Zervikale Zwischenwirbelprothese Cervical intervertebral prosthesis
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.Intervertebral prostheses are used to replace the intervertebral disc between two vertebral bodies. They are inserted between the base plates of these vertebral bodies, which may be formed by milling. The invention relates to the type of intervertebral prosthesis which has a lower cover plate which has a fastening surface to be connected to the base plate of a lower vertebral body. This mounting surface is generally flat and defines the main plane of the prosthesis. Even if the fastening surface is not flat, it can easily be seen from it how the main plane of the prosthesis runs, namely parallel to its main extension and perpendicular to the direction of force transmission. The prosthesis type also includes an upper cover plate, which is to be connected to the base plate of the upper vertebral body, and a sliding joint, which is formed by an upper, convex sliding surface and an upper, concave sliding surface. The upper concave slide surface is generally provided on the upper cover plate, while the lower slide surface is formed by the upper side of a prosthesis core made of lubricious plastic such as polyethylene, which can be firmly connected to the lower cover plate. The sliding surfaces are essentially of the same complementary design, generally spherical. In the sagittal section, they form an upward curve. If the two sliding surfaces move against each other, the associated parts of the prosthesis and the associated vertebral bodies describe a circular motion. tion in relation to each other, whose center coincides with the center of curvature of the two sliding surfaces. This is similar to the relative movement that occurs between two vertebral bodies in the healthy state during the movement of the neck.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die von der Prothese ermöglichte Relativbewegung der Wirbelkörper zueinander noch näher dem natürlichen Bewegungsmuster anzugleichen.The invention has for its object to adjust the relative movement of the vertebral bodies made possible by the prosthesis even closer to the natural movement pattern.
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.The lower base of the cervical vertebrae is delimited at the ventral edge by a lip-shaped, protruding bone protrusion. This must be removed to make the intervertebral space accessible for the insertion of the prosthesis. However, the invention has recognized that this bone edge plays a not insignificant role for the natural movement conditions. Generally speaking, the invention consists in transferring this bone projection to the prosthetic replica. This is achieved according to the invention in that the sliding surfaces are tilted a little forwards and downwards with respect to the main plane of the respective cover plate. As a result, the ventral edge of the upper sliding surface is lower than its dorsal edge. The main plane is to be understood as the plane that runs in the direction of the main extent of a cover plate and transversely to the load transmission direction. The height difference on the upper sliding surface is related to the upper main level and the height difference on the lower sliding surface is related to the lower main level. Based on these main planes, the height difference between the two edges of a sliding surface is at least 3% of the AP extension of this sliding surface, preferably about 5%. By tilting the two sliding surfaces, they become steeper near their ventral edge than at the dorsal edge. The difference is expediently of the order of 5 ° and should be at least 3 °. This angle is related to one of the two main planes mentioned, namely for the upper sliding surface on the upper main plane and for the lower sliding surface on the lower main plane.
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 %.By tilting the sliding surfaces, their highest point moves a little to the rear. The highest point of the lower gliding surface is therefore no longer in the middle between the ventral and dorsal boundary of this surface in the sagittal section, but posterior to this AP center. The highest point of the lower sliding surface is the point that is furthest away from the main plane. The same applies to the upper sliding surface with respect to the upper main plane. The amount of dorsal displacement of the highest point of the sliding surfaces from the AP center is preferably more than 5% of their total AP extension. The AP center means the point of equal distance from the anterior and posterior boundary of this sliding surface. The extent of the shift is preferably 8 to 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:The above-mentioned measures emphasize the cross-sectional part lying in the upper cover plate in a sagittal section in front of the upper sliding surface. The stronger expression of this prosthetic part not only makes it more similar to the ventral, lip-like bone projection, but also has the consequence that the relative movement of the vertebral bodies made possible by the prosthesis comes closer to the natural movement pattern. The invention is explained in more detail below with reference to the drawing, which illustrates an advantageous embodiment. Show it:
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.1 a side view of two cervical vertebrae, FIG. 2 the view of the same vertebrae, partially sectioned with inserted intervertebral prosthesis, FIG. 3 the sagittal section of the prosthesis on a larger scale.
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.1, a lower vertebral body 1 and an upper vertebral body 2 enclose an intervertebral space 3, which is taken up by the intervertebral disc in the natural state. The intervertebral space 3 is delimited by the base plates 4 and 5 of the two vertebral bodies. At the ventral edge, the upper vertebral body 2 forms a lip-like projection 6 projecting downwards. If an intervertebral prosthesis is to be used, the remnants of the intervertebral disc 3 are removed from the intervertebral space and the opposing surfaces of the vertebral bodies 1, 2 become suitable processed the prosthesis to be used. The lip-like projection 6 is removed.
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.The state after the insertion of an intervertebral prosthesis is shown in FIG. 2. The prosthesis consists of a lower cover plate 11 and an upper cover plate 12 as well as a sliding core 13 which on the lower cover plate 11 has edges 14 running around on three sides and one on the fourth side Slider 15 is held. For details, reference is made to patent application USA 10 / 356,711. The sliding core 13, which consists of low-friction material such as polyethylene or ceramic, and the upper cover plate 12, which is made of metal or ceramic, for example stands, form complementary interacting spherical sliding surfaces 16 which are curved upwards. The cover plates are preferably made of metal.
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.Details of the prosthesis will now be described with reference to Fig. 3, which is greatly enlarged compared to natural conditions. The lower cover plate has a toothed fastening surface 21 which is approximately flat. This defines the main level 22 of the prosthesis. Likewise, the upper cover plate 12 has an essentially flat, toothed fastening surface 23 which defines the main plane 24, which in the normal state is parallel to the main plane 22. The normal state does not have to be identical to the implanted state, because in the implanted state the relative position of the prosthesis parts can differ depending on the head position.
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.The lower sliding surface 25 formed by the sliding core 13 is convex upwards, while the complementarily identical upper sliding surface 26, which is formed by the upper cover plate 12, is correspondingly concave.
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.The upper and lower cover plates 11, 12 have upward and downward projecting ledges 27 on the ventral edge, which - as can be seen in FIG. 2 - are embedded in artificially produced cutouts of the vertebral bodies, so that the prosthesis hardly or not at all protrudes over the vertebral bodies 1, 2 on the ventral side. The strips 27 prevent the prosthesis parts from moving in relation to the vertebral bodies 1, 2 in the posterior direction. The sliding core 13 and the cover plates 11, 12 have an AP length 28. This results in an AP center 29 of the sliding surfaces 25, 26. As can easily be seen in FIG. 3, the highest point of the sliding surfaces, indicated by the arrow 30, is arranged further back, namely offset posteriorly by the distance 31. The offset amounts to approximately 8% of the AP length 28. This is connected with the fact that the front edge 35 of the sliding surfaces 25, 26 is lower than its rear edge 36. The height difference is 37, measured perpendicular to the main plane 22 or 24, about 5% of the AP length 28. This results in a reinforcement of the part 38 of the upper cover plate 12 located ventrally from the sliding surface 26. This corresponds to the lip-like projection 6 of the upper vertebral body 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.
This reinforcement also has the consequence that the tangent 40 placed in the sagittal plane in the immediate vicinity of the edge 35 on the sliding surface 26 forms an angle 41 with the main plane 24 which is somewhat steeper than the angle 42 which the corresponding tangent forms of the rear edge 36 with the main plane 24. The same applies to the main plane 22. The difference is expediently on the order of 4 to 8 degrees.