WO2005032431A1

WO2005032431A1 - Zervikale zwischenwirbelprothese

Info

Publication number: WO2005032431A1
Application number: PCT/EP2004/009089
Authority: WO
Inventors: Helmut Link; Arnold Keller; Paul C. Mcafee
Original assignee: Cervitech, Inc.
Priority date: 2003-10-02
Filing date: 2004-08-13
Publication date: 2005-04-14

Abstract

Zervikale Zwischenwirbelprothese mit einer unteren Deckplatte (11), einer oberen Deckplatte (12) und einem dazwischen befindlichen Gleitgelenk (25, 26), das von einer unteren konvexen (25) und einer oberen konkaven Gleitfläche (26) gebildet ist. Die Erfindung erreicht eine prothetische Nachbildung des lippenartigen. knöchernden Vorsprungs am ventralen Rand des oberen Wirbelkörpers dadurch, dass der ventrale Rand (35) der oberen Gleitfläche (26) nach unten verschoben wird und somit tiefer liegt als der dorsale Rand. Dasselbe gilt für die untere Gleitfläche (25). Durch die Versetzung wird der zugehörige Tangentenwinkel (41) am vorderen Rand (35) steiler als der Tangentenwinkel (42) am hinteren Rand. Der höchste Punkt (30) der beiden Gleitflächen in bezug auf die Hauptebenen (22, 24) liegt gegenüber der AP-Mitte (29) posterior versetzt. Die prothetisch nachgebildeten Formen und Bewegungsverhältnisse werden dem natürlichen Vorbild dadurch stärker angenähert.

Description

Zervikale Zwischenwirbelprothese

Zwischenwirbelprothesen dienen zum Ersatz der Bandscheibe zwischen zwei Wirbelkörpern. Sie werden zwischen die gegebenenfalls durch Fräsen geformten Grundplatten dieser Wirbelkörper eingesetzt. Die Erfindung bezieht sich auf denjenigen Typ von Zwischenwirbelprothesen, der eine untere Deckplatte aufweist, die eine mit der Grundplatte eines unteren Wirbelkörpers zu verbindende Befestigungsfläche hat. Diese Befestigungsfläche ist im allgemeinen eben und definiert die Haupt-ebene der Prothese. Auch wenn die Befestigungsfläche nicht eben ist, ist leicht an ihr erkennbar, wie die Hauptebene der Prothese verläuft, nämlich parallel zu ihrer Haupterstreckung und lotrecht zur Kraftübertragungsrichtung. Der Prothesentyp enthält ferner eine obere Deckplatte, die mit der Grundplatte des oberen Wirbelkörpers zu verbinden ist, sowie ein Gleitgelenk, das von einer oberen, konvexen Gleitfläche und einer oberen, konkaven Gleitfläche gebildet ist. Die obere konkave Gleitfläche ist im allgemeinen an der oberen Deckplatte vorgesehen, während die untere Gleitfläche von der Oberseite eines aus gleitfähigem Kunststoff wie Polyethylen bestehenden Prothesenkern gebildet ist, der mit der unteren Deckplatte fest verbunden sein kann. Die Gleitflächen sind im wesentlichen komplementär gleich ausgebildet, und zwar in der Regel sphärisch. Im Sagittalschnitt bilden sie eine nach oben gewölbte Kurve. Wenn sich die beiden Gleitflächen gegeneinander verschieben, beschreiben die ihnen zugehörigen Teile der Prothese und auch die damit verbundenen Wirbelkörper eine Kreisbewe- gung im Verhältnis zueinander, deren Mittelpunkt übereinstimmt mit dem Krümmungsmittelpunkt der beiden Gleitflächen. Dies ist ähnlich der Relativbewegung, die zwischen zwei Wirbelkörpern im gesunden Zustand bei der Bewegung des Halses auftritt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die von der Prothese ermöglichte Relativbewegung der Wirbelkörper zueinander noch näher dem natürlichen Bewegungsmuster anzugleichen.

Die untere Grundfläche der Halswirbelkörper wird am ventralen Rand durch einen lippenförmigen, nach unten ragenden Knochenvor- sprung begrenzt. Dieser muß entfernt werden, um den Wirbelzwischenraum für das Einsetzen der Prothese zugänglich zu machen. Jedoch hat die Erfindung erkannt, daß dieser Knochenrand für die natürlichen Bewegungsverhältnisse eine nicht unbedeutende Rolle spielt. Die Erfindung besteht - allgemein gesprochen - darin, diesen Knochenvorsprung auf die prothetische Nachbildung zu ü- bertragen. Dies gelingt erfindungsgemäß dadurch, daß die Gleitflächen in bezug auf die Hauptebene der jeweiligen Deckplatte ein wenig nach vorne, unten gekippt werden. Das hat zur Folge, daß der ventrale Rand der oberen Gleitfläche tiefer liegt als ihr dorsaler Rand. Unter der Hauptebene ist diejenige Ebene zu verstehen, die in der Richtung der Haupterstreckung einer Deckplatte und quer zur Lastübertragungsrichtung verläuft. Der Höhenunterschied an der oberen Gleitfläche wird auf die obere Hauptebene bezogen und der Höhenunterschied an der unteren Gleitfläche auf die untere Hauptebene. Bezogen auf diese Haupt- ebenen beträgt der Höhenunterschied zwischen den beiden Rändern einer Gleitfläche wenigstens 3 % der AP-Erstreckung dieser Gleitfläche, vorzugsweise etwa 5 %. Durch die Verkippung der beiden Gleitflächen werden diese nahe ihrem ventralen Rand steiler als am dorsalen Rand. Der Unterschied liegt zweckmäßigerweise in der Größenordnung von 5° und sollte mindestens 3° betragen. Bezogen wird dieser Winkel auf je eine der beiden genannten Hauptebenen, nämlich für die oberen Gleitfläche auf die obere Hauptebene und für die untere Gleit- fläche auf die untere Hauptebene.

Durch die Verkippung der Gleitflächen wandert deren höchster Punkt ein wenig nach hinten. Der höchste Punkt der unteren Gleitfläche liegt demzufolge nicht mehr in der Mitte zwischen der ventralen und dorsalen Begrenzung dieser Fläche im Sagit- talschnitt, sondern posterior von dieser AP-Mitte. Unter dem höchsten Punkt der unteren Gleitfläche ist dabei derjenige Punkt zu verstehen, der am weitesten von der Hauptebene entfernt ist. Entsprechendes gilt für die obere Gleitfläche in bezug auf die obere Hauptebene. Das Ausmaß der dorsalen Verschiebung des höchsten Punkts der Gleitflächen gegenüber der AP-Mitte beträgt vorzugsweise mehr als 5 % ihrer gesamten AP-Erstreckung. Unter der AP-Mitte versteht man dabei den Punkt gleichen Abstands von der anterioren und posterioren Begrenzung dieser Gleitfläche. Vorzugsweise liegt das Ausmaß der Verschiebung bei 8 bis 12 %.

Durch die vorgenannten Maßnahmen wird der in der oberen Deckplatte im Sagittalschnitt vor der oberen Gleitfläche liegende Querschnittsteil betont. Die stärkere Ausprägung dieses Prothesenteils macht ihn nicht nur dem ventralen, lippenartigen Knochenvorsprung ähnlicher, sondern hat auch zur Folge, daß die von der Prothese ermöglichte Relativbewegung der Wirbelkörper dem natürlichen Bewegungsmuster näher kommt. Die Erfindung wird im folgenden näher unter Bezugnahme auf die Zeichnung erläutert, die ein vorteilhaftes Ausführungsbeispiel veranschaulicht. Es zeigen:

Fig. 1 eine Seitenansicht zweier Halswirbel, Fig. 2 die Ansicht derselben Wirbel, teilweise geschnitten mit eingesetzter Zwischenwirbel- prothese, Fig. 3 den Sagittalschnitt der Prothese in größerem Maßstab.

Gemäß Fig. 1 schließen ein unterer Wirbelkörper 1 und ein oberer Wirbelkörper 2 einen Zwischenwirbelraum 3 ein, der im natürlichen Zustand von der Bandscheibe eingenommen wird. Der Zwischenwirbelraum 3 wird von den Grundplatten 4 bzw. 5 der beiden Wirbelkörper begrenzt. Am ventralen Rand bildet der obere Wirbelkörper 2 einen nach unten vorspringenden, lippenartigen Vorsprung 6. Wenn eine Zwischenwirbelprothese eingesetzt werden soll, werden die Reste der Bandscheibe 3 aus den Zwischenwirbel- räum entfernt und werden die einander gegenüber stehenden Flächen der Wirbelkörper 1, 2 passend zu der einzusetzenden Prothese bearbeitet. Der lippenartige Vorsprung 6 wird dabei entfernt.

Den Zustand nach dem Einsetzen einer Zwischenwirbelprothese zeigt Fig. 2. Die Prothese besteht aus einer unteren Deckplatte 11 und einer oberen Deckplatte 12 sowie einem Gleitkern 13, der an der unteren Deckplatte 11 durch an drei Seiten umlaufende Ränder 14 und an der vierten Seite durch einen Schieber 15 gehaltenen ist. Wegen Einzelheiten wird auf die Patentanmeldung USA 10/356,711 verwiesen. Der Gleitkern 13, der aus gleitgünstigem Material wie Polyethylen oder Keramik besteht, und die obere Deckplatte 12, die beispielsweise aus Metall oder Keramik be- steht, bilden komplementär zusammenwirkende, sphärische Gleit- flächen 16, die nach oben gewölbt sind. Die Deckplatten bestehen vorzugsweise aus Metall.

Einzelheiten der Prothese werden nun unter Bezugnahme auf Fig. 3 beschrieben, die gegenüber den natürlichen Verhältnissen stark vergrößert ist. Die untere Deckplatte weist eine gezahnte Befes- tigungsflache 21 auf, die etwa eben ist. Dadurch wird die Haupt- ebene 22 der Prothese definiert. Ebenso weist die obere Deckplatte 12 eine im wesentlichen ebene, gezahnte Befestigungsfläche 23 auf, die die Hauptebene 24 definiert, die im Normalzustand zu der Hauptebene 22 parallel ist. Der Normalzustand muß nicht identisch sein mit dem implantierten Zustand, weil im implantierten Zustand die jeweilige Relativlage der Prothesenteile je nach KopfStellung unterschiedlich sein kann.

Die von dem Gleitkern 13 gebildete untere Gleitfläche 25 ist nach oben konvex, während die komplementär gleich ausgebildete obere Gleitfläche 26, die von der oberen Deckplatte 12 gebildet wird, entsprechend konkav ist.

Die obere und untere Deckplatte 11, 12 weisen am ventralen Rand nach oben bzw. unten gerichtete, vorspringende Leisten 27 auf, die - wie man in Fig. 2 sieht - in künstlich hergestellte Ausschnitte der Wirbelkörper eingelassen sind, so daß die Prothese nicht oder kaum auf der ventralen Seite über die Wirbelkörper 1, 2 vorsteht. Die Leisten 27 hindern die Prothesenteile daran, sich im Verhältnis zu den Wirbelkörpern 1, 2 in posteriorer Richtung zu verschieben. Der Gleitkern 13 und die Deckplatten 11, 12 haben eine AP-Länge 28. Daraus ergibt sich eine AP-Mitte 29 der Gleitflächen 25, 26. Wie man in Fig. 3 leicht erkennt, ist die durch den Pfeil 30 bezeichnete höchste Stelle der Gleitflächen weiter hinten angeordnet, nämlich um die Strecke 31 posterior versetzt. Der Versatz beläuft sich auf etwa 8% der AP-Länge 28. Damit verbunden ist, daß die vordere Kante 35 der Gleitflächen 25, 26 tiefer liegt als ihre hintere Kante 36. Die Höhendifferenz 37 beträgt, lotrecht zur Hauptebene 22 bzw. 24 gemessen, etwa 5% der AP-Länge 28. Daraus ergibt sich eine Verstärkung des ventral von der Gleitfläche 26 gelegenen Teils 38 der oberen Deckplatte 12. Dies entspricht dem lippenartigen Vorsprung 6 des oberen Wirbelkörpers in Fig. 1.

Diese Verstärkung hat auch zur Folge, daß die in der Sagittale- bene in unmittelbarer Nähe der Kante 35 an die Gleitfläche 26 gelegte Tangente 40 einen Winkel 41 mit der Hauptebene 24 einschließt, der etwas steiler ist als der Winkel 42, den die entsprechende Tangente bei der hinteren Kante 36 mit der Hauptebene 24 einschließt. Dasselbe gilt gegenüber der Hauptebene 22. Der Unterschied liegt zweckmäßigerweise in der Größenordnung von 4 bis 8 Grad.

Claims

Patentansprüche

1. Zervikale Zwischenwirbelprothese mit einer unteren Deckplatte (11) und einer oberen Deckplatte (12) , deren mit der Grundplatte (5) eines oberen Wirbelkörpers (2) zu verbindende Befestigungsfläche (23) eine obere Hauptebene (24) der Prothese definiert, sowie einem zwischen der unteren und oberen Deckplatte befindlichen Gleitgelenk, das von einer unteren konvexen (25) und einer oberen konkaven Gleitfläche (26) gebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß der ventrale Rand (35) der oberen Gleitfläche (26) bezogen auf die obere Hauptebene tiefer liegt als ihr dorsaler Rand (36) .

2. Zervikale Zwischenwirbelprothese mit einer unteren Deckplatte (11) , deren mit der Grundplatte (4) eines unteren Wirbelkörpers (1) zu verbindende Befestigungsfläche (21) eine untere Hauptebene (22) der Prothese definiert, einer mit einem oberen Wirbelkörper (2) zu verbindenden oberen Deckplatte (12) und einem zwischen der unteren und der oberen Deckplatte befindlichen Gleitgelenk, das von einer unteren konvexen (25) und einer oberen konkaven Gleitfläche (26) gebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß der ventrale Rand (35) der unteren Gleitfläche (25) bezogen auf die untere Hauptebene tiefer liegt als ihr dorsaler Rand (36) .

3. Zervikale Zwischenwirbelprothese mit einer unteren Deckplatte (11) und einer oberen Deckplatte (12) , deren mit der Grundplatte (5) eines oberen Wirbelkörpers (2) zu verbindende Befestigungsfläche (23) eine obere Hauptebene (24) der Prothese definiert, sowie einem zwischen der unteren und oberen Deck- platte befindlichen Gleitgelenk, das von einer unteren konvexen (25) und einer oberen konkaven Gleitfläche (26) gebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Tangentenwinkel (41) am ventralen Rand (35) der oberen Gleitfläche (25, 26) in der Sagittalebene mit der zugehörigen Hauptebene (22, 24) um mindestens drei Grad größer ist als der Tangentenwinkel (42) am dorsalen Rand (36) .

4. Zervikale Zwischenwirbelprothese mit einer unteren Deckplatte (11) , deren mit der Grundplatte (4) eines unteren Wirbelkörpers (1) zu verbindende Befestigungsfläche (21) eine untere Hauptebene (22) der Prothese definiert, einer mit einem oberen Wirbelkörper (2) zu verbindenden oberen Deckplatte (12) und einem zwischen der unteren und der oberen Deckplatte befindlichen Gleitgelenk, das von einer unteren konvexen (25) und einer oberen konkaven Gleitfläche (26) gebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Tangentenwinkel (41) am ventralen Rand (35) der unteren Gleitfläche (25, 26) in der Sagittalebene mit der zugehörigen Hauptebene (22, 24) um mindestens drei Grad größer ist als der Tangentenwinkel (42) am dorsalen Rand (36) .

5. Zwischenwirbelprothese nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der ventrale Rand (35) einer Gleitfläche (25, 26) in bezug auf die zugehörige Hauptebene (22, 24) um wenigstens 3% der AP-Erstreckung (28) der Gleitfläche (25, 26) tiefer liegt als ihr dorsaler Rand (36) .

6. Zwischenwirbelprothese nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Tangentenwihkel (41) am ventralen Rand (35) einer Gleitfläche (25, 26) in der Sagittalebene mit der zugehörigen Hauptebene (22, 24) um mindestens drei Grad größer ist als der Tangentenwinkel (42) am dorsalen Rand (36) .

7. Zwischenwirbelprothese nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, .daß der in bezug auf eine Hauptebene (22, 24) höchste Punkt (30) mindestens einer Gleitfläche (25, 26) posterior von der AP-Mitte (29) dieser Gleitfläche (25, 26) angeordnet ist.

8. Zwischenwirbelprothese nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Entfernung (31) des höchsten Punkts (3) mindestens einer Gleitfläche (25, 26) um mehr als 5% ihrer gesamten AP-Erstreckung (28) gegenüber der AP-Mitte (29) nach posterior versetzt ist.