DE10027988A1

DE10027988A1 - Appliance for percutaneous insertion of connection of pedicle screws has two arms of equal length with transverse connection, circular arm and circular support,

Info

Publication number: DE10027988A1
Application number: DE2000127988
Authority: DE
Inventors: Arkadiusz Kosmala
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2000-06-06
Filing date: 2000-06-06
Publication date: 2002-01-10
Anticipated expiration: 2020-06-07
Also published as: DE10027988C2

Abstract

The equilateral triangle is located in a circle with a shared center point. These geometric principles determine the stereotactically guided percutaneous implantation of the lengthwise support connecting the polyaxial pedicle screws without the necessity of prolonged exposure of the spine during an operation. The appliance consists of two arms of equal length with a cross-connection on a plane on which swivels a circular arm of freely selected radius and holding the circular lengthwise support.

Description

The current state of the art

Die offene transpedikuläre Instrumentierung der Wirbelsäule ist eine bereits seit Jahrzehnten etablierte Operationsmethode (2-19, 21-28, 32, 34-37, 40-41, 44-47, 49- 55, 57-60). Die rasche Entwicklung der wirbelsäulenspezifischen Operationstechnik, der Zugangswege sowie die in den letzten Jahren geradezu explosionsartig gestiegene Zahl der Implantate machen es zwingend erforderlich, auch nach neuen Ideen zu suchen. Die von allen Seiten geförderte chirurgische minimalinvasive Behandlungsphilosophie wird es in der Zukunft verbieten, die häufig nur zur Unterstützung der endgültigen ventralen Instrumentation durchgeführte dorsale Stabilisierung im Sinne einer dorsalen Zuggurtung mittels der herkömmlichen Muskel- und Bandapparat zerstörenden Zugangsweise durchzuführen. Während die die Bauchmuskulatur schonenden allgemeinchirurgischen endoskopischen Zugänge bereits auf breite Zustimmung gestoßen sind und mit großem Können durchgeführt werden, wurden noch keine etablierten Methoden beschrieben, die eine komplette perkutane Implantation der Pedikelschrauben und der Längsträger standardisieren und optimal ermöglichen. Die perkutane Schraubenplazierung ist dagegen seit der Einführung 1984 (1, 20, 29, 30-31, 33 38-39, 42-44, 48, 56) eine anerkannte Methode, die jedoch per definitionem eine externe Verbindung der perkutan implantierten Schrauben zum Ziel hat. Sie hatte längst den Eingang in den klinischen Alltag gefunden, konnte sich dennoch nicht weit verbreiten, da sich die Handhabung der extrakorporalen Montage als recht problematisch erwiesen hat. Die Befürworter dieser Technik hatten allerdings diverse Verfahren entwickelt, die eine anatomisch belegbare und standardisiert sichere Plazierung der Pedikelschrauben ermöglichen (29-30, 39, 43-44, 48, 56). Die Fehlplazierungsrate wurde dadurch minimalisiert und gleicht einer offenen Schraubenimplantation.The open transpedicular instrumentation of the spine has been one since Established surgical method for decades (2-19, 21-28, 32, 34-37, 40-41, 44-47, 49- 55, 57-60). The rapid development of spinal surgery technology, the Access routes, as well as the explosion that has exploded in recent years The number of implants makes it imperative to also come up with new ideas search. The minimally invasive surgical funded from all sides Treatment philosophy will prohibit it in the future, which is often only for Support for the final ventral instrumentation performed dorsally Stabilization in the sense of a dorsal tension belt using the conventional muscle and tape apparatus destructive approach to access. While the General surgical endoscopic approaches already protect the abdominal muscles have met with broad approval and are carried out with great skill, No established methods have been described for complete percutaneous Standardize and optimally implant the pedicle screws and the side members enable. Percutaneous screw placement, on the other hand, has been since its introduction in 1984 (1, 20, 29, 30-31, 33 38-39, 42-44, 48, 56) a recognized method, which, however, by an external connection of the percutaneously implanted screws to the target Has. She had long since found her way into everyday clinical practice, could nevertheless not widely spread, since the handling of extracorporeal assembly has proven to be quite problematic. The proponents of this technique, however, had developed various procedures that ensure anatomically verifiable and standardized safety Allow placement of pedicle screws (29-30, 39, 43-44, 48, 56). The This has minimized the misplacement rate and resembles an open one Screw implantation.

Bei der bereits seit mehreren Jahren beschriebenen Methodik der perkutanen Schraubenimplantation war es bis dato offensichtlich nicht möglich, die Schraubenköpfe im gleichen (perkutanen) Arbeitsgang mit den Stäben zu verbinden. Erst eine rein perkutane vollständige Wirbelsäuleninstrumentation einschließlich Montage der schraubenverbindenden Längsträger würde einen weiteren Schritt auf dem Gebiet der Minimalisierung des iatrogenen Traumas bedeuten. Dieses Problem wird durch die im Patentanspruch aufgeführten Geräteeigenschaften gelöst.In the percutaneous methodology that has been described for several years Screw implantation was obviously not possible until now, the screw heads to be connected to the rods in the same (percutaneous) operation. First one in percutaneous full spinal instrumentation including assembly of the screw connecting side members would be a further step in the field of Minimize iatrogenic trauma. This problem is caused by the im Device properties listed solved.

Das Wirkungsprinzip des Gerätes leitet sich aus den einfachen geometrischen Prinzipien ab (Zeichnung 1, 2). Jedes Dreieck hat einen Umkreis, dessen Mittelpunkt innerhalb dieses Dreiecks liegt und alle 3 Ecken schneidet. Der Mittelpunkt des Umkreises ist der Schnittpunkt der Mittelsenkrechten. In einem gleichschenkligen Dreieck liegt der Mittelpunkt des Umkreises in der Symmetrieachse des Dreiecks (45). Die sagittale Krümmung der Lendenwirbelsäule beschreibt einen Kreis, bzw. ein Oval. Gemessen an den Eintrittspunkten der zwei Pedikelschrauben eines oder mehrerer Bewegungssegmente, werden diese durch den Kreis geschnitten (Zeichnung 2, 3). Somit ist der ein Schraubenpaar verbindende Stab geometrisch gesehen bei vorgegebener Krümmung ein Kreisbogen mit einem definierbaren Radius und Mittelpunkt.The principle of operation of the device is derived from the simple geometric Principles from (drawing 1, 2). Each triangle has a perimeter, the center of which lies within this triangle and intersects all 3 corners. The center of the Perimeter is the intersection of the perpendicular. In an isosceles Triangle is the center of the circumference in the symmetry axis of the triangle (45). The sagittal curvature of the lumbar spine describes a circle or an oval. Measured at the entry points of the two pedicle screws of one or more Movement segments, these are cut through the circle (drawing 2, 3). Thus, the rod connecting a pair of screws is geometrically considered given curvature an arc with a definable radius and Focus.

Die perkutan auf den Schraubenköpfen sitzenden Kanülen sind gleich lang. Durch eine Brücke werden sie zu einer Verbindung geschlossen, die geometrisch betrachtet einem gleichschenkligen Dreieck entspricht. Dieses Dreieck und der Umkreis besitzen somit den gleichen Mittelpunkt, um den auf einem Schwenkstab sitzender und die Pedikelschrauben zu verbindender Längsträger gegebenenfalls bewegt werden kann (im Kreis an einem festen Arm) (Zeichnung 3). Eine vorgegebene Längsträgerkrümmung ist daher die Voraussetzung für eine derartige Implantation. Diese muss industriell gewährleistet sein, und beträgt etwa 18 cm. Folgt die Krümmung (Radius) der Wirbelsäule einem Kreis nicht, ist die Dreieckkonstruktion alleine durch eine entsprechende Schraubenpositionierung und Ankippung der beweglichen polyaxialen Schraubenköpfe zur Aufnahme des kreisförmig vorgebogenen Stabes möglich.The cannulas percutaneously on the screw heads are of the same length. By a Bridge, they are closed to form a connection that, from a geometric point of view isosceles triangle. This triangle and the perimeter therefore have the same center around the one sitting on a swivel rod and the Pedicle screws to be connected to the longitudinal beam can be moved if necessary (in a circle on a fixed arm) (drawing 3). A given one Longitudinal curvature is therefore the prerequisite for such an implantation. This must be guaranteed industrially and is approximately 18 cm. Follow the curvature (Radius) of the spine is not a circle, the triangular construction is by itself appropriate screw positioning and tilting of the movable polyaxial screw heads for receiving the circular pre-bent rod possible.

Das Prinzip der gänzlich perkutanen Wirbelsäuleninstrumentierung stützt sich auf die bereits im Vorfeld erarbeiteten Techniken der perkutanen Schraubenimplantation (1, 20, 29, 30-31, 33 38-39, 42-44, 48, 56) Nach Erfassung der Pedikeleintrittspforte unter dem C-Bogen oder aber unterstützt mit der spinalen Navigation, beginnt die perkutane Instrumentation des Pedikels mit einem Kirschnerdraht. Danach folgt der eigentliche Hautschnitt - jeweils etwa 18 mm pro 1 Schraube. Über den im Pedikel liegenden Kirschnerdraht werden sukzessive Dehnungskanülen bis zum Erreichen eines entsprechend weiten Arbeitskanals eingebracht. Dieser wird mit einer Platzhaltekanüle festgehalten, die wiederum auch mit einem Fixierarm optional gehalten werden kann. Diese Kanüle ist bereits ein Teil des Stabeinführsystems, später "Karussell" genannt. Der Pedikel wird nun entweder mit dem üblichen lumenhaltigen Bohrer aufgebohrt und dann nach Entfernung des Kirschnerdrahtes mit einer standardmäßigen polyaxialen Schraube versehen. Dieser Vorgang wäre auch nach vorausgegangenem Gewindeschneiden (kanülierter Gewindeschneider) möglich. Über den Kirschnerdraht wird ebenso eine kanülierte polyaxiale Pedikelschraube eingeführt. Die erste Option ermöglicht die Benutzung der Standardimplantate, jedoch mit der Gefahr den Schraubenkanal durch eine unkontrollierte Verschiebung der Arbeitskanüle zu verlieren. Die zweite Möglichkeit bedarf der Spezialimplantate (perforierte polyaxiale Schrauben), jedoch in Kombination mit der spinalen Navigation bietet sie eine relevant kürzere Durchleuchtungszeit. Eine Durchleuchtung ist nur am Anfang zur Positionierung des Kirschnerdrahtes notwendig. Liegt dieser korrekt, erfolgen weitere Schritte ohne Notwendigkeit einer ausgiebigen Röntgenkontrolle.The principle of completely percutaneous spinal instrumentation is based on the Techniques for percutaneous screw implantation (1, 20, 29, 30-31, 33 38-39, 42-44, 48, 56) After recording the pedicle entry portal under Percutaneous begins with the C-arm or with spinal navigation Instrumentation of the pedicle with a Kirschner wire. Then the real one follows Skin incision - about 18 mm each for 1 screw. About the one in the pedicle Kirschner wires are successively stretch cannulas until they reach one introduced correspondingly wide working channel. This comes with a space cannula held, which in turn can optionally be held with a fixing arm. This cannula is already part of the rod insertion system, later called "carousel". The pedicle is then either drilled out with the usual lumen-containing drill and then after removing the Kirschner wire with a standard polyaxial Screw. This process would also be after the previous one Thread cutting (cannulated thread cutter) possible. Over the Kirschner wire a cannulated polyaxial pedicle screw is also inserted. The first option enables the use of standard implants, but with the risk of Losing the screw channel through an uncontrolled displacement of the working cannula. The second option requires special implants (perforated polyaxial screws), however, in combination with spinal navigation, it offers a significantly shorter time Fluoroscopy time. A fluoroscopy is only at the beginning to position the Kirschner wire necessary. If this is correct, further steps are taken without The need for extensive x-ray control.

Wünschenswert ist eine leicht (5-10 Grad) konvergierende oder aber weitgehend parallele Positionierung der einseitigen Schraubenpaare.A slightly (5-10 degrees) converging or extensive is desirable parallel positioning of the one-sided screw pairs.

Die Schraube wird durch die Arbeitskanüle eingebracht, wobei der Schraubenkopf mit einem Instrument (Zeichnung 4) festgehalten und positioniert wird. Das Instrument wird in der Arbeitskanüle durch eine in seiner Wand eingefrästen Führung eingebracht, so dass das Übereinanderliegen der seitlichen Schraubenöffnung und der auf dem Schraubenkopf sitzenden Kanüle, die ebenso im Bereich des Schraubenkopfes eine seitliche Öffnung besitzt, gewährleistet ist. Diese Vorgänge werden einseitig an der oberen und unteren Schraube durchgeführt. Auf die nach außen (extrakutan) hin verlängerten Implantate wird das eigentliche Stabeinführinstrument aufgesetzt (Zeichnung 5).The screw is inserted through the working cannula, the screw head with an instrument (drawing 4) is held and positioned. The instrument will inserted into the working cannula through a guide milled into its wall, see above that the overlapping of the side screw opening and that on the Screw head seated cannula, which is also in the area of the screw head has side opening, is guaranteed. These processes are one-sided on the carried out upper and lower screw. On the outside (extracutaneous) the actual rod insertion instrument is placed on extended implants (Drawing 5).

Das eigentliche Instrument besteht aus zwei Aufsätzen, die auf die Arbeitskanülen aufgesteckt werden. Sie sind mit der Brücke verbunden, auf welcher der bewegliche Arm fixiert ist (Zeichnung 5). Da der interpedikuläre Abstand nicht konstant ist, ist auch eine stufenlose Verstellung und Arretierung des Kanülenabstandes notwendig. Bei Veränderung des interpedikulären Abstandes ändert sich aber auch der Winkel der Kanülen zueinander, da die Ausrichtung der frei beweglichen Schraubenköpfe der Krümmung des festgelegten Radius des Längsträgers zwangsläufig folgen muss. Damit das geometrische Prinzip eines gleichschenkligen Dreiecks im Umkreis greift, müssen die auf den Schraubenköpfen sitzenden Arbeitskanülen samt der Aufsätzen bewegbar bzw. kippbar sein. Durch ein Zahnradprinzip sind die auf den Schraubenkanülen steckenden Aufsätze verbunden, was ihre gleichmäßige Ankippung bei Abstand- und Winkelveränderung der Schraubenköpfe bedingt und der Erhaltung der geometrischen Grundsätze des gleichschenkligen Dreiecks dient.The actual instrument consists of two essays that point to the working cannulae be plugged on. They are connected to the bridge on which the movable one Arm is fixed (drawing 5). Since the interpedicular distance is not constant, too a stepless adjustment and locking of the cannula distance is necessary. at Changing the interpedicular distance also changes the angle of the Cannulas to each other, since the alignment of the freely movable screw heads of the Curvature of the defined radius of the side member must necessarily follow. In order to the geometric principle of an isosceles triangle in the vicinity must the working cannulas on the screw heads, including the attachments, can be moved or be tiltable. Due to a gear principle, they are on the screw cannulas plugged attachments connected, what their even tilting at distance and Changes in the angle of the screw heads and the preservation of the geometric Principles of the isosceles triangle.

Sitzt das Karussell auf den Pedikelschrauben, wird der vorgebogene Stab perkutan in die Schraubenköpfe über den beweglichen Arm hineingeschwenkt und mit der Innenmutter leicht fixiert.If the carousel sits on the pedicle screws, the pre-bent rod is percutaneously cut in the screw heads swung in over the movable arm and with the Inner nut slightly fixed.

Zur Verringerung des Gewebswiederstandes am Stabanfang muss diese entsprechend angespitzt sein.To reduce the tissue resistance at the start of the rod, this must be done accordingly be pointed.

Damit eine derartige Instrumentation durchgeführt werden kann, sind vier Hautinzisionen von etwa 18 mm Länge zur Einbringung der Pedikelschrauben, zwei Inzisionen von der Länge etwa 6-7 mm zur perkutanen Implantation der Längsträger nötig. Eine Fasciennaht ist bei dem Hautverschluss nicht zwingend erforderlich.In order for such an instrumentation to be carried out, there are four Skin incisions about 18 mm long to insert the pedicle screws, two Incisions about 6-7 mm in length for percutaneous implantation of the longitudinal members necessary. A fascia suture is not absolutely necessary for the skin closure.

Das Gerät lässt sich mit geringfügigen Veränderungen an jede derzeit erhältliche polyaxiale Pedikelschraube/Schraubensystem anwenden. The device can be modified with slight changes to any currently available Use polyaxial pedicle screw / screw system.

benefits

Erst eine rein perkutane vollständige Stabilisierung einschließlich Montage der schraubenverbindenden Längsträger würde einen weiteren Schritt auf dem Gebiet der Minimalisierung des iatrogenen Traumas bei einer einfachen dorsalen Wirbelsäuleninstrumentation bedeuten. Sie könnte die Vorzüge und manche Indikationen der offenen und der perkutanen Schraubenimplantation vereinigen und bei weiterer Entwicklung die Behandlungsphilosophie in einem bestimmten Grad verändern. Die Vorteile liegen auf der Hand: Das intraoperative Muskeltrauma ist wesentlich kleiner, da ein echtes Muskelablösen zur Freilegung der Wirbelsäule nicht mehr nötig ist, nach entsprechender Lernkurve bedeutend kürzere Operationszeit. Effekte wie zum Beispiel wesentlich kleinere postoperative Narbe oder auch höhere Akzeptanz durch die Patienten durch das wesentlich kleinere Ausmaß des Eingriffs sind medizinisch gesehen von kleinerer Bedeutung. Die von der periduralen endoskopischen Bandscheibenchirurgie bekannte schnellere postoperative Mobilisation der Patienten im Vergleich zu der klassischen, auch mikroskopischen Operationsmethode, kommen bei offenem Zugang zur Wirbelsäulenimplementierung und der um ein Mehrfaches größeren Zugangslänge hier um so deutlicher zum Tragen.Only a purely percutaneous complete stabilization including assembly of the screw connecting side members would be a further step in the field of Minimalization of iatrogenic trauma in a simple dorsal Spinal instrumentation mean. You could have the merits and some Unite indications of open and percutaneous screw implantation and at further development the treatment philosophy to a certain degree change. The advantages are obvious: The intraoperative muscle trauma is much smaller, because a real muscle detachment to expose the spine is not more is necessary, after a corresponding learning curve, significantly shorter operation time. Effects such as significantly smaller post-operative scar or higher ones Patient acceptance due to the much smaller size of the procedure medically less important. That of the peridural endoscopic Intervertebral disc surgery known faster postoperative mobilization of patients in the Comparison to the classic, also microscopic surgical method, come in open access to the spine implementation and that many times over longer access length here the more clearly to be borne.

Es resultiert daraus ein zu vernachlässigender Blutverlust sowie ein minimales Muskeltrauma, da die Muskelfasern nicht durchtrennt sondern auseinandergedrängt werden. Die bloßliegenden Muskelfasern verschließen sofort den Zugangstunnel, Blutungen oder grobe Läsionen des Muskelgewebes sind eher eine Seltenheit. Die traumabedingten postoperativen Schmerzen werden dadurch wesentlich reduziert, die Mobilisation des Patienten erfolgt früher.The result is negligible blood loss and minimal Muscle trauma, as the muscle fibers are not severed but pushed apart become. The exposed muscle fibers immediately close the access tunnel, Bleeding or gross lesions of the muscle tissue are rather rare. The This significantly reduces trauma-related postoperative pain The patient is mobilized earlier.

Possible applicability

Das Instrument setzt an der Basis der transpedikulären Wirbelsäuleninstrumentation ein und ist demnach keine hochspezifische Entwicklung für besondere Fragestellungen in der Wirbelsäulenchirurgie. Auf diese Weise wäre die potentielle Einsetzbarkeit durch den ohnehin weiten Anwenderkreis entsprechend hoch. Theoretisch könnte man damit in der Zukunft die meisten Indikationen für eine dorsale Zuggurtung ohne Notwendigkeit einer Spinalkanalinzision vollkommen ersetzen, da mit den herkömmlichen Implantaten zuzüglich des o. g. Instrumentes eine einfache und viel schonendere Option der dorsalen Stabilisierung gewährleistet wäre.The instrument is based on the transpedicular spinal instrumentation and is therefore not a highly specific development for special questions in spine surgery. In this way, the potential applicability would be through the already wide range of users accordingly high. In theory, you could in the future most indications for dorsal tensioning without need completely replace a spinal canal incision, as with the conventional implants plus the above Instrumentes a simple and much gentler option of dorsal stabilization would be guaranteed.

Die Integration der zusätzlichen Schrauben (mehr als 2 Schrauben in einer Reihe) in das Instrument scheint auf jeden Fall möglich zu sein, bedarf jedoch einer präziseren Implantation der Schraubenlage in der mit dem Stab zu versorgenden Reihe. Die mittleren Schrauben müssen entsprechend tiefer zu liegen kommen; die primäre Verwendung der sog. Langkopfschrauben könnte von Vorteil sein. Damit wären auf diese Weise die leichteren Formen der Spondylolisthesen (Meyerding 1 bis 2) ohne eine nennenswerten Spinalkanalstenose schonend zu versorgen, vorausgesetzt, eine ventrale Abstützung folgt. Eine peridurale endoskopisch unterstützte Dyscektomie mit nachfolgendem Zwischenwirbelraumersatz sind beim rein dorsalen Zugang denkbar. Die Instrumentation der Brustwirbelsäule ist monosegmental bis bisegmental möglich. Zu bedenken ist jedoch eine etwas höhere Position der Schraubenköpfe, damit ein Konflikt des Längsträgers mit dem Wirbelsäulenabschnitt zwischen den Pedikelschrauben vermieden wird.The integration of additional screws (more than 2 screws in a row) in the instrument seems to be possible in any case, but needs a more precise one Implantation of the screw position in the row to be supplied with the rod. The middle screws have to be correspondingly lower; the primary Using the so-called long-head screws could be an advantage. That would be up this way the lighter forms of spondylolisthesis (Meyerding 1 to 2) without to treat a noteworthy spinal canal stenosis gently, provided one ventral support follows. A peridural endoscopically assisted dyscectomy Subsequent intervertebral space replacement is conceivable with purely dorsal access. The thoracic spine can be instrumented monosegmentally to bisegmentally. However, a slightly higher position of the screw heads should be considered, so that one Conflict of the longitudinal member with the spine section between the Pedicle screws is avoided.

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Claims

1. Device for stereotaxically guided percutaneous implantation of the longitudinal connection of the pedicle screws, characterized in that by adhering to the certain geometric principles of the isosceles triangle in a radius with a common center that characterize the device construction, a stereotactically guided percutaneous (closed) implantation of the polyaxial pedicle screws connecting longitudinal member is possible without the need for long-term surgical exposure of the spine.

2. The device according to claim 1, characterized, that the device consists of two arms of equal length, with a cross connection in one Level joined together, composed, on which a swiveling, too a circle curved arm of a freely definable radius, to accommodate the is also placed in a circular curved longitudinal beam, which is inserted percutaneously becomes. The heads of the polyaxial previously inserted percutaneously into the spine Pedicle screws are erected on one level and can be conditional due to the device features along the side member to a degree even are moved towards or apart, causing compression and distraction of the Whirl is achieved.

3. The device according to claim 1, characterized, that - due to the device design - the one-level enforcement Position of the screw heads a simultaneous percutaneous connection of more than allows a pair of screws.