DE9000094U1

DE9000094U1 - Endoprothese der Zwischenwirbelscheibe

Info

Publication number: DE9000094U1
Application number: DE9000094U
Authority: DE
Original assignee: Mecron Medizinische Produkte GmbH
Current assignee: Mecron Medizinische Produkte GmbH
Priority date: 1990-01-04
Filing date: 1990-01-04
Publication date: 1991-01-31
Anticipated expiration: 2000-01-05

Description

MECRON 02. Januar 19 90

nsedizinische Produkte GmbH
&Oacgr;-1000 Berlin
MS39.G17

Endoprothese der Zwischenwirbelscheioe

B eschreibung

Die Erfindung betrifft eine Endoprothese der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Art.

Aus der DE-Al-35 29 761 (Figuren 11 bis 14) ist eine durartiqe BandscheibeiiGndoprothese bekannt, bei der °in zylinderfürmiqes Zwischenelement mit konkav ausgeformten

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Stirnflächen zwischen entsprechend geformten konvexen Flächen zweier an benachbarten Wirbelkörpern anliegender und nicht eingearbeiteten Dc-kp]atten gelagert ist. Dieser Bancischeibeiiersatz läßt ei. .e gegenseitige Verdrehung der Wirbel um eine Mittelachse zu. Die weiteren Bewegungsmöglichkeiten sind eingeschränkt, da das Zwischenelerrent bei jeder anderen Bewegung, d.h. bei Parallelverschiebung oder Neigung, der Wirbelkörper durch die flanschdrtigen Deckflächen bzw. durch die Wirbelkörper selbst begrenzt ist.

Nachteilig ist dabei weiterhin, daß auch der Abstand zwischen den beiden Wirbelkörpern starr fixiert ist und insoweit von den r.atürlichen physiologischen Verhältnissen stark abweichende Gegebenheiten vorliegen.

Die Krafteinleitung in die Wirbelkörper erfolgt infolgedessen sehr ungleichmäßig, so daß die Lagerflächen zwischen dem Zwischenelement und den Deckplatten starken örtlichen mechanischen Belastungen ausgesetzt sind. Dadurch können sich Materialpartixel ablösen, die zum einen für den Patienten gefährlich werden können und zum anderen die Lebensdauer der Endoprothese herabsetzen. Durch die mögliche lokal einseitige Belastung wird ein Knochenabbau gefördert.

Bei einem anderen in der vorgenannten Schrift (Figuren 1 bis 3) beschriebenen Wir be.¹ körper ist das Zwischenelement konvex ausgebildet, wohingegen die äußeren Deckplatten konkave Gegenflächen aufweisen.

Auch hier ist ein Nachgeben der Deckflächen in Achsenrichtung nicht möglich. Außerdem ist koine Bewegung i ii Richtung einer Paralle l.versrh i ebung der Deckt l-'ichen möglich.

MF-: 3 9 . f J1 7 üliil.t

Weiterhin ist aus dem deutschem Gebrauchsmuster G 88 07 485.4 eine Endoprothese der Zwischenwirbelscheibe bekannt, die mit elastischem Material gefüllt und mit stirnseitigen Deckplalen versehen ist, wobei ein kreisförmiges oder elliptisches, das viskoelastische Material umgebendes Wellrohr vorgesehen ist, das durch Deckplatten abgeschlossen ist.

Bei dieser Prothese ist nachteilig, daß sämtliche A's
gleichsbewegungen ausschließlich von dem Wellrohr aufgenommen werden müssen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunro, eine Endoprothese der eingangs genannten Gattung mit verbesserter Beweglichkeit und erhöhter Belastbarkeit anzugeben, wobei gleichzeitig verhindert wird, daß sich bei häufigen Wechselbelastungen Materialpartikel ablösen.

Diese Aufgabe wird mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.

Besonders vorteilhaft bei dieser Endoprothese ist der große Bewegungsspie^raum des viskoelastischen Zwischenelements mit beiden Kugelgelenken und die daraus resultierende notwendige Nachgiebigkeit gegenüber Biegungs-, Torsions, Scher- und Druckbeanspruchungen. Es werden damit Beanspruchungen bei entgegengesetzten, auf benachbarte Wirbelkörper wirkenden Querkräften vermieden, die zun Bruch des elastischen Zwischenelements der Endoprothese führen können. Außerdem ist sicher verhindert, daß sich durch aufeinander reibende Flächen Materialpartikel ablösen können, die im Körper des Patienten vagabundieren.

ME39. GI 7 BIaLt; &Lgr;

Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, daß erst durch die Kombination eines elastischen Zwischenelcnnonts mit einer gelenkigen Lagerung seiner konkav geformten End^n, die mit entsprechenden konvexen Gegenstücken an den En platten V) in Wechselwirkung treten, eine maximale Beweglichkeit erreicht wird, die bei allen auftretenden Belastungen einen minimalen Verschleiß und eine maximale Haltbarkeit ermöglicht. nuLch die Art der Lagerung wird beispielsweise (im Gegensatz zu einer Lagerung mit kon^vf3xen Enden des Zwischenelemunts) auch eine Verschiebung der beiden Deckplntten auf einer parallelen Bahn relativ zueinander ermöglicht. Druckkräfte werden von dem elastischen Zwischenelement aufgenommen.

Der Mantelbereich des Zwischenelements unterliegt einer besonderen Belastung, die durch Verformung abgefangen wird. Bei der erfindungsgemäßen Endoprothese ist der nachgiebige Mantelbereich des Zwischenelementes nicht durch Bauteile der beiden stirnseitigen Kugelgelenke verkleinert, so daß der Ummantelung des zwischenelementes ein ausreichender Raum zur Verfügung steht. Die Ummantelung des aus viskoelastischem Kunststoff bestehenden Inneren ist als Wellrohr ausgeführt. Weil das Wellrohr seine volle Höhe einnehmen kann, weist es einen großen Elastizitätsbe-5 reich auf und kann damit allen denkbaren Bewegungen folgen.

Durch die Schiefstellung des elastischen Zwischenelementes wird eine Querbeweglichkeit der mit den Knochen verbunde-0 nen Deckplatten relativ zueinander in günstiger Weise ermöglicht. Die Gleitflächen der kugelpfannenartigen Ausfor-

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inungrri der Enden des Zwinchenelements sind vorzugsweise» mit einer reibungsmiiidernden Kunststoffschicht, insbesondere aus (hochmolekularem) Polyethylen, überzogen.

Entsprechend einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfin · dung sind die Deckplatten topfartig ausgebildet, wobei die Öffnungsbereiche einander zugewandt sind. Dadurch sind Anschläge bzw. Begrenzungen gegen Querbewegungen des elastischen Zwischenelementes bei seitlichen Verschiebungen bzw. Stauchungen geschaffen, so daß eine Überlastung des Zwischenelementes, und insbesondere des eine viskoelastische Füllung umgebenden Wellrohres, sicher vermieden ist.

Die beiden topfartigen Deckplatten des Wirbelkörpers sind zunächst mittels an den Deckplatten angeschweißter Drähte gegeneinander verspannt, wodurch einerseits die Konfiguration für Transport und Lagerung stabilisiert ist und andererseits der Implantationsvorgang erleichtert wird. Die Spanndrähte lassen sich nach der Implantation leicht durchschneiden und entfernen.

Bei einer andere vorteilhaften Weiterbildung besteht die kugelkappenartige Anformung aus einer vollständigen Kugel, die ihrerseits in einer weiteren konvexen Ausformung der Deckplatte gelagert ist.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Un- ^eransprüchen gekennzeichnet bzw. werden nachstehend zusammen mit der Beschreibung der bevorzugten Ausführung der Erfindung anhand einer Figur näher dargestellt.

ME39.C17 Blatt (&igr;

Die Figur zeigt eine Schnittdnrstellung einer Ausführung^■ f< L-m de» er f i ndunqsqemäßen Endoprothese mit strichpunktiert angedeuteter Querverschiebung der Deckplatte.

Die in der Figur dargestellte Endoprothese der Zwischenwirbelscheibe besteht im wesentlichen aus zwei mit benachbarten Wirbelknochen verbundenen Deckplatten &igr; und 2, einem elastischen Zwischenelement 3 und zwei zwischen den Deckplatten 1, 2 und dem Zwischenelement 3 angeordneten kugelgelenkartigen Lagetungen 4 und 5. Die Lagerungen 4 und b weisen ihrerseits jeweils ein mit der Deckplatte 1 bzw. 2 verbundenes (konvexes) als Kugelkappe 6 bzw. 7 angeformtes Element sowie ein mit dem ZwischeneJement 3 verbundenes (konkaves) als Kugelpfanne 8 bzw. 9 angefomtes Element auf. Kugelpfanne und Kugelkappe sind sowohl gegeneinander verdrehbar als auch zueinander neigbar. Die Gelenkverbincungen ermöglichen sowohl ^.ine Neigung der Deckplatten relativ zueinander - entsprechend einen Beugebewegung - als auch eine parallele Gleitbewegung dsr Deckplat-

2ü Leu uuLör SchiöföLölluny des Zwischöüelöffiöntes.

Das Zwischenelement 3 ist als eine Füllung von viskoelastischem Material umgebendes metallenes Wellrohr 10 ausgebildet. Der Mantel besteht aus gewelltem Metallblech. Das 2^C körperverträgliche Metall ist bei de _, doprothese einheitlich entweder Titan oder rostfreier Stahl.

Es ist ersichtlich, daß der achsferne Mantelbereich 11 des Zwiochenelementes durch die beiden stirnseitigen Kugel-

3C pfannen 8 und 9 nicht verkürzt bzw. verkleinert wird. Dem Mantel 10 steht eine maximale Länge zur Verfügung. Die Be-

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weglichkeit der Komponenten 1 und 2, 3 sowie 4 und 5 der Endoprothese entspricht daher weitestgehend der Beweglichkeit einer natürlichen Zwischenwirbelscheibe. Auch extreme Bewegungen der Wirbelknochen und damit der Deckplatten 1 und 2 gegeneinander sind ohne Bruchgefahr und ohne Partikelabrieb möglich. Die strichpunktiert dargestellte Kontur 1' veranschaulicht eine derartige Bewegung entsprechend einer seitlichen Parallelverschiebung. Die Deckplatte 1 ist bis in die Position l¹ seitlich verschoben, wobei eine etwaige Höhenverschiebung durch das viskoelastisch gefüllte Zwischenelement 3 kompensiert werden kann. Um dieser Bewegung zu folgen, gleitet die mit dem Zwischenelement 3 verbundene Kugelpfanne 8 auf der Kugelkappe 6 in entgegengesetzter Richtung Gleichzeitig erfolgt ein Gleiten der Kugelpfanne 9 auf der Kugelkappe 7 der Deckplatte 2 in Verschiebungsrichtung der Deckplatte 1. Durch diese Gleitbewegungen in entgegengesetzten Richtungen nimmt das Zwischenelement 3 eine durch eine zur vertikalen Richtung geneigte Gerade 3' angedeutete Schiefstellung 3' zur Ausgangslage ein.

Die Gleitflächen 12 und 13 der Kugelpfannen 8 und 9 sind mit einer dünnen Gleitschicht au^: hochmolekularem Polyethylen zur Reibungsminderung überzogen, die zu einer genuteten Oberfläche mechanisch fixiert j st.

Die beiden Deckplatten 1 und 2 weisen topfförmige Außenkonturen auf, wobei die Öffnungsbereiche sich gegenüberliegen und mit ringförmigen Randanfornungen 14 und 15 versehen sind. Durch die Topf form 'ler Deckplatten 1 und 2

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wird bei extremer Stauchung eine übermäßige Kompression des Zwischenelementes 3 vermieden. Die maximale Kompression ist erreicht, Kann die Ränder der topffor ~igen Deckplatten 1 und 2 aneinanderstoßen. Die öffnungsweito st so gewählt, daß bei Querbewegungen (strichpunktierte Lindan) ein seitlicher Führungsanschlag für das Wellrohr 10 des Zwischenelementes 3 gebildet wird, so daß av.ch der seitli- ci.a Ausschlag büyrenzt und damit eine zusätzliche Stabilisierung gegeben ist.

Die Re-iäanformungen 14 und 15 dienen gleichzeitig zur Befestigung von gestrichelt dargestellten Spanndrähten 16 und 17, die während des Transports ein Auseinanderfallen der Elemente der Scheibe verhindern, bei der Implatation eine präzise Ausrichtung gewährleisten und nach der Implantation durch Abkneifen entfernt werden.

Sämtliche Elemente der dargestellten Zwischenwirbelscheibe mit Ausnahme der viskoelastischen Füllung des Zwischenelementes 3 bestehen aus einer körperverträglichen Metallegierung. Die äußeren Deckflächen 18 bzw. 19 der Deckplatten 2 bzw. 3 sind mit einer porösen Oberfläche bzw. Oberflächenbeschichtung versehen, so daß benachbartes spongiöses Knochengewebe anwachsen kann. Dazu werden die angrenzenden Wirbel derart angefräst, daß die Spongiosa freigelegt und an die jeweilige Deckplatte angepaßt ist.

Durch die erfindungsgemäße LJsung ist also sichergestellt, daß sowohl eine seitliche Verschiebung als auch eine Verdrehung der Deckplatten gegeneinander in bezug auf sämtliche Raurnachsen bei geringer Reibung erfolgen kann. Außer-

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dem ist eine Nachgiebigkeit bei Stauchung möglich. Weiterhin sind die Bewegungen durch feste Anschläge so begrenzt, daß zusätzliche Beanspruchungen verhindert wer dan,. Weiterhin steh;, dem als Wellrohr ausgebildeten Mantel außerhalb des Bereichs der konvexen Ausbildungen der Deckplatten und innerhalb der topfart.igen Randanfornumaen ein Raum z*~ Verfügung, der durch das Zwischenelement und vorzugsweise durch die Kantenbereiche des Zwischenelements ausgerüilt werden kam;.. &ogr; daß messen Elastizitätseigenschaften im "^M wese? tlichen ohne rSun-^iche Beschränkungen optimiert werden können. Hierbei x::z zwischen der kugelkappanört^gen A.:.i»>rmung 6, 7 und dem Innenr^nd der Randanformungen 14, 15 ein ringförmiger Prelrauu: _J, 21 vorgesehen ist, in den hinein sich die Kante 22 des Zwischenelementes 3 bei deren relativer bewegung hinein erstrecken kann, wie es aus der Zeichnung ersichtlich ist.

f Bei einer weiteren - in der Zeichnung nicht dargestellten

- Ausführung besteht die kugelkappenartige Anformung aus einer vollständigen Kugel, die ihrerseits in einer weiteren konvexen Ausformung der Deckplatte gelagert ist. Auf % diese Weise ist, bei im übrigen entsprechenden Vorteilen,

>■ eine vereinfachte Herstellbarkeit aus üblichen Baulelemen-

ten gegeben. Die konvexen Ausformungen sind dabei jeweils auf den Kugeldurchmesser abgestimmt.

Die Metallteile der erfindungsgemäßen Prothese sind bei bevorzugten Ausführungen entweder aus Titan oder Stahl in Form von jeweils körperverträglichen Legierungen gefertigt.

ME39.G17 Blatt

Die Erfindung beschränkt sich in ihrer Ausführung nicht auf das vorstehend angegebene bevorzugte Ausführungsbeisc:el. &ngr; ie line hr" ist. eiru .».n-^hl von Varianten denkbar, welche von der dargestellten Lösung auch bei grundsätzlich anders gearteten Ausführungen Gebrauch machen.

Claims

MK S9 .Gl 7 UJ.at &Lgr; &eegr; s &rgr; r &Pgr; C h P-

1. Endoprothese d^r &Iacgr; -nschenwirbal scheibe mit einem Zwi- b scheneiement, dessen Stirnflächen mittels jeweils einer

sphärisch-konkaven - und damit kugelpfannenartiger - Ausformung zwischen zwei entsprechenden sphärischkonvexen - und damit kugelkappenartigen - Anformungen ar den Innenseiten zweier Deckplatten drehbar gelagert ist,
10

dadurch gekennzeichnet,

daß das Zwischenelement (3) als elastisches Element mit viskoelastischen Eigenschaften ausgebildet ist.

2. Endoprothese nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die kugelkappenartige Anformung (6, 7) höher ausgebildet ist als die kugelkappenartige Ausformung (8, 9).

3. Endoprothese nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß dai Gleitflächen (12 und 13) der kugelpfannenartigen Ausformungen (8 und 9) und/oder der kugelkappenartigen Anformungen (6 und 7) eine reibungsmindernde Kunststoffschicht aufweisen.

4. Endoprothese nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet , daß die reibungsmindernde Kunststoffschicht aus hochmolekularem Polyethylen besteht.

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5. Endoprothese nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Deckplatten (1 und 2) mittels Randanformungen (J⁴, 15) topi'artig ausgebildet sind, wobei din Randanformungon einander zugewandt sind.

6. Enuuurothese nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet , daß die ''andanformungen (14 und 15) mittels angeschweißter Drähte (16, 17) in ein^r gegenseitig fixierten Position verspam.t sind.

7. Endoprothese nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Zwischenelement (3) mit viskoelastischem Material gefüllt ist, welches zwischen den Stirnflächen von einem elastischen Wellrohr (10) umgeben ist.

8. Endoprothese nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der kugelkappenartigen Anformung (6, 7) und dem Innenrand der Randanformungen (14, 15) ein ringförmiger Freiraum (20, 21) vorgesehen ist, in den hinein sich die Kante (22) des Zwischenelementes (3) bei deren relativer Bewegung hinein erstrecken kann.

0 9. Endoprothese nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die ku-

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gelkappenartige Anfurmung aus einer vollständigen Kugel besteht, die ihrerseits in einer weiteren konvexen Ausfonnung der Deckplatte gelagert ist.