen der Weichteile im Bereich der Halswirbelsäule, Lendenkyphose, d.h. Krümmung der Wirbelsäule im Bereich der Lendenwirbel, Tortikollis, d.h. Schiefhals, häufig rheumatisch bedingt als auch die Bechterew Krankheit, womit die chronisch entzündliche Wirbelsäulenerkrankung, die zu Veränderungen und Versteifung des gesamten Wirbelsäulenapparates führt gemeint ist. Figurenbeschreibung
Figur 1 zeigt zwei Wirbel mit Wirbelkörper, Wirbelkanal, Wirbelbogen, Querfortsatz, Dornfortsatz und den zugehörigen Bandscheiben sowie die Achsen entlang und senkrecht zur Wirbelsäule;
Figur 2 zeigt eine Wirbelzwischenscheibe mit erfindungsgemäßer halbzylindrischer Form, wobei die beiden Enden oder Seitenflächen nicht plan sondern kugelförmig oder genauer viertelkugelförmig ausgestaltet sind; Figur 3 zeigt die Wirbelzwischenscheibe von ihrer planen Seite, wobei die viertelkugelförmigen Enden oder Seitenflächen deutlich zu erkennen sind und ferner die Aussparung zur Aufnahme der Führungsstifte der unterliegenden oder aufliegenden Platte zu sehen ist, wobei die Aussparung länglich und leicht zum Bauch hin also nach ventral gebogen ist;
Figur 4 zeigt eine Grundplatte mit zwei Stiften oder Führungsstiften, welche in die entsprechende Aussparung in der Wirbelzwischenscheibe aufgenommen werden, wobei die Grundplatte plan ausgestaltet ist und sich somit plane artikulierende Flächen ergeben, wobei die Wirbelzwischenscheibe translationsbeweglich auf der Grundplatte gelagert werden kann;
Figur 5 zeigt eine Grundplatte mit zwei zentral angeordneten Stiften. Die Grundplatte ist rechteckig mit runden Kanten, wobei diese Form nicht zwingend ist und auch runde, ovale oder unsymmetrische Formen zum Einsatz kommen können;
Figur 6 zeigt eine Deckplatte, wobei die halbzylinderförmige Aussparung zur
Aufnahme der halbzylinderförmig ausgestalteten artikulierenden
Oberfläche der Wirbelzwischenscheibe dargestellt ist. Es ist ferner zu erkennen, dass die Aussparung entlang der Längsachse also der lateralen Achse der Deckplatte verläuft und damit Neige- bzw.
Rotationsbewegungen um die laterale Achse möglich sind; Figur 7 zeigt die Deckplatte von ihrer Unterseite mit der länglichen halbzylinderförmiger Aussparung als artikulierende Fläche zur Aufnahme der halbzylinderförmigen artikulierenden Fläche der Wirbelzwischenscheibe;
Figur 8 zeigt ein dreiteiliges erfindungsgemäßes Zwischenwirbelimplantat bestehend aus Grundplatte mit zwei zentral angeordneten zylinderförmigen Stiften, einer halbzylindrischen Wirbelzwischenscheibe mit viertelkugelförmigen Seitenflächen und einer länglichen Aussparung auf der planen artikulierenden Fläche (nicht gezeigt) zur Aufnahme der beiden Stifte der Grundplatte sowie einer Deckplatte mit entsprechender halbzylinderförmigen Aussparung zur Aufnahme der halbzylindrischen artikulierenden Oberfläche der Wirbelzwischenscheibe;
Figur 9 zeigt dieselbe erfindungsgemäße Ausführungsform wie Figur 8, wobei in Figur 9 die längliche und leicht nach ventral gebogene Aussparung in der planen artikulierenden Fläche der Wirbelzwischenscheibe zu erkennen ist; Figur 10 zeigt schematisch ein erfindungsgemäßes Implantat mit Wirbelzwischenscheibe mit planen Seitenflächen in geneigter oder gekippter Lage, wobei die Größenverhältnisse und Form von Deckplatte, Wirbelzwischenscheibe und Grundplatte abstrahiert sind und nicht den tatsächlichen Verhältnissen entsprechen; Figur 11 zeigt eine erfindungsgemäße Ausführungsform eines dreiteiligen Zwischenwirbelimplantats mit einer halbzylinderförmigen
Wirbelzwischenscheibe für eine gerichtete Kippbewegung, welche auf ihrer planen Fläche eine halbzylinderförmige oder kanalartige Aussparung für die Auflage und für eine eingeschränkte laterale Translationsbewegung aufweist; die halbzylinderförmige oder kanalartige Aussparung in der Wirbelzwischenscheibe verläuft gerade, d.h. ohne Krümmung und dient zur Aufnahme der halbzylinderförmigen Erhöhung auf der Grundplatte (nicht gezeigt, aber in Figur 13 sichtbar), wobei die Länge der halbzylinderförmigen Erhöhung auf der Grundplatte kürzer ist als die Länge der Aussparung in der Wirbelzwischenscheibe, so dass in laterale Richtung die Wirbelzwischenscheibe auf der
Grundplatte bis zum jeweiligen Anschlag der Erhöhung verschoben werden kann;
Figur 12 zeigt schematisch eine erfindungsgemäße Ausführungsform, welche der gemäß Fig. 11 entspricht, mit dem Unterschied, dass die Aussparung in der Wirbelzwischenscheibe nicht geradlinig sondern gebogen verläuft, wodurch eine leicht kurvenförmige Translationsbewegung in laterale
Richtung ermöglicht wird;
Figur 13 zeigt die erfindungsgemäße Ausführungsform gemäß Figur 11 aus einer anderen Perspektive, so dass die halbzylinderförmige Erhebung oder
Erhöhung auf der Grundplatte erkennbar ist, welche an der planen Fläche der Wirbelzwischenscheibe anliegt, wobei die auf der Platte gezeigte halbzylinderförmige Erhebung in der Aussparung in der Wirbelzwischenscheibe zu liegen kommt und darin translatorisch in laterale Richtung bewegt werden kann; Figur 14 zeigt schematisch dieselbe Ausführungsform wie Fig. 12, wobei nun die
Grundplatte als oberstes Bauteil dargestellt ist und die zylinderförmige jedoch leicht gebogene Erhöhung auf der Grundplatte zu erkennen ist, welche in der korrespondierenden Aussparung in der
Wirbelzwischenscheibe so zu liegen kommt, dass eine translatorische
Bewegung auf einer leichten Kreisbahn in vorrangig laterale Richtung ermöglicht wird; Figur 15 zeigt die erfindungsgemäße Ausführungsform gemäß Figur 11 und 13 im zusammengesetzten und nach Zustand; Figur 16 zeigt schematisch ;
Ausführungsbeispiele
Bevorzugte Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Zwischenwirbelimplantats werden nun anhand der Beispiele diskutiert, wobei zu berücksichtigen ist, dass die diskutierten Beispiele vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung wiedergeben, jedoch den Schutzumfang nicht auf diese Ausführungsformen beschränkten.
Beispiel 1
Eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Zwischenwirbelimplantats besteht aus einer Deckplatte wie in Fig. 6 und 7 gezeigt, einer Wirbelzwischenscheibe wie in Fig. 2 und 3 dargestellt und einer Grundplatte wie in Fig. 4 und 5 offenbart.
Das Zwischenwirbelimplantat weist eine Größe auf, welche zum Ersatz eines L3/4 Wirbelsegments geeignet ist. Kleinere Ausführungsformen des in Beispiel 1 beschriebenen Zwischenwirbelimplantats sind durch einen Fachmann ohne Probleme herzustellen. Bei diesen kleineren Ausführungsformen können die Kontaktflächen insbesondere zwischen Wirbelzwischenscheibe und Deckplatte aber auch zwischen Wirbelzwischenscheibe und Grundplatte entsprechend der Größe der kleineren Ausführungsformen entsprechend kleiner ausfallen. Gleiches gilt für die oben angegebenen Werte für die Translationsbewegungen in lateraler als auch Retroflexions-Anteflexions-Richtung.
Die Deckplatte besteht aus in der Medizintechnik verwendetem Titan. Die dem Knochen zugewandte Oberfläche der Deckplatte ist rauh, so dass ein Einwachsen bzw. Anwachsen von Knochenzellen ermöglicht wird. Die Rauhigkeit Rz beträgt ca. 60 ± 5 μm. Die artikulierende Oberflächen der Deckplatte ist halbzylindrisch plankonkav ausgestaltet wie in Fig. 6 dargestellt und mit einer keramischen Schicht aus Ti-Nb-N überzogen. Die Schichtdicke beträgt 3 - 5 μm.
Die artikulierende Oberfläche der Deckplatte liegt auf einer Zylinderteilfläche mit einem Radius von R = 25 mm.
Die Grundplatte besteht ebenfalls aus Titan und weist eine Form wie in Fig. 4 gezeigt auf. Die dem Knochen zugewandte Oberfläche der Grundplatte ist rauh ausgestaltet mit einer Rauhigkeit Rz von ca. 60 ± 5 μm. Die Auflagefläche für die Wirbelzwischenscheibe ist mit einer keramischen Beschichtung aus Ti-Nb-N überzogen. Die Schichtdicke beträgt 3 - 5 μm.
Wie Fig. 4 verdeutlicht, ist die der Wirbelzwischenscheibe zugewandte Oberfläche der Grundplatte planar, bis auf die beiden zentral angeordneten zylindrischen
Stifte. Die Stifte weisen eine zylindrische Form mit einer Höhe von 5 mm und einem Durchmesser von 7 mm auf. Auch die Stifte sind mit einer keramischen
Beschichtung aus Ti-Nb-N versehen. Die Grundplatte ist rechteckig dargestellt, kann natürlich auch andere Umrisse aufweisen und in ihrer Dicke variieren, d.h. auf der ventralen Seite dicker als auf der dorsalen Seite sein.
Die Wirbelzwischenscheibe weist eine Gestalt wie in Fig. 2 und 3 dargestellt auf. Fig. 9 zeigt die Bodenfläche der Wirbelzwischenscheibe mit einer länglichen leicht nach ventral gebogenen Aussparung zur Aufnahme der Führungsstifte der Grundplatte. Figuren 2 und 8 zeigen die Oberseite der Wirbelzwischenscheibe mit ihrer halbzylinderförmigen konvex ausgestalteten artikulierenden Oberfläche. Die artikulierende Oberfläche liegt auf einer Teilfläche eines Zylinders mit dem Radius R.
Die Wirbelzwischenscheibe besteht aus UHMWPE. Die der Deckplatte zugewandte Seite der Wirbelzwischenscheibe ist konvex und halbzylinderförmig ausgestaltet und weist einen Radius von 25 mm auf. Die konkave Senke oder Aussparung der Deckplatte mit R = 25 mm nimmt die konvexe Auswölbung der Wirbelzwischenscheibe mit ebenfalls R = 25 mm so auf, dass eine Kontaktfläche entsteht, welche auf einer Teilfläche eines Zylinders liegt. Es ergibt sich insgesamt eine Kontaktfläche von ca. 650 mm 2 . Dadurch wird eine flächenmäßige Lastverteilung und keine punktförmige oder linienförmige Lastverteilung auf der Wirbelzwischenscheibe erreicht.
Die gesamte artikulierende Oberfläche der konkaven Senke oder Aussparung in der Deckplatte entspricht der Kontaktfläche.
Ferner weist die Wirbelzwischenscheibe auf ihrer der Grundplatte zugewandten Seite eine längliche leicht gebogene Aussparung auf, welche in Fig. 3 und 9 dargestellt wird. Diese Aussparung ist für die Aufnahme der Stifte der Grundplatte vorgesehen. Die Stifte werden in Figur 4, 5, 8 und 9 gezeigt. Die Wirbelzwischenscheibe liegt mit ihrer Längsachse parallel zur lateralen Achse, so dass Beuge-, Neig- oder Rotationsbewegungen um die laterale Achse in Anteflexions- und Retroflexionsrichtung möglich sind, jedoch in laterale Richtung unterbunden werden.
Aufgrund des größeren Durchmessers der Aussparung in der Wirbelzwischenscheibe im Vergleich zum Durchmesser des Stiftes der Grundplatte kann die Wirbelzwischenscheibe eingeschränkte Translationsbewegungen und minimale Rotationsbewegungen auf der Grundplatte ausführen. Die Rotationsbewegung ist physiologisch auf ca. 1 ,5
Grad beschränkt.
Die Stifte auf der Grundplatte weisen einen Durchmesser von 6 mm auf. Die Aussparung in der Wirbelzwischenscheibe besitzt einen Längsdurchmesser in lateraler Richtung von 18 mm und in Retroflexions-Anteflexions-Richtung von 8 mm.
Ausgehend von einer zentralen Lage kann sich die Wirbelzwischenscheibe auf der Grundplatte in lateraler Richtung 2 mm bewegen bzw. insgesamt 4 mm von einer lateralen Extremposition zur anderen. Ausgehend von einer zentralen Lage kann sich die Wirbelzwischenscheibe auf der Grundplatte 1 mm in Retroflexions- Richtung und 1 mm in Anteflexions-Richtung bzw. insgesamt 2 mm von der dorsalen Extremposition zur ventralen Extremposition bewegen.
Bei einer Beugebewegung können Grund- und Deckplatte bis zu 20 Grad zueinander geneigt werden.
Somit erlaubt die erfindungsgemäße Ausführungsform Bewegungsfreiheitsgrade wie bei einem natürlichen Wirbelsegment, wobei auch bei komplexen Bewegungen durch die aufeinanderliegenden Zylinderteilflächen von Wirbelzwischenscheibe und Deckplatte Belastungsspitzen auf der Wirbelzwischenscheibe vermieden werden.
Next Patent: WHEEL CARRIER OF A MOTOR VEHICLE