DE69838350T2

DE69838350T2 - Platte und Schraube für die vordere Halswirbelsäule

Info

Publication number: DE69838350T2
Application number: DE69838350T
Authority: DE
Inventors: Gary Karlin Venice Michelson
Original assignee: Warsaw Orthopedic Inc
Current assignee: Warsaw Orthopedic Inc
Priority date: 1997-02-11
Filing date: 1998-02-11
Publication date: 2008-05-15
Anticipated expiration: 2018-02-12
Also published as: US6712818B1; ES2297092T3; ES2268267T3; US20030018335A1; DE69832389T3; US7074221B2; ATE371412T1; JP4012556B2; US20020045896A1; US6936050B2; DE69839498D1; EP1006913A1; DE69838856T2; US6926718B1; DE69838856D1; US20040236334A1; DE69837626T2; US6936051B2; JP2002515799A; ATE383828T1

Description

Hintergrund der Erfindung
Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft ein Plattierungssystem gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.
Folglich betrifft die vorliegende Erfindung allgemein Implantate für eine Fusion der menschlichen Halswirbelsäule von dem anterioren Aspekt und insbesondere Plattensysteme zum Ausrichten und Halten von benachbarten Halswirbeln in einem ausgewählten Raumverhältnis während der spinalen Fusion dieser Wirbel.
Beschreibung des Standes der Technik
Ein Plattierungssystem des zuerst genannten Typs ist zum Beispiel aus der WO 90 02526 A bekannt.
Im Stand der Technik ist es gängige Praxis, für diesen Zweck Halswirbelsäulen-Plattierungssysteme zu verwenden. Derartige Systeme sind im Wesentlichen aus Platten und Schrauben zum Ausrichten und Halten von Wirbelkörpern in einer gewünschten Position relativ zueinander zusammengesetzt. Die frühsten derartiger Vorrichtungen bestanden aus rostfreien Stahlplatten und Schrauben und erforderten, dass die Schrauben vollständig durch die Wirbel und in den Spinalkanal hinein passierten, um in das feste Knochengewebe (den posterioren Cortex) der Wirbelkörper einzugreifen. Dies erforderte die Fähigkeit, diesen Bereich röntgenologisch zu überwachen oder zu visualisieren, was nicht immer möglich ist, insbesondere in der unteren Halswirbelsäule, wo die Wirbel röntgenologisch von den Schultern verdeckt sein können.
Um Löcher in den Wirbelkörpern zum Einsetzen von jeder Schraube auszubilden, wurde eine Bohrung durchgeführt, gefolgt von einem Gewindeschneiden. Jeder dieser Vorgänge umfasste das Passieren eines Instruments vollständig durch den assoziierten Wirbelkörper und in die Wirbelsäule. Somit kamen diese Instrumente in große Nähe des Rückenmarks und des Duralsacks, welche sich in großer Nähe zu den hinteren Flächen der Wirbelkörper befinden. Jeder Vorgang, bei welchem ein Objekt in den Spinalkanal eingeführt wird, birgt ernsthafte Risiken, die ein Problem für den Chirurgen sind.
Die übliche Technik des Ausbildens eines Knochenschrauben-Aufnahmelochs in Wirbelkörpern durch Bohren hat eine Anzahl von bedeutenden Nachteilen auf. Zum Beispiel entfernt das Bohren Knochenmaterial, hinterlässt eine Lücke und führt zu einem Verlust von Knochenmaterial. Auch verursacht das Bohren Mikrofrakturen des Knochens an der Bohrspitzen-Knochen-Schnittstelle und die daraus resultierenden Frakturlinien neigen dazu, sich in Richtungen senkrecht zu der Wand des Lochs auszubreiten. Insbesondere ist das Knochenmaterial im Wesentlichen eine Art Keramik, die ein sprödes Muster von Frakturausbildungen und -ausbreitungen in Antwort auf das Bohren aufweist. Des Weiteren erzeugt das Bohren Wärme, die zu einer Thermalnekrose des Knochenmaterials genau an der Schnittstelle zwischen dem Knochen und einer anschließend eingesetzten Schraube führen kann, wo eine Nekrose äußerst schädlich ist. Jeder Knochen, der einer Nekrose ausgesetzt ist, wird anschließend als ein Teil des Knochen-Wiederherstellungsprozesses vom Körper resorbiert werden, und dies kann zum Lösen der Schraube führen.
Ein anderes Problem beim Bohren ist, dass der Weg der Bohrspitze schwer zu steuern ist und dass, da die Bohrspitze durch Rotation arbeitet, diese Weichgewebe um die assoziierten Platte aufwickeln kann. Zusätzlich kann, sofern nicht mit großer Sorgfalt vorgegangen wird, der Bohrer deutlich hinter den posterioren Cortex getrieben werden und irreparable Schäden innerhalb des Spinalkanals verursachen. Schließlich kann sich eine Bohrspitze innerhalb des Wirbelkörpers verklemmen und brechen und kann dann ernsthafte Verletzungen verursachen, da der weiterhin rotierende Abschnitt der Bohrspitze in die Wunde eindringt, während der Abschnitt des Bohrers, der abgebrochen ist, entweder gefährlich von dem Wirbelkörper vorstehen kann oder bündig mit der oberen Oberfläche des Körpers abbrechen kann, so dass er unwiederbringlich darin eingebettet ist. In jedem Fall werden die Schritte, die durchgeführt werden müssen, um den abgebrochenen Abschnitt des Bohrers zu entfernen, den chirurgischen Eingriff zwangsläufig verlängern und erschweren.
Bei bekannten Plattierungssystemen gab es Probleme mit dem Lösen und dem Versagen der Beschläge, dem Brechen der Schrauben und Platten und dem Zurückziehen von Schrauben in den Kehlenbereich des Patienten. Diese Vorkommnisse erfordern im Allgemeinen weitere chirurgische Eingriffe, um die gebrochenen Teile oder die Platten und Schrauben vollständig zu ersetzen und jeden Schaden zu reparieren, der eventuell verursacht wurde.
Andere Probleme, die bei bekannten Systemen aufgetreten sind, ergeben sich aus dem Versagen der Schrauben, einen ausreichenden Halt im Knochen zu erzielen und aus dem Ablösen der Schrauben.
Ebenfalls kann die Verwendung der bekannten Plattierungssysteme zu einem Verlust der Lordose führen, welche von der Seite gesehen die normale Krümmung der Halswirbelsäule ist.
Bei bekannten Plattierungssysteme können zusätzlich Probleme im Zusammenhang mit solchen Eingriffen auftreten, bei denen Knochentransplantate zwischen Wirbelkörpern platziert werden, um eine Zwischenkörper-Fusion zu erzielen, die durch einen als "schleichender Ersatz" bezeichneten Prozess heilt. Bei diesem Prozess wird Knochen an der Fläche zwischen dem Transplantat und einem Wirbel durch einen biologischen Prozess entfernt, welcher die Produktion von starken Säuren und Enzymen einschließt, als ein Auftakt zu dem Eindringen von lebendem Gewebe in die Schnittstelle und der Ablagerung oder dem Wachstum von neuem Knochen. Während die Platten eine genaue Ausrichtung der Wirbel und deren feste Fixierung erlauben, können sie aus diesem Grund gleichzeitig unglücklicherweise die Wirbelkörper von einander weghalten, während die Resorptionsphase des schleichenden Ersatz-Prozesses an der Fusionsstelle Lücken im Knochen ausbildet, mit dem Ergebnis, dass die gewünschte Fusion nicht eintritt. Dieses Versagen ist als Pseudoarthrose bekannt. Wenn ein derartiger Fehler auftritt, werden die Beschläge selbst üblicherweise brechen oder sich von der Wirbelsäule lösen und damit einen weiteren chirurgischen Eingriff erfordern, um die gebrochenen Komponenten zu entfernen, und einen weiteren chirurgischen Eingriff, um wieder eine Fusion zu versuchen.
In Antwort auf die oben beschriebenen Probleme wurde eine zweite Generation von Plattierungssystemen entwickelt und/oder vorgeschlagen. Diese schließen ein System mit ein, das in dem US-Patent mit der Nummer 5,364,399 von Lowery und in dem US-Patent mit der Nummer 5,423,826 von Morscher offenbart ist, sowie Halswirbelsäulen-Verriegelungs-Plattierungssysteme, die von SYNTHES Spine angeboten werden, die DANEK ORION-Platte, die CODMAN SHURTLEFF-Platte und die SMITH NEPHEW RICHARDS-Platte, unter anderem. Die das System bildenden Elemente dieser zweiten Generation weisen eine Anzahl von gemeinsamen Eigenschaften auf. Sie sind alle eher als aus rostfreiem Stahl entweder aus einer Titan-Legierung oder purem Titan hergestellt, um ungünstige Gewebsreaktionen zu minimieren, und sie sind MRT-kompatibel, was rostfreier Stahl nicht ist. Die Schrauben und Platten haben eine vergrößerte Dicke, um eine verbesserte Festigkeit zu erzielen. Die Schrauben haben einen größeren Durchmesser, um ihren Halt zu verbessern, ohne dass es erforderlich wird, dass sie in den posterioren Cortex der Wirbelkörper eingreifen. Eine sanfte Längs-Konturierung der Platten wurde entwickelt, um eine Lordose zu ermöglichen, und/oder eine begrenzte Gegen-Konturierung, um besser dem allgemein gekrümmten Aspekt der Vorderseite der Wirbelkörper zu folgen. Mechanismen zum Sichern der Wirbelkörperschrauben an ihren assoziierten Platten werden in einer Weise eingesetzt, die verhindert, dass sich die Schrauben zurückziehen. Während diese zweite Generation von Plattierungssystemen eine deutliche Verbesserung gegenüber früheren Systemen darstellt, bleiben bestimmte existierende Probleme bestehen, während ferner neue Probleme erzeugt wurden.
Da sich die Schrauben nicht länger in den posterioren Cortex hinein erstrecken, kommt es zum Beispiel vor, dass sich die Gewinde in dem Gewindeloch ablösen und dass die Schrauben keinen geeigneten Halt erzielen. Zusätzlich tritt weiterhin ein Brechen der Schrauben auf, und dies üblicherweise an der Verbindungsstelle der Schraube mit dem posterioren Aspekt der Platte. Die Schrauben, die sowohl in dem SYNTHES-System als auch in dem SMITH NEPHEW RICHARDS-System eingesetzt werden, sind für dieses Problem besonders anfällig, da solche Schrauben in dem Abschnitt hohl sind, in dem sie an der Platte anliegen, um die innere Aufnahme von Verriegelungsschrauben zu ermöglichen.
Bei dem Bestreben, zu verhindern, dass die Schraube an der Verbindungsstelle zwischen Schraube und Platte bricht, weisen neuere Ausführungen von Schrauben einen vergrößerten Kern-Durchmesser von der Spitze bis zum Kopf auf, was soweit eine nahezu nutzlos stumpfe und untersetzte Schraube in der Nähe des Schraubenkopfes mit geringer Haltekraft und geringem taktilen Feedback für den Chirurgen ergibt, um das Abschließen des Festziehens vor dem Ablösen der Schraube innerhalb des Knochens anzuzeigen. Basierend auf empirischen Studien, bei welchen diese Schrauben aus dem Stand der Technik getestet wurden, wurde herausgefunden, dass die Verwendung eines vorgeschnittenen Lochs eher als einer selbstschneidende Schraube für eine Herauszieh-Festigkeit bevorzugt wird, und damit waren diese Schrauben nicht selbstschneidend und die Schraubenlöcher mussten vorgeschnitten werden. Da der Gewinde-Schneidabschnitt eines Gewindebohrers notwendigerweise scharf ist und rotiert wird, um zu arbeiten, besteht eine ernsthafte Gefahr der Beschädigung des umgebenden Weichgewebes, wenn er verwendet wird. Dies wird durch die Tatsache verschlimmert, dass die Platten, die in diesen Systemen eingesetzt werden, keine ausreichend lange Achsen-Konturierung aufweisen, um vollständig eine Lordose möglich zu machen, und die keine ausreichende Quer-Konturierung aufweisen, um ein Wackeln der Platte um ihre Längsachse zu verhindern und zu der anterioren Form der Wirbelkörper zu passen, so dass diese Platten nicht verhindern, dass Weichgewebe von den Seiten und unterhalb der Schraubenlöcher eindringt, womit dieses Gewebe einer Schädigung durch den Bohrer und den Gewindeschneider ausgesetzt ist. Während es möglich ist, zu dem Zeitpunkt des chirurgischen Eingriffs einige Veränderungen in der Kontur dieser Platten durchzuführen, ist dies im Allgemeinen auf ein Konturieren der Längsachse beschränkt und verursacht häufig eine Verwindung der Knochenschrauben-Löcher der Platte und der Verbindungsbereiche zwischen Schraubenloch und Platte in einer Weise, welche einen nachteiligen Effekt auf die Schrauben-Platten-Verriegelung hat. Ein Mangel an genauer Kontur verhindert, dass diese Platten ein optimales niedriges Profil relativ zur Wirbelsäule aufweisen.
In einigen der Halswirbelsäulen-Plattierungssystemen der zweiten Generation tritt weiterhin ein Schraubenlösen auf, da diese Platten nicht so gestaltet werden konnten, dass sie das Verriegeln von allen Schrauben ermöglichen. Während die Konstrukteure dieser Platten die Wichtigkeit der Befestigung der Knochenschrauben an den Platten erkannt haben, waren sie insbesondere nicht in der Lage, alle Schrauben zu verriegeln und mussten dazu übergehen, einige der Schrauben unverriegelt zu lassen.
Außerdem setzen etliche dieser Systeme der zweiten Generation winzige und empfindliche "Uhrmacher"-Teile ein, um eine Verriegelung zu erzielen. Diese Teile sind durch die Notwendigkeit gekennzeichnet, dass insbesondere empfindliche kleine Schraubendreher in sie eingreifen müssen. Diese Verriegelungskomponenten werden durch den Aufwand, den Umriss einer Platte während eines chirurgischen Eingriffs zu ändern, leicht ineffektiv.
Neben der Verbesserung dieser Plattierungssysteme der zweiten Generation gegenüber den ersten Problemen treten weiterhin Probleme auf, von denen die Pseudoarthrose und insbesondere die "Distraktions-Pseudoarthrose" am wichtigsten sind. Obwohl diese Platten der zweiten Generation deutlich zu einer Verbesserung der Fusionsrate geführt haben, wird, wenn ein Fehler bei der Erzeugung einer Fusion auftritt, dieser im Allgemeinen von einer Knochenresorption entlang einer Linie an der Verbindungsstelle von Transplantat und Wirbelkörper begleitet, was auf einem Röntgenbild gesehen werden kann.
Im Fall der schwachen Platten und Schrauben der ersten Generation könnten die Platten die Wirbelkörper im Abstand halten und eine Fusion verhindern, allerdings nur, bis die Beschläge brechen würden, wodurch die Distraktion erleichtert und anschließend ein Stattfinden der Fusion ermöglicht würde. Die Plattensysteme der zweiten Generation sind zu fest, um dieses Auftreten zu ermöglichen, womit weitere chirurgische Eingriffe zum Korrigieren der Pseudoarthrose erforderlich werden.
Kompressionsplatten sind gut bekannt und werden in der orthopädischen Chirurgie verbreitet zum Stabilisieren von Röhrenknochen und manchmal auch von platten Knochen verwendet. Solche Platten können auf einigen externen Kompressionsmitteln beruhen oder können selbst-kompressiv sein, basierend auf der Fähigkeit des Schraubenkopfes, innerhalb eines schrägen Schlitzes zu gleiten, so dass das Festziehen der Knochenschrauben durch die Platte eine lineare Bewegung senkrecht zu den Schraubenachsen vermittelt. Das US-Patent mit der Nummer 5,180,381 offenbart einen Ansatz, einen derartigen Mechanismus in Verbindung mit einer anterioren Wirbelsäulen-Fixierung einzusetzen.
Es wurde jedoch herausgefunden, dass alle vorgeschlagenen selbst-kompressiven Plattierungssysteme gemeinsam die Notwendigkeit für eine Schraube aufweisen, sowohl in einen proximalen als auch einen distalen Cortex einzugreifen (einem Knochengehäuse aus sehr dichtem Knochenmaterial), um die Schraubenspitze in einer Art und Weise zu verankern, die der Platte ermöglicht, sich relativ zu der Schraube zu bewegen, wenn diese festgezogen wird, eher als der Platte zu ermöglichen, die Schraube von ihrer Achse wegzudrängen. Wie jedoch bereits an früherer Stelle erläutert, ist es jedoch für den Bohrer und den Gewindeschneider, welche das Schraubenloch ausbilden, sowie für die Schraubenspitze selbst notwendig, in den Spinalkanal einzutreten, wodurch das Rückenmark Verletzungen ausgesetzt wird, wenn eine Schraube in den posterioren Cortex des Wirbelkörpers eingreift.
Während das in dem US-Patent mit der Nummer 5,180,381 offenbarte System solch eine Gefährdung durch einen Eingriff in die Wirbelkörper-Endplatte anstelle des posterioren Wirbelkörper-Cortex vermeidet, ist der Weg der Schraube notwendigerweise sehr kurz, so dass es für die Schraubengewinde sehr wenig Möglichkeit gibt, einen zusätzlichen Halt innerhalb des Wirbelkörpers zu erzielen. Es hat daher den Anschein, dass in dem Maße, in dem die Vorrichtung, die im US-Patent Nr. 5,180,380 offenbart ist, in der Lage ist, ihre genannten Vorteile zu erzielen, diese die Vorderseite der Wirbelsäule stärker zusammenziehen würde als die Rückseite und nicht den Anschein haben würde, die Rückseite der Wirbelkörper überhaupt zusammenzudrücken, wodurch ein unerwünschter durch ärztliche Behandlung ausgelöster Verlust der normalen Halswirbelsäulen-Lordose erzeugt würde. Eine derartige Situation ist zerstörerisch für die normale Biomechanik der Halswirbelsäule und potentiell eher schädlich.
Die Erzeugung von Druck zwischen benachbarten Wirbelkörpern würde eine Anzahl von Vorteilen bieten, einschließlich einer Reduzierung der Distraktions-Pseudoarthrose, eines vergrößerten Oberflächenkontaktbereichs zwischen dem Transplantat und den Wirbeln, da leicht inkongruente Oberflächen zusammengezwängt werden, einer verbesserten osteogenen Stimulation, da kompressive Lasten eine Knochenausbildung stimulieren, und einer verbesserten Fusions-Transplantats- und Wirbelsäulensegment-Stabilität.
Zu den neuen Problemen, die durch diese Systeme der zweiten Generation erzeugt werden, gehört die Tendenz der kleinen "Uhrmacher"-Teile, die verwendet werden, um die Knochenschrauben an der Platte zu verriegeln, von dem Schraubendreher herunterzufallen, der zum Anbringen von solchen Teilen verwendet wird, oder aus den assoziierten Platten herauszufallen und in der Wunde verloren zu gehen.
Zusätzlich sind solche kleinen Teile sehr anfällig und erfordern spezialisierte zusätzliche Instrumente für ihr Einsetzen und/oder ihre Bedienung. Außerdem kann ein falsches Knochenschrauben-Platzieren relativ zu der Achse eines Plattenlochs dazu führen, dass der Schrauben-Verriegelungsmechanismus nicht funktioniert, oder kann verursachen, dass scharfe und gezackte Späne von Titan ausgebildet werden, wenn eine Verriegelungsschraube in Kontakt mit einer ungenau gesetzten Knochenschraube getrieben wird. Die Mittel zum Herstellen einer Ausrichtung der Knochenschraube zu dem Plattenloch und des Ansetzens sind eher nicht vertrauenswürdig. Außerdem mangelt es den meisten dieser Systeme der zweiten Generation an einem zuverlässigen und effektiven Mittel zum Positionieren und Halten der Platte während des Anbringens.
Spezifische Merkmale von verschiedenen Systemen des Stands der Technik werden unten zusammengefasst.
Das in US-Patenten mit den Nummern 5,364,399 und 5,423,826 offenbarte System, das bereits weiter oben zitiert wurde, weist eine dünne rostfreie Stahlplatte auf, welche eine Seite-an-Seite- oder eine versetzte bikortikale Schraubenplatzierung ermöglicht, wobei die Platte eine Kombination von Schraubenlöchern und Schlitzen aufweist.
Das "Acromed"-System weist eine Titanplatte und Schrauben auf, welche ein bikortikales Schraubenplatzieren erfordern. Dieses System weist keine Verriegelungsmittel für die Knochenschrauben auf.
Das in dem US-Patent Nr. 5,180,381 offenbarte System weist eine "H"-förmige Platte mit einer Kombination von geneigten Schlitzen und einem Loch auf, welche ein bikortikales Schraubenplatzieren in einem 45°-Winkel zu der Ebene der Platte erfordert. Dieses Patent offenbart, dass dieses winkelige Positionieren dem Erzeugen von Druck dient.
Das SYNTHES-Morscher-Plattensystem setzt hohle, geschlitzte Schraubenköpfe ein. Die Schrauben werden unikortikal platziert, so dass die Köpfe, wenn sie genau ausgerichtet sind, in dem oberen Abschnitt der Plattenlöcher zu liegen kommen. Der obere Abschnitt jeder Schraube hat ein Innengewinde, um eine winzige Schraube aufzunehmen, die in den Knochenschraubenkopf eingeschraubt wird, um die wechselseitige Passung zwischen dem Knochenschraubenkopf und der Wand des assoziierten Plattenlochs zu verbessern.
Bei dem in den US-Patenten Nr. 5,364,399 und 5,423,826 offenbarten System werden Paare von unikortikalen Knochenschrauben verwendet, die an Ort und Stelle an beiden Enden der assoziierten Platte durch Verriegelungsschrauben verriegelt werden können, die einen Schaft mit kleinem Durchmesser und einem großen Kopf aufweisen. An jedem Ende einer Platte können zwei Knochenschrauben an Ort und Stelle durch eine einzelne Verriegelungsschraube verriegelt werden, die zwischen den Knochenschrauben angeordnet ist. Im Allgemeinen ist die Platte zwischen ihren zwei Enden mit einem diagonalen Schlitz oder mit Schlitzen zum Aufnehmen einer oder mehrerer zusätzlicher Schrauben vorgesehen, wobei jede zusätzliche Schraube in einem Knochentransplantat oder einem jeweiligen Wirbel sicherbar ist, welche von der Platte überspannt werden. Es gibt keine Verriegelungsschraube, die mit diesen zwischenliegenden Knochenschrauben assoziiert wäre, um die Knochenschrauben an der Platte zu verriegeln.
Das Codman-Shurtleff-Plattierungssystem verwendet die Seite einer vorinstallierten Niet mit einem rotierbaren Kopf zum Drücken gegen die Seite des Kopfes einer Knochenschraube zum Befestigen dieser Schraube an der Platte. Die Platten dieses Systems sind ebenfalls mit Löchern zum Aufnehmen von zwischenliegenden Schrauben ausgestattet, allerdings sind diese Schrauben nicht mit irgendeinem Verriegelungsmittel verbunden.
Während die Konstrukteure der zuletzt genannten Systeme die Wichtigkeit des Verriegelns der Knochenschrauben in Position auf ihren zugehörigen Platten erkannten, sahen sie keine Verriegelung der zwischenliegenden Knochenschrauben in ihren assoziierten Löchern vor.
In einer früheren Version des Codman-Shurtleff-Systems war der Verriegelungsmechanismus ein Hebel, der schwenkbar um einen Schaft ist, der vollständig durch die Platte hindurchgeht und dann gebördelt ist, um den Schaft innerhalb der Platte zu halten. Nachdem die Knochenschraube eingesetzt worden war, wurde der Hebel so rotiert, dass er mit dem Kopf der Knochenschraube in Eingriff war und damit die Knochenschraube an der Platte befestigte.
Auf der Grundlage einer Betrachtung der Merkmale aller bekannten Halswirbelsäulen-Plattierungssysteme hat es den Anschein, dass weiterhin Bedarf für ein verbessertes System besteht, das die folgende Kombination von Merkmalen aufweist:

1) Die Platte sollte ausreichend fest sein, um ihre beabsichtige Funktion ohne mechanische Mängel auszuführen,
2) die Platte sollte in drei Dimensionen vorgeformt sein, um anatomisch sowohl in der Längsals auch der Quer-Ebene zu der anterioren Halswirbelsäule zu passen,
3) die Platte sollte so konstruiert sein, dass alle Knochenschrauben im Allgemeinen senkrecht zu der Platte sind, wenn sie von der Seite betrachtet werden, wobei allerdings Schraubenpaare stark zu irgendeiner Wirbelkörper-Höhe entsprechend konvergieren sollten, wenn sie von unten oder einem Ende aus gesehen werden,
4) jedes Paar von Schrauben greift in einen jeweiligen Wirbel ein und die hohe Konvergenz der Schrauben in einem Paar ermöglicht, dass die Länge der Schrauben, die in den Knochen eingreifen, länger ist, weiterhin innerhalb dieses Wirbels bleibt und einen sichereren und festeren Eingriff in die Wirbel bereitstellt,
5) das System sollte Knochenschrauben aufweisen, die in der Lage sind, einen verbesserten Halt innerhalb des Knochens des Wirbelkörpers zu erzielen, ohne die Notwendigkeit, den posterioren Wirbel-Cortex zu durchdringen und den Spinalkanal zu erreichen,
6) es sollte eine Schraube verwendet werden, die selbstschneidend ist, wodurch der Bedarf für einen separaten Gewindeschneid-Schritt eliminiert wird,
7) ein zuverlässiges Mittel zum Eingreifen und Bedienen der Platte während des Einsetzens sollte bereitgestellt werden,
8) die Platte sollte im Eingriff mit einem Instrumentenmittel sein können, welches zuverlässig Knochenschraubenlöcher erzeugen kann, die koaxial zu den Schraubenlöchern in der Platte sind,
9) es sollte möglich sein, den Wirbelknochen so zu präparieren, dass er die Knochenschrauben aufnimmt und eine festere Verbindung und eine geringere Gefahr für ein Gewindelösen mittels eines Führungszapfen-Lochstempels erzeugt, der ein Führungsloch für die Knochenschrauben erzeugt,
10) alternativ zu der Verwendung eines Führungszapfen-Lochstempels kann ein Bohrer mit einem relativ kleinen Durchmesser (verglichen mit dem Gesamt-Grunddurchmesser der Schraube) verwendet werden, um das Führungszapfen-Loch zu erzeugen,
11) es sollten Mittel bereitgestellt werden zum Verriegeln von jeder einzelnen Knochenschrauben in Position relativ zu der Platte und die Verriegelungsmittel sollten eine ausreichende Größe und Festigkeit aufweisen, um zuverlässig ihre beabsichtigte Funktion auszuführen,
12) Knochenschrauben-Verriegelungsmittel sollten vorzugsweise vor dem Einsetzen der Knochenschrauben von der Platte festgehalten werden können oder sollten zuverlässig an ein Implantiermittel anbringbar sein, um zu verhindern, dass irgendein kleines Teil in der Wunde verloren geht, und
13) das System sollte in der Lage sein, Druck auf die Wirbelsegmente auszuüben, die fusioniert werden sollen, während es eine Lordose beibehält und/oder wiederherstellt.

Aufgaben der Erfindung
Eine Aufgabe der Erfindung ist es, ein verbessertes anteriores Zervikalplattierungssystem bereitzustellen, das viele der Mängel bereits bekannter Systeme vermeidet.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, Knochenschrauben bereitzustellen, die dem Chirurgen ein taktiles Feedback geben, um ein ausreichendes Festziehen der Schrauben sicherzustellen, während ein Ablösen verhindert wird, und wobei diese weniger zu Defekten durch Brechen oder Lösen neigen.
Ein weiteres Ziel der Erfindung ist das Bereitstellen von Knochenschrauben, die einen optimalen Halt in dem Knochen erreichen, ohne die Notwendigkeit, den posterioren Cortex der Wirbel zu durchdringen.
Die oben genannten Ziele und andere Ziele und Eigenschaften der Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung noch deutlicher, wobei Bezug auf die angehängten Zeichnungen genommen wird, welche Ausführungsformen der Erfindung lediglich als nicht-einschränkendes Beispiel darstellen.
Zusammenfassung der Erfindung
Zu diesem Zweck stellt die Erfindung ein Plattierungssystem bereit, welches die Merkmale von Anspruch 1 aufweist. Weitere Ausführungsformen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.
Vorzugsweise ist die Platte mit einer Mehrzahl von Knochenschrauben-Aufnahmelöchern vorgesehen, die sich durch die Platte von der oberen zu der unteren Fläche der Platte erstrecken.
Die Platte und ihre Bestandteile können aus jedem Implantations-Qualitäts-Material hergestellt sein, das für die Verwendung im menschlichen Körper geeignet ist, und die Platte und assoziierte Bestandteile können aus einem bioresorbierbaren Material hergestellt sein.
Knochenschrauben sind alle in ein jeweiliges Knochenschrauben-Aufnahmeloch einsetzbar zum Befestigen der Platte an einem Wirbel. Ein Verriegelungselement kann verwendet werden, welches in Eingriff mit einer Verriegelungselement-Aufnahme-Aussparung gebracht werden kann und einen Kopf aufweist, der gebildet ist zum Verriegeln der Knochenschrauben an der Platte, wobei ein einzelnes Verriegelungselement eine Anzahl von verschiedenen Knochenschrauben an Ort und Stelle verriegeln kann. Die Verriegelungselemente können vor der Verwendung von dem Chirurgen voreingesetzt sein, so dass sie das Einsetzen der Knochenschrauben nicht behindern. Die Verriegelungselemente sind nicht Teil der Erfindung.
Alternativ kann ein Verriegelungselement verwendet werden, das in ein jeweiliges Knochenschrauben-Aufnahmeloch passt zum Verriegeln einer jeweiligen der Knochenschrauben an Ort und Stelle, so dass jede der Knochenschrauben mittels eines einzelnen Verriegelungselements an der Platte verriegelt ist, das gegen zumindest einen Abschnitt der Knochenschraube drückt. Da keine anderen Löcher in der Platte gebildet sein müssen, um die Verriegelungen an der Platte zu befestigen, bleibt die Platte relativ fest. Auch die einzelnen Verriegelungselemente sind nicht Teil der Erfindung.
Die Verriegelungselemente können viele Formen haben, um ihren beabsichtigten Zweck zu erfüllen, wie zum Beispiel Schrauben, Gewindekappen, Nieten, Einstellschrauben, vorstehende Elemente und dergleichen.
Auch ist eine neuartige Knochenschraube offenbart, um ein Herausziehen der Knochenschraube während der Verwendung zu verhindern. Dies wird durch eine Gestalt erzielt, die eine Schraube aufweist, bei welcher der Außendurchmesser oder der Spitzendurchmesser des Gewindes im Wesentlichen entlang der gesamten Länge des Schaftes der Knochenschraube von unter dem Kopf bis über der Spitze konstant gehalten wird, wo Gewinde eines geringeren Außendurchmessers das Einsetzen erleichtern. Die Schraubenspitze kann an ihrem distalen Ende genutet sein, um selbstschneidend zu sein. Das Gewinde hat ferner ein äußerst dünnes und scharfes Profil, um in das Wirbelknochenmaterial zu schneiden und dessen Unversehrtheit zu bewahren.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist eine perspektivische Draufsicht einer ersten Ausführungsform einer Halswirbelsäulen-Mehrfach-Verriegelungsplatte, wobei die Halswirbelsäulen-Mehrfach-Verriegelungsplatte als die anteriore Zervikalplatte in dem Plattierungssystem gemäß der vorliegenden Erfindung verwendbar ist.
2 ist eine Draufsicht der Halswirbelsäulen-Mehrfach-Verriegelungsplatte der 1.
3 ist eine Seitenansicht der Halswirbelsäulen-Mehrfach-Verriegelungsplatte aus 1.
4 ist eine Endansicht der Halswirbelsäulen-Mehrfach-Verriegelungsplatte aus 1.
5 ist eine Bodenansicht der Halswirbelsäulen-Mehrfach-Verriegelungsplatte aus 1.
6 ist eine Draufsicht der Halswirbelsäulen-Mehrfach-Verriegelungsplatte aus den 1–5, mit Verriegelungselementen, die in einer offenen Konfiguration installiert sind, wobei die Verriegelungselemente nicht Teil der Erfindung sind.
7 ist eine Draufsicht einer Modifikation der Platte aus den 1–6 mit einem Verriegelungselement für vier Knochenschrauben in Position, wobei das Verriegelungselement nicht Teil der Erfindung ist.
8 ist eine Draufsicht einer weiteren Ausführungsform einer Halswirbelsäulen-Verriegelungsplatte aus 1, mit einem länglichen zentralen Schlitz für verbesserte Kompressions-Fähigkeiten.
9 ist eine Draufsicht eines Verriegelungselements, zur Verwendung mit den Platten der 1–6, wobei das Verriegelungselement nicht Teil der Erfindung ist.
10 ist eine Draufsicht eines Verriegelungselements zur Verwendung mit der zentralen Öffnung der Platte der 7 und 22, wobei das Verriegelungselement nicht Teil der Erfindung ist.
11 ist eine Draufsicht einer Verriegelungskappe zur Verwendung in den Endöffnungen, die in den 1, 6 und 7 dargestellt sind, wobei die Verriegelungskappe nicht Teil der Erfindung ist.
12 ist eine Seitenansicht des Verriegelungselements aus 16, wobei das Verriegelungselement nicht Teil der Erfindung ist.
13 ist eine Seitenansicht einer anderen Ausführungsform des Verriegelungselements aus 16, wobei das Verriegelungselement nicht Teil der Erfindung ist.
14 ist eine perspektivische Draufsicht einer alternativen Ausführungsform einer Halswirbelsäulen-Mehrfach-Verriegelungsplatte zur Verwendung mit Verriegelungsnieten, wobei die Verriegelungsnieten nicht Teil der Erfindung sind.
15 ist eine Bodenansicht der Halswirbelsäulen-Mehrfach-Verriegelungsplatte aus 14.
16 ist eine Draufsicht eines Verriegelungselements für zwei Knochenschrauben, wobei das Verriegelungselement nicht Teil der Erfindung ist.
17 ist eine Draufsicht einer alternativen Ausführungsform eines Verriegelungselements für vier Knochenschrauben, das Kopfschlitze für eine verbesserte Flexibilität der Verriegelungslaschen aufweist, wobei das Verriegelungselement nicht Teil der Erfindung ist.
18 ist eine Bodenansicht eines Niet-Typ-Verriegelungselements zur Verwendung mit der zentralen Öffnung der Platte aus 14, wobei das Verriegelungselement nicht Teil der Erfindung ist.
19 ist eine Seitenansicht eines Niet-Verriegelungselements, wobei das Verriegelungselement nicht Teil der Erfindung ist.
20 ist eine perspektivische Draufsicht des Bodenbereichs des Kopfes der Niet aus 19, gesehen entlang der Linie 20-20.
21 ist eine perspektivische Draufsicht des Kopfbereichs eines Verriegelungselements für drei Knochenschrauben, wobei das Verriegelungselement nicht Teil der Erfindung ist.
22 ist eine perspektivische Draufsicht einer dritten Ausführungsform einer Halswirbelsäulen-Mehrfach-Verriegelungsplatte, die Verriegelungselemente in der Form von Gewindekappen verwendet, wobei die Verriegelungselemente nicht Teil der Erfindung sind.
23 ist eine Seitenansicht eines Verriegelungselements zur Verwendung mit der Platte aus 22, wobei das Verriegelungselement nicht Teil der Erfindung ist.
24A ist eine Seitenansicht einer Knochenschraube gemäß der vorliegenden Erfindung.
24B ist eine vergrößerte Seitenansicht der Knochenschraube aus 24A.
25 ist eine Seitenansicht einer alternativen Ausführungsform einer Knochenschraube gemäß der vorliegenden Erfindung.
26 ist eine Boden-Endansicht der Knochenschraube aus 24A.
27 ist eine Spitze-Endansicht der Knochenschraube aus 24A.
28 ist eine perspektivische Draufsicht einer vierten Ausführungsform einer Halswirbelsäulen-Mehrfach-Verriegelungsplatte.
29 ist eine perspektivische Draufsicht eines Verriegelungselements zur Verwendung mit der Platte aus 28, wobei das Verriegelungselement nicht Teil der Erfindung ist.
30 ist eine Teilschnitt-Seitenansicht der Platte aus 28 entlang der Linien 30-30 mit einer Knochenschraube in Position.
31 ist eine perspektivische Draufsicht der Platte aus 1, die gegen den anterioren Aspekt von drei aufeinanderfolgenden Wirbelkörpern in der Halswirbelsäule positioniert ist, wobei der Plattenhalter und das Instrument zum Ausbilden von Knochenschrauben-Aufnahmelöchern in den Wirbelkörpern nicht Teil der Erfindung sind.
32 ist eine Schnittansicht eines Abschnitts der Knochenbildungs-Vorrichtung aus 31, entlang der Linien 32-32 gesehen, wobei die Knochenbildungs-Vorrichtung nicht Teil der Erfindung ist.
33 ist eine Seitenansicht im Teilschnitt, die ein Kompressionsstab-Werkzeug und einen Kompressionsstab darstellt, der zum Einsetzen in einen Wirbelkörper im Eingriff mit diesem ist, wobei sowohl das Kompressionsstab-Werkzeug als auch der Kompressionsstab nicht Teil der Erfindung sind.
34 ist eine Seitenansicht im Teilschnitt von dem Kompressionsstab-Werkzeug, das zum Entfernen des Kompressionsstabes von dem Wirbelkörper im Eingriff mit diesem ist, wobei sowohl das Kompressionsstab-Werkzeug als auch der Kompressionsstab nicht Teil der Erfindung sind.
35 ist eine Boden-Endansicht des Kompressionsstab-Werkzeugs aus 34.
36 ist eine Seitenansicht eines Platten-Eingriffshaken zur Verwendung mit der Kompressionsvorrichtung aus 38, wobei der Platten-Eingriffshaken und die Kompressionsvorrichtung nicht Teil der Erfindung sind.
37 ist eine Schnittansicht durch die Platte einer alternativen Ausführungsform eines Lochbildungs-Instrumentes in der Form einer Bohrerführung und eines Bohrers zur Verwendung während des Platten-Installationsvorgangs, wobei das Lochbildungs-Instrument nicht Teil der Erfindung ist.
38 ist eine Seitenansicht, die eine intersegmentale Kompression der Wirbelsäule und eine Kompressionsvorrichtung zeigt, wobei die Kompressionsvorrichtung nicht Teil der Erfindung ist.
39 ist eine Ansicht ähnlich der aus 38, die die Kompressionsvorrichtung in einem weiteren Zustand des Platten-Installationsvorgangs zeigt, wobei die Vorrichtung und der Vorgang nicht Teil der Erfindung sind.
40 ist eine perspektivische Draufsicht, die das Verriegeln der Knochenschrauben an der Platte zeigt, wobei das Verriegeln nicht Teil der Erfindung ist.
41 ist eine Teilschnitt-Seitenansicht eines Verriegelungselements, das an einem Implantierinstrument angebracht ist, wobei beide nicht Teil der Erfindung sind.
42 ist eine Teilschnitt-Seitenansicht einer anderen Ausführungsform des Verriegelungselements, das an einem Implantierinstrument angebracht ist, wobei das Verriegelungselement und das Implantierinstrument nicht Teil der Erfindung sind.
43 ist eine Teilschnitt-Ansicht, die eine Zervikalplatte, ein Verriegelungselement und Knochenschrauben zeigt, entlang der Linien 43-43 in 40, wobei das Verriegelungselement nicht Teil der Erfindung ist.
44 ist ein vergrößerter Abschnitt eines Details entlang der Linie 44 in 43.
45 ist eine Seitenansicht im Teilschnitt von einem Plattenhalter, der an einer Platte angebracht ist, wobei der Plattenhalter nicht Teil der Erfindung ist.
46 ist eine Seitenansicht im Teilschnitt einer anderen Ausführungsform eines Plattenhalters, der an einer Platte angebracht ist, wobei der Plattenhalter nicht Teil der Erfindung ist.
47 ist eine perspektivische Draufsicht einer ersten Ausführungsform einer einzelnen Verriegelungsplatte, wobei die einzelne Verriegelungsplatte als die anteriore Zervikalplatte in dem Plattierungssystem der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann.
48 ist eine Draufsicht der in 47 gezeigten Platte.
49 ist eine Seitenansicht der in 47 gezeigten Platte.
50 ist eine Endansicht der in 47 gezeigten Platte.
51 ist eine Bodenansicht der in 47 gezeigten Platte.
52 ist eine Draufsicht der in 47 gezeigten Platte mit Sperrelementen in Position, wobei die Sperrelemente nicht Teil der Erfindung sind.
53 ist eine Seitenansicht einer Knochenschraube, die bei der in 47 gezeigten Platte verwendet wird.
54 ist eine obere Endansicht der in 53 dargestellten Knochenschraube.
55 ist eine untere Endansicht der Knochenschraube aus 53.
56 ist eine Draufsicht einer Verriegelungskappe zur Verwendung mit einer einzelnen Verriegelungsplatte der 47, wobei die Verriegelungsplatte nicht Teil der Erfindung ist.
57 ist eine Seitenansicht der in 56 gezeigten Verriegelungskappe.
58 ist eine Bodenansicht der in den 56 und 57 gezeigten Verriegelungskappe.
59 ist eine perspektivische Bodenansicht der in den 56 bis 58 gezeigten Verriegelungskappe.
60 ist eine perspektivische Draufsicht der einzelnen Verriegelungsplatte aus 47, gezeigt wie sie von einem Plattenhalter gegen drei Wirbelkörper gehalten wird, mit dem Lochbildungs-Instrument zum Stanzen eines Führungslochs in die Wirbelkörper zum Aufnehmen einer Knochenschraube, wobei der Plattenhalter und das Lochbildungs-Instrument nicht Teil der Erfindung sind.
61 ist eine Seitenansicht im Teilschnitt des Lochbildungs-Instruments, in ein Knochenschrauben-Aufnahmeloch gebohrt, wobei das Lochbildungs-Instrument nicht Teil der Erfindung ist.
62 ist eine perspektivische Seitenansicht im Schnitt des Bohrers und der Bohrerführung, die durch ein Gewinde in die Platte eingreifen zum Bohren eines Lochs zum Einsetzen einer Knochenschraube, wobei der Bohrer und die Bohrerführung nicht Teil der Erfindung sind.
63 ist eine perspektivische Ansicht einer einzelnen Verriegelungsplatte eingerichtet entlang einem Segment der Wirbelsäule mit zwei Verriegelungskappen, die in zwei Knochenschrauben-Aufnahmelöchern eingesetzt sind, wobei die Verriegelungskappen nicht Teil der Erfindung sind.
64 ist eine Seitenansicht im Teilschnitt einer Verriegelungskappe im Eingriff mit einem Implantiermittel zum Einsetzen der Verriegelungskappe, wobei die Verriegelungskappe und das Implantiermittel nicht Teil der Erfindung sind.
65 ist eine Teilschnitt-Ansicht der Platte, Knochenschrauben und Verriegelungskappen entlang der Linie 65-65 aus 63, wobei die Verriegelungskappen nicht Teil der Erfindung sind.
66 ist eine vergrößerte fragmentarische Ansicht des Bereichs 66 der 65.
67 ist eine perspektivische Ansicht einer Zervikal-Verriegelungs-Platte, die von einem alternativen Plattenhalter-Instrument gehalten wird, wobei das alternative Plattenhalter-Instrument nicht Teil der Erfindung ist.
68 ist eine Endansicht im Schnitt, die den Plattenhalter aus 67 zeigt, im Eingriff mit einer Platte, wobei der Plattenhalter nicht Teil der Erfindung ist.
69A ist eine Endansicht im Schnitt einer alternativen Ausführungsform des Plattenhalters, der nicht Teil der Erfindung ist.
69B ist eine Endansicht im Schnitt einer anderen alternativen Ausführungsform des Plattenhalters, der nicht Teil der Erfindung ist.
70 ist ein Plattenhalter-Instrument mit einem versetzten und lösbaren Griff, wobei das Plattenhalterinstrument nicht Teil der Erfindung ist.
71 ist eine perspektivische Ansicht einer zweiten Ausführungsform einer einzelnen Zervikal-Verriegelungsplatte mit einzelnen Verriegelungselementen zum Verriegeln jeder Knochenschraube, wobei die Verriegelungselemente nicht Teil der Erfindung sind.
72 ist eine perspektivische Ansicht eines Gewinde-Verriegelungselements zur Verwendung mit der einzelnen Zervikalverriegelungsplatte aus 71, wobei das Verriegelungselement nicht Teil der Erfindung ist.
73 ist eine Seiten-Teilansicht im Schnitt der Platte der 71, betrachtet entlang der Linien 73-73 mit dem Verriegelungselement aus 72 in Position zum Halten der Knochenschraube, jedoch nicht vollständig festgezogen.
74 ist eine perspektivische Ansicht eines alternativen Verriegelungselements zur Verwendung mit einer ersten Modifizierung der einzelnen Zervikalverriegelungsplatte der 71, wobei das alternative Verriegelungselement nicht Teil der Erfindung ist.
75 ist eine Seiten-Teilansicht im Schnitt der ersten Modifizierung der Platte aus 71 mit dem Sperrelement aus 74.
76 ist eine perspektivische Ansicht eines alternativen Verriegelungselements zur Verwendung mit der ersten Modifizierung der Platte der 71, wobei das alternative Verriegelungselement nicht Teil der Erfindung ist.
77 ist eine Seiten-Teilansicht im Schnitt der ersten Modifizierung der Platte aus 71 mit dem Verriegelungselement aus 76 in Position.
78 ist eine perspektivische Draufsicht eines anderen alternativen Verriegelungselements in der Form einer Niet zur Verwendung mit einer zweiten Modifizierung der Verriegelungsplatte aus 71, wobei das andere alternative Verriegelungselement nicht Teil der Erfindung ist.
79 ist eine Seiten-Teil-Detail-Ansicht im Schnitt der Platte der 71, modifiziert für den Gebrauch eines Verriegelungselements aus 78 in Position gezeigt.
80 ist eine Teil-Schnittansicht einer Platte und einer Knochenschraube mit dem Ende eines Werkzeugs, dargestellt für die Verwendung beim Einsetzen sowohl der Knochenschrauben als auch der Verriegelungskappen, wobei das Werkzeug und die Verriegelungskappen nicht Teil der Erfindung sind.
81 ist eine Seitenansicht einer anderen Ausführungsform des Werkzeugs aus 80, wobei die andere Ausführungsform des Werkzeugs nicht Teil der Erfindung ist.
83 ist eine weitere Ausführungsform einer Halswirbelsäulen-Mehrfach-Verriegelungsplatte zur Verwendung beim Stabilisieren von mehrfachen Segmenten der Wirbelsäule.
Die 84A–84E sind verschiedene Ausführungsformen von Halswirbelsäulen-Mehrfach-Verriegelungsplatten zur Verwendung beim Stabilisieren eines einzelnen Segments der Wirbelsäule.
Ausführliche Beschreibung der Zeichnungen
Das Plattierungssystem gemäß der vorliegenden Erfindung kann zusammen mit einem Verriegelungselement verwendet werden, wobei eine Mehrzahl von Knochenschrauben an Ort und Stelle mit einem Verriegelungselement verriegelt werden kann. Dies wird als das Mehrfach-Verriegelungsplatten-System bezeichnet. Die Mehrfach-Verriegelungsplatten werden beschrieben, dann die Verriegelungselemente zum Verriegeln der Knochenschrauben an der Platte, dann die Knochenschrauben, die mit den Mehrfach-Verriegelungsplatten assoziiert sind, und schließlich die Instrumente und das Verfahren des Einsetzens der Mehrfach-Verriegelungsplatten.
Die Verriegelungselemente und die Instrumente und das Verfahren zum Einsetzen der Mehrfach-Verriegelungsplatten sind nicht Teil der Erfindung.
Anschließend werden die Plattensysteme beschrieben, in denen ein einzelnes Verriegelungselement eine einzelne Knochenschraube verriegelt. Dies wird als einzelnes Verriegelungs-Platten-System bezeichnet. Die Verriegelungselemente, die Instrumente und das Einsetzverfahren, die mit der einzelnen Verriegelungsplatte verknüpft sind, sind ebenfalls nicht Teil der Erfindung.
1. Mehrfach-Verriegelungsplatten-System
Die bevorzugte Ausführungsform der die anteriore Halswirbelsäule mehrfach verriegelnden Verriegelungsplatte 2 (hier als Beispiel zur Verwendung in einer zwei Ebenen-Fusion (drei benachbarte Wirbelkörper) dargestellt) ist in den 1–5 dargestellt. Die Platte 2 hat eine im Allgemeinen längliche Form, deren Außenlinie sich im Allgemeinen aufgrund der Anwesenheit von Flügeln oder lateralen Auskragungen 4 an den Ecken und in der Mitte der Seiten der Platte 2 von rechteckig abhebt. Jeder Flügel 4 hat einen abgerundeten Außenrand und enthält jeweils ein kreisförmiges Knochenschrauben-Aufnahmeloch 6. Zwei zusätzliche zwischenliegende kreisförmige Knochenschrauben-Aufnahmelöcher 8 sind nach innen versetzt von den Seiten der Platte 2 angeordnet und auf der längslaufenden Mittellinie der Platte 2 zentriert. Die Flügel 4 geben der Platte 2 eine zusätzliche Festigkeit in dem Bereich, der jedes Knochenschrauben-Aufnahmeloch 6 umgibt. Es wird angemerkt, dass andere Formen für die Platte 2 eingesetzt werden können.
Die zwischenliegenden paarweisen Knochenschrauben-Aufnahmelöcher 8 sind für eine Verwendung bei einer Zwei-Ebenen-Fusion (drei Wirbel). Die zwischenliegenden Knochenschrauben-Aufnahmelöcher 8 können für eine Einzel-Ebenen-Fusion (zwei Wirbel) weggelassen werden, oder zusätzliche zwischenliegende Knochenschrauben-Aufnahmelöcher 8 können hinzugefügt werden, wenn zusätzliche Ebenen fusioniert werden sollen.
Die Platte 2 ist ferner mit drei Verriegelungselement-Löchern 12 ausgestattet, von denen jedes ein Innengewinde 3 aufweist und denen jedes von einem oberflächlichen angesenkten Bereich 14 umgeben ist. Wie weiter unten im Einzelnen beschrieben wird, werden Knochenschrauben in die Knochenschrauben-Aufnahmelöcher eingesetzt und ein einzelnes vor-eingesetztes Verriegelungselement, das mit jedem der Verriegelungselement-Löcher 12 verbunden ist, verriegelt gleichzeitig eine Anzahl von Knochenschrauben 30 in Position.
Die Anzahl von paarweisen Knochenschraubenlöchern entspricht im Allgemeinen der Anzahl von Wirbeln, die fusioniert werden sollen. Eine Platte für eine Eine-Ebenen-Fusion könnte nur ein einzelnes Verriegelungselementloch 12 aufweisen, während Platten zum Fusionieren von mehr als zwei Ebenen (drei Wirbel) zusätzlich mittlere Verriegelungselementlöcher 12 aufweisen könnten, die den zusätzlichen Paaren von Knochenschraubenlöchern entsprechen. In den 1–6 verriegelt jedes End-Verriegelungselement 20 drei Knochenschrauben 30 an Ort und Stelle, während die Verriegelungsschraube 21 in dem mittleren Verriegelungsloch 12 zwei Knochenschrauben 30 an Ort und Stelle verriegelt. Wie in 7 dargestellt, kann ein mittleres Verriegelungselement 25 ebenfalls so eingerichtet sein, dass gleichzeitig vier Knochenschrauben 30 verriegelt werden.
Wie insbesondere in den 3, 4 und 5 dargestellt ist, ist die Platte 2 so geformt, dass ihre Bodenfläche 27 (die Fläche, die in Kontakt mit den Wirbelkörpern sein wird) eine bikonkave Krümmung aufweist, die sowohl in der Längsebene (entsprechend ihrer Länge) als auch in der Ebene quer dazu, entsprechend ihrer Breite konkav ist. Die konkave Krümmung in der Längsebene passt zu der genauen Form des anterioren Aspekts der Wirbelsäule mit in einer angemessenen Lordose ausgerichteten Wirbeln. Diese Längskrümmung ist ein Bogen entlang dem Umfang eines Kreises (hier als der "Krümmungsradius" bezeichnet) mit einem Radius von 15,0 cm bis 30,0 cm und insbesondere von 20,0 cm bis 25,0 cm. Vom Ende aus gesehen, in 4, weist die Platte 2 einen Krümmungsradius eines Kreises mit einem Radius von 15 mm bis 25 mm auf, hat jedoch vorzugsweise einen Radius von 19 mm bis 21 mm. Während die Platte 2 eine Dicke von zwischen 2 mm bis 3 mm aufweisen kann, wird eine Dicke zwischen 2,25 mm und 2,5 mm bevorzugt.
Dass die Bodenfläche 27 der Platte 2 so konturiert ist, dass sie in der Lage ist, fluchtend gegen die verbundenen Wirbelkörper anzuliegen, steht im Gegensatz zu herkömmlichen Platten, die größere Krümmungsradien aufweisen, die die Wirbelkörper nur entlang der Längs-Mittellinie der Platte berühren, wodurch ein Seite-zu-Seite-Wackeln der Platte relativ zu den Wirbelkörpern ermöglicht wird. Die Kontur der Platte schafft einen effektiven Widerstand gegen das Wackeln der Platte 2 relativ zu den Wirbelkörpern um die Längs-Mittellinie der Platte, wodurch Spannung an der Platte 2 und den Knochenschrauben 30 reduziert wird und verhindert wird, dass Weichgewebe unterhalb der Platte eingeklemmt wird.
Andere Vorteile, die durch die obige Krümmung erzeugt werden, sind, dass die Platte 2 enger zu der gegenüberliegenden Knochenfläche passt, dass die Platte 2 mit einem kleineren Abstand von der Wirbelsäule absteht, dass verhindert wird, dass Weichgewebe unter die Ränder der Platte 2 gleitet, wo es beschädigt werden kann, und dass der Winkel der Knochenschrauben 30, von der Seite aus senkrecht zu der Platte gesehen, im Wesentlichen einen konvergierenden Winkel aufweisen wird, wenn diese eingesetzt sind, wodurch der Wirbelknochen zwischen den Knochenschrauben 30 eingefangen wird, und damit die Platte an der Wirbelsäule fester verankert wird.
Wie in 5 dargestellt, weist die Bodenfläche 27 der Platte 2 vorzugsweise eine poröse, aufgeraute und/oder strukturierte Oberflächenschicht auf und kann mit fusionsunterstützenden Substanzen (wie zum Beispiel knochenmorphogenetischen Proteinen) überzogen oder imprägniert sein oder diese enthalten, um das Wachstum von Knochen entlang der Unterseite der Platte 2 von Wirbel zu Wirbel zu unterstützten. Die strukturierte Bodenfläche 27 stellt ebenfalls ein Medium für das Halten von fusionsunterstützenden Substanzen bereit, mit welchen die Bodenfläche 27 vor dem Einsetzen imprägniert werden kann. Der Bodenfläche 27 der Platte 2 kann die gewünschte poröse strukturierte Form zum Beispiel durch Rau-Strahlen oder irgendeine andere konventionelle Technologie wie zum Beispiel Ätzen, Plasmasprühen, Sintern und Gießen gegeben werden. Wenn die Bodenfläche 27 porös ausgebildet ist, weist sie eine Porosität oder eine Porengröße in der Größenordnung von 50 Mikrometern bis 500 Mikrometern und vorzugsweise von 100 Mikrometern bis 300 Mikrometern auf. Fusionsunterstützende Substanzen, mit welchen die poröse strukturierte Bodenfläche 27 imprägniert sein kann, weisen auf, sind allerdings nicht darauf beschränkt: knochenmorphogenetische Proteine, Hydroxylapatit oder Hydroxylapatit-Trikalziumphosphat. Die Platte 2 kann zumindest teilweise ein resorbierbares Material aufweisen, welches ferner mit dem Knochenwachstumsmaterial imprägniert sein kann, so dass wenn die Platte 2 von dem Körper des Patienten resorbiert wird, das Knochenwachstumsmaterial abgebaut wird, so dass es wie ein Zeit-Abbau-Mechanismus agiert. Dadurch, dass die Platte 2 aus einem Material hergestellt, das resorbierbar ist und dadurch, dass Knochenwachstum unterstützendes Material vorhanden ist, wird es den Wirbeln ermöglicht, auf eine natürlichere Art und Weise zu fusionieren, da die Platte zunehmend immer weniger Last trägt, wodurch eine spätere Spannungsabschirmung der Wirbelsäule vermieden wird.
Wie ferner in den 4 und 5 dargestellt, weist zumindest ein Ende der Platte 2 eine Aussparung 18 auf, die mit einer Kompressionsvorrichtung zusammenwirken kann, wobei dies später unter Bezugnahme auf die 36 und 38 im Einzelnen beschrieben wird.
6 ist eine Draufsicht der Platte 2 aus 1 mit Verriegelungselementen 20, 21, die in die Verriegelungselement-Aufnahmelöcher eingesetzt sind. Die Verriegelungselemente 20, 21 haben die Form von Schrauben, die mit dem Innengewinde 3 der Verriegelungslöcher 12 zusammenwirken. Jedes dieser Verriegelungselemente 20, 21 ist in seiner anfänglichen offenen Ausrichtung dargestellt, in der die Ausrichtung der Ausschnitte 22 in dem Kopf 23 von jedem Verriegelungselement 20, 21 so ausgerichtet ist, dass es ein Einsetzen von Knochenschrauben 30 in benachbarte Knochenschrauben-Aufnahmelöcher 6, 8 ohne Wechselwirkung mit dem Kopf 23 des Verriegelungselements 20, 21 ermöglicht. Es wird angemerkt, dass andere Einrichtungen des Kopfes 23 möglich sind, um ein Einsetzen der Knochenschraube in ein benachbartes Knochenschrauben-Aufnahmeloch ohne Wechselwirkung mit dem Kopf 23 zu ermöglichen.
8 ist eine Draufsicht einer anderen Ausführungsform der Platte 2 der 1 bis 5 und wird allgemein als Platte 120 bezeichnet. Die Platte 120 ist mit einem sich längs erstreckenden länglichen Schlitz 122 entlang ihrer Längsachse ausgestattet, welcher sich mit dem mittleren Verriegelungsloch 12 überschneidet. Der längliche Schlitz 122 ermöglicht eine zusätzliche relative Bewegung zwischen der Platte 120 und einem Kompressionsstab 54, der mit einem Kompressionswerkzeug während des Kompressionsvorgangs verbunden ist, wie weiter unten erläutert wird.
Unter Bezugnahme auf die 14 und 15 ist eine alternative Ausführungsform einer Mehrfach-Verriegelungsplatte dargestellt, die durch die Ziffer 70 bezeichnet ist. Bei der Platte 70 ist eher als das Gewinde-Verriegelungsloch 12 eine zentrale Öffnung 200 zum Aufnehmen einer entfernbaren Niet 202 des Typs, der in den 17 bis 20 dargestellt ist, vorgesehen. 15 ist eine Bodenansicht der Platte 70 aus 14. Die Kontur der Platte 70 ist die gleiche wie die der Platte 2, die in den 1 bis 5 dargestellt ist. Die Niet 202 ist lösbar und passt in die Öffnung 200 ohne Gewinde, die vergleichbar mit dem Verriegelungsloch 12 und dem Schlitz 122 ist, die oben beschrieben sind. Andere Ausführungsformen der Mehrfach-Verriegelungs-Platte können eine Niet einsetzen, die nicht lösbar ist, sondern als ein Teil der Platte 70 hergestellt ist, wie sie in den End-Verriegelungslöchern 19 der 14 und 15 verwendet werden kann.
Unter Bezugnahme auf die 22 ist eine andere alternative Ausführungsform einer Mehrfach-Verriegelungsplatte dargestellt und allgemein mit der Ziffer 230 bezeichnet. Die Platte 230 verwendet Gewindekappen, wie zum Beispiel die Kappe 300, die in den 9 und 23 dargestellt ist, für ein Verriegelungselement oder vorzugsweise eines mit Ausschnitten, wie beschrieben, mit einem Aussehen in der Draufsicht wie zum Beispiel das Verriegelungselement in den 10 bis 11 Das zentrale Verriegelungsloch 602 weist einen länglichen Schlitz 234 zum Bereitstellen einer verbesserten Kompressionsfähigkeit auf, wie hier weiter erläutert wird.
Unter Bezugnahme auf die 10 bis 13 ist eine erste Ausführungsform eines Verriegelungselements 20, 21, 25 in der Form von Verriegelungsschrauben zur Verwendung mit der Platte 2 dargestellt. 10 ist eine Draufsicht, welche den Kopf 23 des zentralen Verriegelungselements 25 darstellt, das in 7 gezeigt ist. Der Schaft 46 des Verriegelungselements 25 hat ein Gewinde 47, das zu dem Gewinde 3 in dem assoziierten Verriegelungsloch 12 der Platte 2 passt. Wie in 21 dargestellt, weist jedes Segment 49 auf jeder Seite der Ausschnitte 22 des Verriegelungselements 21 eine Halterungsfläche 48 auf, die an der unteren Fläche des Verriegelungselement-Kopfes 23 ausgebildet ist. Wie in 16 dargestellt, kann der Verriegelungselement-Kopf 23 mit zwei Schlitzen 42 zum Verleihen von Flexibilität des Verriegelungselement-Kopfes 23 vorgesehen sein, um während dem Halte-Ablauf die Fähigkeit des Verriegelungselements zu unterstützen, über die Spitze des Knochenschraubenkopfes 32 zu gleiten, wenn das Verriegelungselement gedreht wird. Alternativ wird angemerkt, dass die Halterungsfläche gekrümmt, geneigt oder keilförmig sein kann. Die gekrümmten, geneigten oder keilförmigen Merkmale können ebenfalls bei anderen Verriegelungselementen verwendet werden, die hier beschrieben sind.
Unter Bezugnahme auf die 6 und 10 bis 13 wird angemerkt, dass, wenn die Verriegelungselemente 20, 21 im Uhrzeigersinn in Bezug auf die Ansicht der 6 gedreht werden, eine jeweilige Halterungsfläche 48 über die gekrümmte Kopffläche 39 eines jeweiligen Knochenschraubenkopfes 32 gleiten wird, um die assoziierten Knochenschrauben 30 und die Verriegelungselemente 20, 21 an Ort und Stelle formschlüssig zu verriegeln.
Alternativ kann, wie in 21 dargestellt, anstelle einer Halterungsfläche 44 eine geneigte oder keilförmige Fläche 44 verwendet werden, um die Kraft zu vergrößern, die auf den Knochenschraubenkopf 32 aufgebracht wird. Im verriegelten Zustand wäre das Führungsende des geneigten Bereichs des Verriegelungselements niedriger als die Erhebung des Knochenschraubenkopfes 32, so dass mehr Kraft erforderlich ist, um das Verriegelungselement anzuheben und es zu lösen, als notwendig ist, damit das Verriegelungselement fest und verriegelt bleibt. Die Verriegelungselementköpfe 23 müssen jedoch keine Schlitze aufweisen, gekrümmt zu sein oder eine geneigte Fläche zu haben, um das Verriegeln der Knochenschraube 30 an Ort und Stelle zu erzielen. Druck, Reibung, Presspassungen oder andere Eingriffsmittel, die geeignet sind zu verhindern, dass sich das Verriegelungselement aus seiner verriegelten Position wegbewegt, können eingesetzt werden.
Die Niet 202, die in den 17 bis 20 dargestellt ist, ist zur Verwendung in Verbindung mit der Platte 70 vorgesehen, die in den 14 bis 15 dargestellt ist, und ist im Detail im Querschnitt in den 19 und 20 gezeigt. Die Niet 202 weist einen Kopf 204, einen Schaft 206 und ein längliches Bodensegment 208 auf, um in die entsprechende Öffnung 200 in der Platte 70 zu passen. Die untere Fläche 210 des Kopfes 204 der Niet 202 weist eine ungleichmäßige Fläche auf, die gekrümmt sein kann, wie beispielsweise an dem Boden des Verriegelungselements 20, 21 zum Eingriff in die Oberfläche 39 des Knochenschraubenkopfes 32. Zur Verwendung in den End-Verriegelungslöchern 19 kann die obere Fläche des länglichen Bodensegments 208 eine ungleichmäßige Fläche zum Zusammenwirken mit der ungleichmäßigen Fläche des Bodens der Platte 70 aufweisen, zum Halten der Niet 202 in der verriegelten Position gegen den Knochenschraubenkopf 32, wie in 15 dargestellt.
Während die Niet aus 18 ein separates, lösbares Bauteil der Platte ist, können die Nieten und insbesondere solche zur Verwendung mit den End-Verriegelungslöchern während des Herstellungsprozesses der Platte als Teil der Platte ausgebildet sein, und die Niet kann nicht lösbar sein.
Jede der obigen Anordnungen sieht ein enges Anbringen des Verriegelungselements relativ zu der Knochenschraube 30 und der entsprechenden Platte vor.
In der alternativen Ausführungsform der Mehrfach-Verriegelungsplatte 23, die in 22 dargestellt ist, kann das Verriegelungselement die Form der Gewinde-Verriegelungskappe 300 aufweisen, wie in 23 dargestellt. Die Gewinde-Verriegelungskappe 300 weist an ihrem äußeren Umfang ein Gewinde 302 entsprechend dem Gewinde 303 an dem inneren Umfang der Verriegelungselement-Vertiefungen 304 in der Oberseite der Platte 230 aus 22 auf. Die Verriegelungskappe 300 ist relativ dünn, insbesondere verglichen mit ihrer Breite. Die Oberseite 305 der Verriegelungskappe 300 ist mit einem nicht-kreisförmigen Durchgangsloch 306 zum Aufnehmen eines ähnlich eingerichteten Implantierwerkzeugs ausgestattet.
In Bezug auf die 28, 29 und 30 sind eine andere Ausführungsform der Mehrfach-Verriegelungsplatte, die allgemein durch die Ziffer 400 bezeichnet ist, und ein Verriegelungselement in der Form eines dünnen Verriegelungselements 412 gezeigt. Die Platte 400 weist in ihrer Oberfläche eine Öffnung zum Einsetzen des dünnen Verriegelungselements 412, eine Aussparung 402, die mit jedem der Knochenschrauben-Aufnahmelöcher 408 assoziiert ist, und einen Schlitz 410 in der Seitenwand der Knochenschrauben-Aufnahmelöcher 408 auf, um dem dünnen Verriegelungselement 412 zu ermöglichen, eine Reihe von dünnen Auskragungen oder Flügeln 414 aufzuweisen, die dünner als der Schlitz 410 sind, was diesem Verriegelungselement 412 ein Erscheinungsbild ähnlich dem eines Propellers verleiht. Das dünne Verriegelungselement 412 ist in der Lage, innerhalb der Platte rotiert zu werden, so dass es die Knochenschrauben-Löcher nicht abdeckt, womit dem dünnen Verriegelungselement 412 ermöglicht wird, vor dem Einbauen der Knochenschrauben durch den Chirurgen voreingebaut zu werden. Eine eingeschränkte Rotation des dünnen Verriegelungselements 412 ermöglicht, dass die Flügel 414 sich durch den Schlitz 410 herausragen und einen Bereich der Oberseite der zugehörigen Knochenschraube 30 abdecken. Die Flügel 414 des dünnen Verriegelungselements 412 sind flexibel und gleiten beim Rotieren über die Oberfläche 39 des Knochenschraubenkopfes 32, um die Knochenschraube 30 an Ort und Stelle zu verriegeln. Jede der Ausführungsformen des Verriegelungselements ist geeignet, mehr als eine Knochenschraube 30 zu verriegeln. Es wird angemerkt, dass die verschiedenen Mehrfach-Verriegelungsplatten und Verriegelungselement-Kombinationen geeignet sind, gleichzeitig vier Knochenschrauben zu verriegeln, allerdings genauso geeignet sind, eine geringere Anzahl oder überhaupt keine zu verriegeln, das heißt, sich selbst an der Platte zu befestigen.
Es wird angemerkt, dass es eine Eigenschaft jeder der oben beschriebenen Verriegelungselement-Ausführungsformen ist, ein Implantiermittel-Eingriffsmittel aufzuweisen, in diesen Fällen zum Beispiel eine Aussparung 24, die so groß ist wie die Aussparung 34 in den Knochenschrauben 30, so dass das gleiche Werkzeug verwendet werden kann, um sowohl die Knochenschrauben 30 als auch die Verriegelungselemente zu drehen. Auch sind die Verriegelungselemente ausreichend fest und haben eine geeignete Masse, so dass sie einem Verriegeln standhalten können, ohne zu brechen.
Alle gezeigten Beispiele der Mehrfach-Verriegelungselemente, die eine Anzahl von Ausschnittsabschnitten aufweisen, haben einen Bogen mit einem Radius, der größer als der des Knochenschraubenkopfes ist. Außerdem ist der Kopf 23 jedes Verriegelungselements 20, 21 in seiner Mitte mit einer nichtkreisförmigen Aussparung 24 versehen, wie zum Beispiel in 9 dargestellt, in welche ein geeignetes Bedienwerkzeug eingreifen kann, wie zum Beispiel in den 40 bis 42 dargestellt. In der in 9 gezeigten Ausführungsform des Kopfes 23 würde ein zugehöriges Werkzeug einen Sechskant-Kopf aufweisen, wobei allerdings andere Formen und Aussparungen in dem Kopf 23 verwendet werden können, wie in Bezug auf die 80 und 81 erläutert. Das Gewinde von jedem Verriegelungsloch 12 und von jedem Verrieglungselement 20, 21 weist eine enge Toleranz auf, so dass sie ihre Ausrichtungen zuverlässig beibehalten, um ohne Beeinträchtigung ein Einsetzen von Knochenschrauben 30 in Knochenschrauben-Aufnahmelöcher 6,8 zu ermöglichen.
Es wird angemerkt, dass, während verschiedene Formen von Verriegelungselementen offenbart wurden, angesichts der Lehre andere äquivalente Mittel für den Zweck des Verriegelns der Knochenschrauben 30 an Ort und Stelle verwendet werden können. In 83 ist eine alternative Mehrfach-Verriegelungsplatte 990 mit zusätzlichen zwischenliegenden Knochenschrauben-Aufnahmelöchern 980 und zugehörigen Verriegelungselementen 960 zum Verriegeln der Knochenschrauben 30 an Ort und Stelle dargestellt. Die Platte 990 ermöglicht einen engeren Abstand und mehre Paare von Knochenschraubenlöchern als die Anzahl von Wirbelkörpern, in die eingegriffen wird.
In den 84A bis 84E sind verschiedene Platten 700a–g dargestellt, die für eine Fusion einer einzelnen Ebene verwendet werden. Jede dieser Platten 700a–g ist so gestaltet, dass sie ein Wirbelsegment bestehend aus einem Bandscheibenraum und zwei benachbarten Wirbelkörpern (das Knochentransplantat enthaltend) überspannt, und weist Knochenschrauben auf, die in das Ende der Wirbel durch die die Knochenschrauben-Aufnahmelöcher 6 eingesetzt sind, die mit den zwei benachbarten Wirbeln verbunden sind und dann an Ort und Stelle verriegelt sind. Wie in den 84A bis 84E dargestellt, kann ein Verriegelungselement 710 oder können zwei Verriegelungselemente verwendet werden, um vier Knochenschrauben an Ort und Stelle zu verriegeln. In den 84A bis 84B ist jede der Platten 700a–e mit den Verriegelungselementen in ihrer offenen Ausrichtung dargestellt, bevor diese gedreht werden, um die Knochenschrauben zu verriegeln.
Jede der oben beschriebenen Platten kann den gleichen allgemein bikonkaven Umriss aufweisen, wie er bereits für das Zusammenpassen mit dem anterioren Aspekt der Wirbelsäule beschrieben wurde.
Die 24A und 24B stellen eine Seitenansicht einer Ausführungsform einer Knochenschraube 30 gemäß der vorliegenden Erfindung bereit. 27 ist eine Draufsicht der Knochenschraube 30. In der Mitte des Knochenschraubenkopfes 32 ist eine Profil-Aussparung 34, welche die gleiche Form wie die Aussparung 24 von jedem Verriegelungselement 20, 21 aufweisen kann, in welchem Fall sie mit dem gleichen Werkzeug gedreht werden kann, wie das, das zum Drehen der Verriegelungselemente 20, 21 eingesetzt wird. Es wird angemerkt, dass der Implantiermittel-Eingriffsabschnitt der Knochenschraube 30 geschlitzt sein kann, und entweder männlich oder weiblich (wie es dargestellt ist) sein kann.
In der Ausführungsform der Knochenschraube 30, die in den 24A und 24B dargestellt ist, ist der Knochenschraubenkopf gestuft, wobei der erste niedrigere Kopfabschnitt 35 benachbart zu dem Schraubenschaft 33 ist und einen kleineren Durchmesser als der obere Abschnitt des Knochenschraubenkopfes 32 aufweist. Wenn diese Ausführungsform der Knochenschraube 30 eingesetzt wird, weist jedes Knochenschrauben-Aufnahmeloch 6, 8 der Platte 2 einen angesenkten Bereich 14 auf, der zu dem Durchmesser des oberen Abschnitts des Knochenschraubenkopfes 32 passt und für einen Presssitz dimensioniert ist. Der untere Bereich 35 des Knochenschraubenkopfes 32 ist so bemessen, dass er einen Presssitz mit seinem zugehörigen Abschnitt der Knochenschrauben-Aufnahmelöcher 6, 8 erzielt. Der obere Bereich des Knochenschraubenkopfes 32 mit dem größerem Durchmesser stellt sicher, dass die Knochenschraube 30 nicht vollständig durch die Knochenschrauben-Aufnahmelöcher 6, 8 der Platte 2 vorgeschoben werden kann. Die Knochenschraube 30 geht vollständig durch die obere Fläche der Platte 2 hindurch, ohne in irgendeiner Weise in die obere Fläche einzugreifen.
Wie in 44 dargestellt, geht der Kopf 32 der Schraube 30 ungehindert durch die obere Fläche der Platte hindurch, bis die untere Fläche des vergrößerten Schraubenkopfes 32 in Eingriff mit der oberen Seite des verjüngten Schraubenkopf-Aufnahmebereichs in der Mitte oder unterhalb der Mitte der Platte kommt. Dies wird als optimal betrachtet zum Ermöglichen der größten Schraube-zu-Platte-Stabilität sogar ohne die Verriegelung gegen alle Kräfte außer solchen, die dem Einsetzungspfad entgegengesetzt wirken, während weiterhin die größte Plattenfestigkeit unter dem Knochenschraubenkopf 23 bereitgestellt wird. Das heißt, da die Platte im Allgemeinen nur 2 mm bis 3 mm dick ist, dass eine rein vertikale Umfangswand am besten in der Lage ist, die Bewegung einer Schraube einzuschränken, wenn der Kopf ähnlich konfiguriert ist und zwischen den beiden eine geringe Toleranz besteht. Ein Platzieren der Abstützung des Kopfes in der Nähe der mittleren Dicke der Platte wird bevorzugt, da es ermöglicht, dass der Kopf groß bleibt, um die Aussparung für das Implantiermittel unterzubringen, ohne geschwächt zu sein, während ein Platzieren der Abstützung des Kopfes weg von der oberen Fläche der Platte ermöglicht, dass der Schraubenkopf tief in der Platte ist. Ein Platzieren der Abstützung des Kopfes bei in etwa der mittleren Dicke der Platte stellt sicher, dass viel des Plattenmaterials unter dem Kopf ist, um diesen abzustützen, während eine adäquate Kopflänge über und unter dem Kontaktpunkt bereitgestellt wird, um zu verhindern, dass der Kontaktpunkt wie ein Hebelpunkt durch Bereitstellen von adäquaten Hebelarmen fungiert, und um eine ungewollte Bewegung zu verhindern.
In der alternativen Ausführungsform der Knochenschraube 30', die in 25 dargestellt ist, ist der Knochenschraubenkopf 32' in Richtung von der Oberseite des Knochenschraubenkopfes 32' zu der Schraubenspitze 36' hin spitz zulaufend. Wieder ist der Knochenschraubenkopf 32' so dimensioniert, dass er eine Presspassung in dem zugehörigen Knochenschrauben-Aufnahmeloch 6, 8 erzielt, wenn die Knochenschraube 30' vollständig eingesetzt wurde. Wenn diese Ausführungsform der Knochenschraube 30' eingesetzt wird, müssen die Knochenschrauben-Aufnahmelöcher 6, 8 nicht mit einem angesenkten Bereich 4 ausgestattet zu sein.
In jeder der obigen Ausführungsformen der Knochenschrauben stellen die Knochenschrauben 30 und 30' eine einzigartige Kombination eines Schraubenschaftes 33 mit einem Durchmesser, der eine Krümmung entlang zumindest einem Abschnitt der Länge des Schaftes bildet, und eines spiralförmigen Gewindes 31 dar. Der Durchmesser des Schraubenschaftes 33 wird im Allgemeinen von einem distalen Abschnitt des Schaftes in der Nähe der Schraubenspitze 36 in Richtung des proximalen Abschnitts des Schaftes in der Nähe des Schraubenkopfes 32 größer. In der bevorzugten Ausführungsform ist der Grad der Vergrößerung des Durchmessers in der Nähe des Knochenschraubenkopfes 32 ebenfalls größer. Eine derartige Form verhindert Spannungsstufen und stellt eine verbesserte Festigkeit an dem Schraube-Platte-Verbindungsbereich bereit, wo er am meisten benötigt wird. Das Spitzzulaufen des Schraubenschaftes 33 kann eine konkave Form aufweisen, wie in 24A dargestellt. Der distale Abschnitt des Schraubenschaftes kann einen konstanten Durchmesser annehmen.
Wieder unter Bezugnahme auf die 24A und 24B weist das Gewinde 31 der Knochenschraube 30 einen im Wesentlichen konstanten äußeren oder Scheiteldurchmesser "d" von dem proximalen Abschnitt des Schafts unterhalb des Knochenschraubenkopfes 32 zu dem distalen Abschnitt des Schafts in der Nähe der Knochenschrauben-Spitze 36 hin auf. In der Schraubenspitze 36 kann der Scheiteldurchmesser des Gewindes 31 um vorzugsweise einen oder zwei Umläufe reduziert sein, um das Einsetzen und Durchdringen der Knochenschraube 30 in den Knochen zu erleichtern.
In der bevorzugten Ausführungsform weist das Gewinde 31 von jeder Knochenschraube 30 einen Außendurchmesser auf, der etwas kleiner als der Durchmesser des untersten Abschnitts 35 des Knochenschraubenkopfes 32 ist, welcher benachbart zu dem nachlaufenden oder oberen Ende des zugehörigen Gewindes 31 ist. Zusätzlich ist das Gewinde 31 in Richtung der Längsachse der Schraube relativ dünn und nach außen zugespitzt und weist einen dreieckigen Querschnitt auf.
Ein Beispiel für die Abmessungen einer Knochenschraube zur Verwendung bei einem chirurgischen Eingriff an der menschlichen anterioren Halswirbelsäule zum Einsetzen in die Wirbel ist wie folgt: der Gewindeabschnitt dieser Schraube hat eine Länge von etwa 10 mm bis etwa 22 mm (bevorzugt 12 mm bis 18 mm) und eine Kopflänge von etwa 1 mm bis etwa 3 mm (bevorzugt 2 mm bis 2,5 mm). Der Gewindeabschnitt sollte einen maximalen Außendurchmesser von etwa 3,6 mm bis etwa 5,2 mm (bevorzugt 3,8 mm bis 4,5 mm) haben und der Kopf hat einen Durchmesser von etwa 3,8 mm bis etwa 6 mm (bevorzugt 4 mm bis 5,5 mm). Die Gewindesteigung ist von etwa 1,25 bis 2,5 mm (bevorzugt 1,5 mm bis 2 mm) und weist ein scharfes und dünnes Gewindeprofil auf. Der Scheitelpunkt der zwei Seiten des Gewindes weist einen Winkel von weniger als etwa 21° (bevorzugt 15°) auf, und die Basis des Gewindes ist dünner als etwa 0,60 mm (bevorzugt 0,25 mm bis 0,35 mm). Die Schraube hat einen Basisdurchmesser, der von proximal oberhalb der Spitze des Schaftes entlang der Längsachse zu proximal unterhalb des Kopfabschnitts der Schraube ansteigt. Vorzugsweise ist die Spitze der Schraubenspitze durch zumindest einem ausgeschnittenen Abschnitt gerillt, so dass die Schraube selbstschneidend ist.
Obwohl das Gewinde 31 der Knochenschraube 30 ein dünnes Profil aufweist, ist das Gewinde nichtsdestoweniger fester als der Knochen, in welchen es eingeführt wird, so dass dieses Gewinde effizient eine dünne spiralförmige Kerbe in das Knochengewebe schneidet. Das Knochenvolumen, das durch die Dicke des Gewindes verdrängt wird, wird durch die dünne Form des Gewindes minimiert, wobei sogar der wesentliche Scheiteldurchmesser des Schraubengewindes den Oberflächenbereich der Gewinde in Kontakt mit dem Knochen maximiert. Während ein Vergrößern des Durchmessers des Schraubenschaftes 33 in der Nähe des Knochenschraubenkopfes 32 die Festigkeit vergrößert, wo es notwendig ist, ermöglicht ein Reduzieren des Durchmessers des Schraubenschaftes 33 weg von dem Knochenschraubenkopf 32, wo eine derartige Festigkeit nicht erforderlich ist, einen maximalen Eingriffsbereich des Gewindes 31 in den Knochen.
In der bevorzugten Ausführungsform, wie in den 24A und 26 dargestellt, ist die Knochenschraubenspitze 36 mit Schneid-Rillen 38 versehen, um die Knochenschraube 30 selbstschneidend zu machen. Anders als die Knochenschrauben im Stand der Technik, die für einen chirurgischen Eingriff an der anterioren Halswirbelsäule eingesetzt werden, die nicht selbstschneidend sind, ist die Gewindeform der Schraube gemäß der vorliegenden Erfindung eher wie ein Gewindebohrer als eine konventionelle Schraube, weil das Gewinde sehr scharf und gerillt ist. Zusätzliche Ausführungsformen der Knochenschrauben 30 sind in den 53 bis 55 dargestellt.
Als Beispiel sind Platten zum Fusionieren von drei benachbarten Wirbeln (zwei Zwischenräume oder zwei Spinalsegmente) dargestellt. Jeder Satz der Knochenschrauben-Aufnahmelöcher, der mit einem Wirbel verbunden ist, wird als ein Segment der Platte betrachtet, so dass zum Beispiel in 1 drei Segmente dargestellt sind: ein oberes, ein mittleres und ein unteres Segment. Während die vorliegende Erläuterung im Zusammenhang mit Platten zur Verwendung beim Fusionieren von drei Wirbeln über zwei Zwischenräume hinweg steht, sollte verstanden sein, dass längere und kürzere Platten mit der entsprechenden Anzahl und Anordnung von Knochenschrauben-Aufnahmelöchern entsprechend der Anzahl von Wirbeln, die fusioniert werden sollen, betrachtet werden und die Form von Platten annehmen würden, die mit weniger oder mehr Zwischensegmenten dargestellt sind, wie zum Beispiel dem Segment entlang der Linie 9 in 1 oder den Zwischensegmenten der Platten, die in den 82 bis 84F dargestellt sind.
Unter Bezugnahme auf die 31 bis 42 wird ein Überblick über die Schritte des Verfahrens zum Einsetzen der Platten gemäß der vorliegenden Erfindung im Nachfolgenden dargestellt. Dem Überblick folgt eine ausführliche Beschreibung der Instrumente und des Verfahrens zum Einsetzen der Platten gemäß der vorliegenden Erfindung.
Schritt 1
Nachdem die Zwischenkörperfusionen abgeschlossen sind, entfernt der Chirurg alle Knochensporne oder lokalisierte Ungleichmäßigkeiten entlang der Vorderseite der Wirbelsäule in dem Bereich, der fusioniert werden soll.
Schritt 2
Die Platte mit der korrekten Länge wird von dem Chirurgen durch Messen des Abstandes an der Wirbelsäule mittels Greifzirkel, Maßstab, einer Schablone und dergleichen ausgewählt. Diese Platte weist eine Länge auf, die ausreicht, um den Abstand der Wirbelsäule, der fusioniert werden soll, zu überspannen und insbesondere einen Abschnitt von jedem der End-Wirbel zu überlappen, die fusioniert werden sollen.
Schritt 3
Mittels eines Plattenhalters wird die Platte in der Wunde platziert und positioniert, zum Bestätigen des Positionierens, der Länge und der Schraubenlochausrichtung relative zu den zu fusionierenden Wirbelsäulensegmenten.
Schritt 4
Wie in 31 dargestellt, kann mit der derart positionierten und sicher gehaltenen Platte die Platte, an jeden der Wirbel angebracht werden, die fusioniert werden sollen (nur als Beispiel, hier als der oberste Wirbel dargestellt).
Unterschritt 4A
Der Führungszapfen-(Führungs)-Lochstempel 60 wird an der Platte 2 wie in 32 angebracht, oder alternativ kann die nichtbevorzugte Bohrerführung gemäß 37 verwendet werden. In beiden Fällen ist das führungslochbildende Mittel fest zu der Plattenwand des Knochenschrauben-Aufnahmelochs ausgerichtet und gehalten.
Unterschritt 4B
Das Führungsloch wird dann durch Zusammenpressen des Führungslochstempels aus 32 oder durch Bohren mit dem Bohrer aus 37 ausgebildet. In der nichtbevorzugten Alternative kann die Ausbildung des Führungslochs weggelassen werden und die richtige Schraube, ausgewählt mit einer Länge, die geringer ist als der Abstand entlang dem Weg zu dem posterioren Wirbel-Cortex kann direkt eingesetzt werden.
Die Bestimmung der geeigneten Schraubenlänge wird durch Messen oder Schablonieren von einer Röntgen-, MRT- oder CT-Aufnahme gemacht oder direkt durch Messen der Tiefe des Bandscheibenraums bestimmt.
Schritt 5
Die richtige Schraube wird anschließend an dem Schraubendreher angebracht, welcher unabhängig von der spezifischen Form des Schraubendrehereingriffsmittels so gestaltet ist, dass er eine Presspassung aufweist, so dass die Schraube während des Transports zu der Einsetzstelle fest mit dem Dreher verbunden ist. Die 41, 42, 63, 64, 80 und 81 zeigen verschiedene Wege zum Erzielen eine derartigen Passung von Schraubendreher und Schraube. Zusätzlich zu einem Keil an der Schrauben-Schraubendreher-Schnittstelle sind Clips und Federn und andere Mittele zum temporären und reversiblen Befestigen der Schraube an dem Schraubendreher gut bekannt, wie es in 80 dargestellt ist, wo eine geschlitzte nach innen federnde Hülse eine Gewindekappe peripher hält, bis sie automatisch zurückgeschoben wird und die Gewindekappe loslässt, wenn sie in die Platte geschraubt wird.
Sobald eine erste Knochenschraube vollständig in einen Wirbel durch die Platte hindurch eingesetzt ist, wird es bevorzugt, die andere des Querpaares in der durch 33 bereits gezeigten Art und Weise einzusetzen.
Auf eine ähnliche Weise ist es möglich, die verbleibenden Knochenschrauben je nach den Wünschen des Chirurgen in jeden der Wirbel, der von der Fusion umfasst wird, oder nur in die End-Wirbel der Fusionskonstruktion einzusetzen oder zusätzlich Schrauben in die Fusionstransplantate zu platzieren.
Jedoch ist es, wie in den 33, 34, 38 und 39 dargestellt möglich, dass der Chirurg die Option hat, einen Abschnitt oder die gesamte Fusionskonstruktion unter Druck zu platzieren und dies intersegmentiell oder über die gesamte Länge der Fusionskonstruktion zu tun, sogar wenn diese multisegmentiert ist.
Es wird angemerkt, dass das gleiche Verfahren allgemein für irgendeines der Plattensysteme der vorliegenden Erfindung eingesetzt werden könnte.
Wie in 31 dargestellt, sind die Wirbel 50a–c durch Fusionstransplantatblöcke 51 voneinander getrennt, die zuvor in den Bandscheibenraum zwischen benachbarten Wirbeln 50 eingesetzt wurden, und bilden eine Fusions-Knochentransplantatkonstruktion. Die Platte 2 ist in 31 mit entfernten Verriegelungselementen 20, 21 dargestellt, um die Darstellung zu vereinfachen. Es wird jedoch angemerkt, dass die Verriegelungselemente 20, 21 in die Positionen, die in 6 dargestellt sind, vor dem Positionieren der Platte 2 auf den Wirbelkörpern der Wirbel 50 voreingesetzt sein können und vorzugsweise sind, wodurch dem Chirurgen Zeit und Mühe erspart wird.
Die Platte 2 kann durch jedes bekannte Platten-Haltemittel gehalten werden, jedoch vorzugsweise durch die Haltewerkzeuge, die in den 45, 46 oder 70 dargestellt sind, durch die Kerben 142 in den Seiten der Kompressionsarme 104, 130 eines Wirbel-Druckwerkzeugs 100, das in 39 dargestellt ist, oder als eine weitere Alternative von dem einheitlichen Plattenhalter, der der Ausführung in 70 ähnlich ist.
Wie in 45 gezeigt, weist der Plattenhalter 870 ein hohles röhrenförmiges Gehäuse 872 mit einer zentralen Stange 874 auf, die ein Gewinde 878 an einem Ende zum Eingriff in die Gewindeverriegelungslöcher 12 in der Platte 2 aufweisen. Das untere Ende des Gehäuses 872 weist Auskragungen 880, 882 auf, die sich nach außen und dann nach unten erstrecken, um in die Knochenschrauben-Aufnahmelöcher 8 der Platte 2 zu passen und zu verhindern, dass das Gehäuse 872 rotiert. Die zentrale Stange 874 ist in dem Gehäuse 872 derart angeordnet, dass sie durch Rotieren eines Handgriffs (nicht dargestellt) rotiert werden kann, welcher an dem oberen Ende der zentralen Stange 874 befestigt ist.
In 46 ist eine alternative Ausführungsform des Plattenhalters 890 dargestellt. Ein einzelnes festes Element 890 weist an seinem unteren Ende eine Gewinde-Auskragung 894 zum Anbringen an dem mittleren Gewindeverriegelungsloch 12 in der Platte auf. Die untere Fläche des Halters 890 dieser Ausführungsform ist so umrissen, dass sie zu den Umrissen der oberen Fläche der Platte benachbart zu dem Verriegelungsloch 12 passt, und ist als eine Vertiefung 14 dargestellt.
Unter Bezugnahme auf die 67 bis 68 ist eine Ausführungsform eines Plattenhalters zum Halten von einer der Platten während des Positionierens auf den Wirbeln dargestellt und allgemein mit dem Bezugszeichen 800 versehen. Der Plattenhalter 800 wiest ein hohles rohrförmiges Gehäuse 802 auf, mit einer mittleren Stange 804 mit einem Griff 806 an einem Ende und einem Gewinde 808 an dem anderen Ende zum Eingreifen in eines der Gewindeverriegelungslöcher 12 in der Platte 600. Das untere Ende des Gehäuses 802 weist Vorsprünge 810, 812 auf, die sich nach außen und dann nach unten 814, 816 erstrecken, um entlang dem Seitenrand der Platte 2 zwischen die End- und Zwischenflügeln 4 zu passen, um zu Verhindern, dass das Gehäuse 802 rotiert. Die mittlere Stange 804 ist in dem Gehäuse 802 derart angeordnet, dass es durch Rotieren des Griffs 806 rotiert werden kann, der an der mittleren Stange 804 an dem unteren Ende befestigt ist. Diese mittlere Stange 804 kann auch an dem Gehäuse 802 befestigt werden, so dass sie sich bis zu einem gewissen Maße nach oben und nach unten bewegen kann, auf alle möglichen herkömmlichen Arten, wie zum Beispiel dadurch, dass die mittlere Stange 804 eine ringförmige Vertiefung mit einer Länge von ungefähr 3 mm bis 5 mm aufweist, und eine Stellschraube sich von dem Gehäuse nach innen erstreckt, um mit der mittleren Stange 804 in Eingriff zu sein. Wenn sich die Platte 600 an der richtigen Stelle befindet und die Platte mittels Knochenschrauben 30 an einem der Wirbel befestigt ist, wird die mittlere Stange 804 von der Öffnung in der Platte 600 gelöst und der Halter 800 wird entfernt.
69A ist eine alternative Ausführungsform des Plattenhalters 850. Ein einzelnes festes Element 852 weist an seinem unteren Ende einen Gewindevorsprung 854 zum Befestigen an dem mittleren Gewindeverriegelungsloch 12 in der Platte auf. Das feste Element 852 könnte auch in ein Knochenschraubenaufnahmeloch 6 gebohrt sein. Die untere Fläche des Halters 850 hat solche Umrisse, dass sie zu den Umrissen der oberen Fläche der Platte benachbart zu dem Verriegelungsloch 12 passt, dargestellt als eine Vertiefung 14.
69B ist eine andere Ausführungsform des Plattenhalters 850'. Ein Gehäuse 851' mit einem Ende 853' eingerichtet zum Eingreifen in ein Knochenschraubenaufnahmeloch 6 weist eine Stange 855' auf, mit einem ungleichmäßigen Durchmesser und einem Gewindeabschnitt 857'. Wenn die Stange 855' von einem Griff ähnlich dem Griff 806 aus 68 rotiert wird, schraubt sich die Stange 855' nach unten in das Gehäuse 851' in passende Gewinde 858'. Wenn das Ende der Stange 855' nach unten getrieben wird, spreizt es Abschnitte 859a' und 859b' (859c' und 859d' nicht dargestellt) des keilförmigen Plattenhalters 850 in einen Knochenschrauben-Aufnahmehalter der Platte. Der Plattenhalter 850' wird am besten mit Knochenschraubenaufnahmelöchern ohne Gewinde verwendet, funktioniert jedoch mit allen Arten von Knochenschraubenaufnahmelöchern.
Unter Bezugnahme auf die 70 ist eine alternative Ausführungsform des Plattenhalters mit dem Bezugszeichen 800' dargestellt, in welcher es einen lösbaren Griff 860 gibt, der verwendet wird, um zuerst durch Rotieren des Schaftes den Plattenhalter 800' an der Platte zu befestigen, und dann den Plattenhalter 800' durch die Verlängerung 864 zur Seite wegzuhalten, wodurch während dem Befestigungsvorgang die Überschneidung des Plattenhalters 800 mit dem chirurgischen Eingriff verringert wird.
Unter Bezugnahme auf die 38 ist ein Kompressionswerkzeug 100 mit einer Zahnstange 102 dargestellt, an deren freiem Ende ein erster Kompressionsarm 104 befestigt ist. Der Kompressionsarm 104 weist an seinem distalen Ende eine Bohrung 106 auf zum lösbaren Halten von entweder einem Platten-Eingriffselement 108, das in 36 dargestellt ist und einen Haken 110 an einem Ende zum Eingriff in eine Vertiefung oder Kerbe 18 im Ende der Platte 2 aufweist, oder zum lösbaren Halten eines Kompressionsstabes 54, der in den 33 bis 34 dargestellt ist. Wie in 36 dargestellt, weist das Platten-Eingriffelement 108 einen Schaft 112, der in die entsprechende Bohrung 106 des Kompressionsarms 104 eingesetzt wird und einen Flansch 115 zum Abstützen gegen die untere Fläche der Bohrung 106 auf, um genau die Einsetztiefe des Platten-Eingriffselements 108 in die Bohrung 106 zu begrenzen. Eine Ringfeder 128, vorzugsweise aus Metall, ist in einer kreisförmigen Vertiefung des Schafts 112 angeordnet, zum Halten des Platten-Eingriffselements 108 in der Bohrung 106.
Unter Bezugnahme auf die 38 bis 39 weist das Kompressionswerkzeug 100 einen zweiten bewegbaren Kompressionsarm 130 auf, der entlang der Zahnstange 102 parallel zum ersten Kompressionsarm 104 bewegbar ist. Das distale Ende des zweiten Kompressionsarms 130 weist ebenfalls eine Bohrung 132 auf, die gleich der Bohrung 106 ist und die einen entfernbaren Stab 134 aufnehmen kann. Die Bohrungen 106 und 132 sind gleich, so dass irgendein Kompressionsarm 104, 130 verwendet werden kann, um den lösbaren Stab 134 zu halten, was dem Kompressionswerkzeug 100 ermöglicht, in irgendeiner Ausrichtung verwendet zu werden. Dadurch, dass es dem Platten-Eingriffselement 108 und dem Kompressionsstab 54 ermöglicht wird, sich in den Bohrungen 106, 132 der zwei Kompressionsarme 104, 130 sowohl zu drehen als auch zu gleiten, wobei es mit dem Platten-Eingriffshaken 110 möglich ist, sogar in einem Winkel zu der Platte zu arbeiten, wird es für die Vorrichtung möglich, durch den Kompressionsstab 54 und die Platte leicht an der Wirbelsäule anbringbar zu sein.
Der Kompressionsarm 130 weist eine Implantiermittelanordnung mit einem Zahnrad (nicht zu sehen) auf, welches mit der Zahnstange 138 der Stab-Zahnstange 102 in Eingriff ist und so mit dem Kompressionsarm 130 verbunden ist, dass der Kompressionsarm 130 entlang der Länge der Zahnstange 102 über die Rotation des Handgriffs 140, welcher mit dem Zahnrad verbunden ist, bewegbar ist. Wenn der Handgriff 140 in Richtung des in 38 dargestellten Pfeils gedreht wird, bewegt sich der Kompressionsarm 130 in Richtung des Kompressionsarms 104. Die Implantiermittelanordnung weist einen Selbstverriegelungs-Lösemechanismus auf, wodurch die Bewegung der zwei Kompressionsarme 104, 130 weg voneinander verhindert wird, ohne Aktivierung des Lösens. An dem innen liegenden distalen Ende von jedem Kompressionsarm befindet sich an sich gegenüberliegenden Seiten eine Kerbe 142 oder Aussparung zum Halten der Platte 2 entlang ihrer Seiten zwischen den zentralen Flügeln 4 und den Endflügeln 4, wie in 37 dargestellt.
Während die Zahnstange 102 und die Kompressionsarme 104, 130 als gerade beschrieben wurden, ist es möglich, dass die Zahnstange 102 und die Kompressionsarme 104, 130 gebogen oder anders geformt sind, um eine Lordose in den Wirbelkörpern zu induzieren, wenn es so gewünscht ist.
Wie in 31 dargestellt, werden für den Fall, dass das Kompressionswerkzeug 100 verwendet wird, um die Platte 2 zu halten, die Enden 144 der Kompressionsarme 104, 130 in einer Linie mit der Fusions-Transplantatskonstruktion 51 angeordnet, welches in dem Bandscheibenraum platziert wurde, wenn die Platte 2 genau positioniert ist. Zwischen der Platte 2 und jeder Fusions-Transplantatskonstruktion 51 wird eine Lücke existieren, die einen Raum schafft, um die freien Enden der Arme 104, 130 aufzunehmen, sollten diese sich über die Bodenfläche der Platte 2 hinaus erstrecken. Wie weiter unten beschrieben wird, kann das gleiche Kompressionswerkzeug 100 während des Anbringens der Platte 2 an dem Wirbelkörper 50 ebenfalls zum Zusammendrücken einer Mehrzahl von Halswirbelsäulen-Wirbelkörpern verwendet werden, zwischen denen Knochentransplantate angeordnet sind.
Unter Bezugnahme auf 31 wird die Platte 2 durch einen geeigneten Halter gehalten, in diesem Fall als die Kompressionsarme 104 und 130 dargestellt. Sobald die angemessene Plattenlänge 2 genau positioniert wurde, so dass die Knochenschraubenaufnahmelöcher 6 mit jedem der jeweiligen Wirbel 50a–c ausgerichtet sind, die fusioniert werden sollen, ist der nächste Schritt die Ausbildung von Knochenschrauben- Aufnahmelöchern 6 vor dem Einsetzen der Knochenschrauben 30 selbst in den Wirbeln 50a. Während die Prozedur so beschrieben wird, dass zunächst die Platte 2 an dem oberen Wirbel 50a angebracht wird, kann die Platte 2 an jedem der Wirbel in irgendeiner Reihenfolge angebracht werden. Platten mit unterschiedlicher Größe werden verwendet, so dass, wie oben angegeben, der Arzt die Platte mit der angemessenen Größe auswählen wird, bei welcher die Knochenschrauben-Aufnahmelöcher 6, 8 zu den drei benachbarten Wirbeln 50a, 50b und 50c ausgerichtet sind. Führungslöcher werden durch eine Führungsloch-Ausbildungsvorrichtung 60 ausgebildet, die in den 31 und 32 dargestellt ist. Im Gegensatz zum Stand der Technik und den Schrauben-Plattierungssystemen können die Knochenschrauben 30 eingesetzt werden, ohne vorher eine Öffnung in den Wirbeln auszubilden, da die Knochenschrauben 30 vorzugsweise scharf zugespitzt und selbstschneidend sind und an ihrer Spitze einen abnehmenden Hauptdurchmesser aufweisen, um das Schrauben-Eintreten und Hineinziehen in den Knochen zu unterstützen. Während ein Loch in den Knochen der Wirbel vor dem Schraubeneinsetzen ausgebildet werden kann, wird bevorzugt, dass das Loch einen kleineren Durchmesser als den Fußdurchmesser der Schraube aufweist und für einen anderen Zweck als im Stand der Technik vorgesehen ist. Im Stand der Technik musste das gebohrte Loch einen Durchmesser haben, der gleich und vorzugsweise größer als der (kleinere) Fußdurchmesser der Schraube war, da die Schrauben nicht selbstschneidend waren. Es ist wünschenswert, Führungslöcher zu erzeugen, um sicherzustellen, dass ein genauer Weg für die Knochenschrauben 30 beibehalten wird, und um auch zu verhindern, dass Schäden an dem Wirbelknochen während des Einsetzens der Knochenschrauben 30 entstehen. Zusätzlich erzeugt die Führungsloch-Ausbildungsvorrichtung 60 eine kompaktere Wirbel-Knochenmasse zum Aufnehmen der selbstschneidenden Knochenschraube 30, die bei diesem Einsetzen verwendet wird.
Wie in den 31 und 32 dargestellt, weist die Führungsloch-Ausbildungsvorrichtung 60 ein hohles zylindrisches Gehäuse 62 mit einem Boden auf, in dem ein Durchgangsloch 63 vorgesehen ist. Das Gehäuse 62 enthält einen zentralen Schaft 64, welcher sich durch das Durchgangsloch 63 in den Boden des Gehäuses 62 erstreckt. Das Führungsende 66 des Schafts 64 läuft graduell in eine scharfe Spitze 65 spitz zu. Der Schaft 64 ist mit einem Ringelement 73 ausgestattet, das einen Durchmesser aufweist, welcher nahe dem Innendurchmesser des Gehäuses 62 entspricht, um die Bewegung des Schafts 64 innerhalb des Gehäuses 62 zu führen. Eine Druckfeder 67 ist zwischen dem Ringelement 73 und dem Boden des Gehäuses 62 angeordnet. Die Kompressionsfeder 67 schafft eine Vorspannkraft, welche normalerweise die scharfe Spitze 65 in eine zurückgezogene Position innerhalb des Gehäuses 62 drängt. Das obere Ende des Schaftes 64 hat einen vergrößerten Kopf 68, der sich außerhalb des Gehäuses 62 erstreckt und welcher vorgesehen ist, manuell gedrückt oder durch ein Schlaginstrument getroffen zu werden, um die scharfe Spitze 65 aus dem Gehäuse 62 heraus und in den Wirbelkörper 50a zu treiben. Der Schaft 64 hat eine Länge, die die Länge der Feder 67 berücksichtigt, die diese haben wird, wenn sie vollständig zusammengedrückt ist, um die maximale Tiefe des Führungslochs zu bestimmen, das in einem Wirbelkörper ausgebildet ist. Die Tiefe wird ausgewählt, um sicherzustellen, dass das Führungsloch nicht den posterioren Cortex des Wirbelkörpers erreicht, welcher den Spinalkanal abgrenzt.
Bestimmte strukturelle Merkmale der lochbildenden Vorrichtung 60 sind detaillierter in 32 dargestellt. Insbesondere kann gesehen werden, dass das untere Ende des Gehäuses 62 einen vorstehenden Bereich 69 aufweist, der so bemessen ist, dass er genau in ein Knochenschrauben-Aufnahmeloch 6 oder 8 der Platte 2 passt. Der Boden 71 des vorstehenden Bereichs 69 ist flach in einer Ebene senkrecht zu der Achse des Gehäuses 62. Wenn der vorstehende Abschnitt 69 des Gehäuses 62 angenehm in ein Knochenschrauben-Aufnahmeloch 6, 8 eingesetzt ist und der flache Boden 71 bündig gegen die obere Fläche der Platte 2 platziert ist, ist sichergestellt, dass das Führungsende 66 des Schaftes 64 ein Führungsloch in dem Wirbelkörperknochen ausbilden wird, das eine Achse senkrecht zu der Ebene des zugehörigen Abschnitts der Platte 2 hat, wodurch sichergestellt wird, dass die Knochenschraube 30 anschließend so eingesetzt wird, dass ihre Achse ebenfalls senkrecht zur Ebene ist, welche parallel zu der oberen und unteren Fläche des zugehörigen Abschnitts der Platte 2 ist.
Wenn eine Platte verwendet wird, welche ein Gewinde-Knochenschrauben-Aufnahmeloch aufweist, wird das untere Ende der Führungsloch-bildenden Vorrichtung 60 eingeschraubt, so dass sie in das Gewinde des Knochenschrauben-Aufnahmelochs 6, 8 eingreift, wodurch die Platte und die Führungsloch-Ausbildungsvorrichtung aneinander befestigt werden, was eine stabile Passung zwischen der Führungsloch-Ausbildungsvorrichtung und der Platte 2 sicherstellt. Es wird angemerkt, dass der Durchmesser des Führungs-Endes 66 des Schaftes 64 klein ist, da er in den kleinen Raum passen muss, der zwischen der Innenwand der Führungsloch-Ausbildungsvorrichtung übrig bleibt. Da es nur ein Führungsloch für eine selbstschneidende Knochenschraube 30 ist, das ausgebildet wird, ist der kleine Durchmesser zufriedenstellend.
Unter Bezugnahme auf die 37 kann, wenn es aus irgendeinem Grund gewünscht sein sollte, ein Führungsloch in dem Wirbelkörper 50 eher durch Bohren als durch die Verwendung der Führungsloch-Ausbildungsvorrichtung 60 auszubilden, eine Bohrerführung 80 verwendet werden, die ein unteres Ende wie in 37 gezeigt aufweist. Die Führung des Bohrers 80 besteht aus einem Rohrelement 82 und einem unteren Ende 84 mit kleinem Durchmesser, welches dimensioniert ist, um eine präzise Presspassung in dem zugehörigen Knochenschrauben-Aufnahmeloch 6, 8 der Platte 2 zu erzielen. Entlang dem unteren Enden 84 mit kleinem Durchmesser weist die Bohrerführung 80 eine axiale Endfläche in einer Ebene senkrecht zur Längsachse der Bohrerführung 80 auf, so dass, wenn der Abschnitt 84 mit kleinem Durchmesser in das Knochenschrauben-Aufnahmeloch 6 eingepasst wird und die Fläche, die den Bereich 84 mit kleinem Durchmesser umgibt, bündig gegen die obere Fläche der Platte 2 anliegt, die Achse der Bohrerführungsbohrung 86 in der Bohrerführung 80 genau senkrecht zu der oberen und der unteren Fläche des zugehörigen Abschnitts der Platte 2 sein wird. Wie in dem oben beschriebenen Fall kann das Boden-Ende der Bohrerführung 80 ein Gewinde aufweisen, um mit der Gewindeöffnung der Platte 2 im Eingriff zu sein.
Nachdem die Knochenschrauben-Aufnahmelöcher 6, 8 in dem Wirbelkörper 50a durch die oberen zwei Knochenschrauben-Sicherungslöcher 6 der Platte 2 mittels entweder der lochbildenden Vorrichtung 60 oder der Bohrerführung 80 ausgebildet sind, werden die Knochenschrauben 30 in die Wirbel 50 eingeschraubt, während die Platte 2 mit dem Kompressionswerkzeug 100 oder dem Plattenhalter 800 fest gegen die Wirbel 50 gehalten wird. Dies verriegelt die Platte an den Wirbeln 50a.
Es ist dann möglich, wenn gewünscht, das Fusionstransplantat in den nächsten benachbarten Wirbel 50b vor einem Anbringen der Knochenschrauben 30 an dem benachbarten Wirbel 50b durch die mittleren Knochenschrauben-Aufnahmelöcher der Platte 2 zusammenzudrücken. Sobald die anfänglichen Knochenschrauben in dem Wirbel 50a in Position sind, kann der Plattenhalter 100 oder 800 von der Platte 2 entfernt werden. Die Kompression der Fusionstransplantatkonstruktion zwischen den zwei benachbarten Wirbeln 50a und 50b wird wie folgt erreicht:
Der Kompressionsstab 54 wird durch das mittlere Verriegelungsloch 12 der Platte 2 mittels eines Einsetzwerkzeugs 90, das in den 33, 34 und 35 dargestellt ist, in den Wirbelknochen des Wirbels 50b getrieben, wo er in einem anschließenden Schritt verwendet wird, um eine Kompressionskraft zwischen den Wirbeln 50a und 50b aufzubringen. Der Kompressionsstab 54 besteht aus einem Schaft 56 mit einer scharfen Spitze 57 an seinem unteren Ende, einem vergrößerten zentralen Kragen 58, welcher als ein Tiefenstopp dient, und einer Umfangskerbe 59 in der Nähe seines oberen Endes, die einen vergrößerten Kopf definiert.
Das Kompressionsstab-Einsetzwerkzeug 90 besteht aus einem Schaft 92 mit einem geschlossenen hohlen Bereich 94 an seinem unteren Ende 96 zum Aufnehmen des Kompressionsstabs 54 und einer vergrößerten Schlagkappe 98 an seinem anderen Ende. Das Kompressionsstab-Einsetzwerkzeug 90 weist auch in seinem unteren Ende 96 eine zweite Öffnung 95 mit einer Aussparung 99 in ihrer Innenwand auf, um einen Eingriff des vergrößerten Kopfes 55 an dem Kompressionsstab 54 innerhalb der Vertiefung 97 zu ermöglichen. Die zweite Öffnung 95 ist in Verbindung mit dem hohlen Abschnitt 94 des Einsetzwerkzeugs 90, wie in 35 dargestellt.
Unter Bezugnahme auf 38 wird die Bohrung 132 in dem zweiten Kompressionsarm 130 des Kompressionswerkzeugs 100 dann mittels des Kompressionsstabs 54 an den Wirbel 50b angelegt und das Platten-Eingriffselement 108 wird in die Bohrung 106 des ersten Kompressionsarms 104 des Kompressionswerkzeugs 100 eingesetzt. Der Haken 110 des Platten-Eingriffselements 108, in 36 dargestellt, wird in die Kerbe 18 am Ende der Platte 2 eingesetzt, welche durch die Knochenschrauben 300 fixiert ist, die in den Wirbel 50a eingesetzt sind, wie in 38 dargestellt. Wie oben angegeben, kann jedoch das Kompressionswerkzeug 100 gedreht werden, so dass der erste Kompressionsarm 104 nun unten ist und in der Lage ist, mittels des Kompressionsstabs 54 in den Wirbel 50c zu passen.
Da die Platte mittels Knochenschrauben 30 an dem Wirbel 50a angebracht ist und der Kompressionsstab 64 an dem benachbarten Wirbelkörper 50b befestigt ist, ergibt eine Bewegung des ersten und des zweiten Kompressionsarms 104 bzw. 130 in Richtung des Wirbels 50a durch Rotation des Handgriffs 140 eine Kompression der Knochentransplantatskonstruktion 51 zwischen den benachbarten Wirbeln 50a und 50b. Der Abstand von einigen Millimetern ist ausreichend für eine Kompression der Knochentransplantatskonstruktion 51. Sobald die gewünschte Kompression erreicht ist, können Knochenschrauben-Führungslöcher in dem Wirbelkörper 50b mittels einer Führungsloch-Ausbildungsvorrichtung 60 wie oben beschrieben, ausgebildet werden, zum Einsetzen von Knochenschrauben 30 in Knochenschrauben-Aufnahmelöcher 8 der Knochenplatte 2, womit die Platte 2 an dem benachbarten Wirbel 50b befestigt wird. Das Kompressionswerkzeug 100 kann dann durch Aktivieren des Lösemechanismus abgezogen werden.
39 stellt die Verwendung des Kompressionswerkzeugs 100 dar, um einen Druck zwischen den unteren zwei Wirbelkörpern 50b und 50c zu induzieren, nachdem die Knochenschrauben 30 in den mittleren Wirbelkörper 50b wie gerade beschrieben eingesetzt wurden. Wie in 39 zu sehen, verbleibt der Kompressionsstab 54 an Ort und Stelle in dem mittleren Wirbelkörper 50b und ein zusätzlicher Kompressionsstab 54 wird in den unteren Wirbelkörper 50c mittels eines Führungsloch-Bildungswerkzeugs 60 distal zu der Platte selbst in der Aussparung zwischen den End-Auskragungen 4 getrieben, um dem unteren Kompressionsstab 64 zu ermöglichen, sich in Richtung des Wirbels 50b, wie gezeigt, nach oben zu bewegen. Der Originalkompressionsstab 64 wird in die Bohrung 106 in dem ersten Kompressionsarm 104 und der zusätzliche Kompressionsstab 54 wird in die Bohrung 132 des zweiten Kompressionsarms 130 des Kompressionswerkzeugs 100 eingesetzt. Wiederum wie oben erläutert, ergibt das Drehen des Handgriffs 140, dass sich die zwei Kompressionsarme 104, 130 in Richtung zueinander bewegen, was wiederum ergibt, dass der Kompressionsstab 54 in dem Wirbel 50c sich in Richtung des oberen Kompressionsstabs 54 in dem Wirbel 50b bewegt, und damit wird die Fusionstransplantatskonstruktion 51 zwischen den Wirbeln 50b und 50c zusammengedrückt. Der obere Kompressionsstab 54 in dem Wirbel 50b kann sich nicht bewegen, da der Wirbel 50b durch das Einsetzen der Knochenschrauben 30 in die Knochenschrauben-Aufnahmelöchern 8 der Platte 2 an der Platte befestigt wurde. Damit können sich nur der untere Kompressionsstab 54 und der Wirbel 50c bewegen. Wie vorher werden die mit dem Wirbel 50c assoziierten Führungslöcher ausgebildet und die Knochenschrauben 30 werden durch Knochenschrauben-Aufnahmelöcher 6 eingesetzt. Das Kompressionswerkzeug 100 wird dann entfernt. Der Kompressionsstab 54 wird dann von dem Wirbel durch Einsetzen desselben in die zweite Öffnung 95 des Kompressionsstab-Einsetz-/Entfernungs-Werkzeug 90 extrahiert, so dass er mit dem vergrößerten Kopf 55 des Endes des Kompressionsstabs 54 in die Vertiefung 97 eingreift, wie in 34 dargestellt.
Es wird angemerkt, dass andere Variationen zum Zusammendrücken eingesetzt werden können. Zum Beispiel kann während des Zusammendrückens der Fusionstransplantatkonstruktion 51 zwischen den Wirbeln 50b und 50c der Haken 110 des Kompressionswerkzeugs 100 im Eingriff mit der Kerbe 18 im Ende der Platte 2 sein, und der andere Kompressionsarm des Kompressionswerkzeugs 100 kann im Eingriff mit dem Kompressionsstab 54 in dem dritten benachbarten Wirbel 50c sein. Es wird ebenfalls angemerkt, dass die Platte 2 einen Aussparungs-End-Ausschnittsabschnitt zwischen den Flügeln am Ende der Platte zum Einsetzen des Kompressionsstabs 54 in die Wirbel aufweist. Anderenfalls könnte dort kein Raum unter dem Ende der Platte 2 zum Einsetzen des Kompressionsstabs 54 sein.
Es wird angemerkt, dass die oben beschriebene Prozedur mit den vollständig in die Wirbelkörper 50a, 50b und 50c eingesetzten Knochenschrauben 30 durchgeführt wird und eine Lordose während des Zusammendrückens der Knochentransplantatkonstruktion 51 beibehalten wird.
Wie oben angegeben, wurde die Prozedur zum Anbringen der Platte 2 an den Wirbeln 50a, 50b und 50c ohne die Verriegelungsschrauben 20, 21 in Position auf der Platte 2 dargestellt. 40 ist eine perspektivische Ansicht, die die Platte 2 aus den 1 bis 5 darstellt, in einem Zustand eines chirurgischen Verfahrens, in dem die Knochenschrauben 30 vollständig in drei benachbarte Wirbel 50a, 50b und 50c eingesetzt wurden und Verriegelungsschrauben 20, 21 um etwa 90° gedreht wurden, um drei Knochenschrauben 30 an Ort und Stelle zu verriegeln, wobei die linke Verriegelungsschraube 20, wie gesehen, um etwa 60° rotiert wurde, um drei Knochenschrauben 30 an Ort und Stelle zu verriegeln, und die mittlere Verriegelungsschraube 21 um etwa 90° rotiert wurde, um zwei andere Knochenschrauben 30 an Ort und Stelle zu verriegeln. Zu diesem Zeitpunkt ruht jeweils eine der Kurvenflächen 44 von jeder Verriegelungsschraube 20, 21 auf dem Schraubenkopf 32 einer jeweiligen Knochenschraube 30.
Das Einsetzen der Verriegelungskappe 300 kann ebenfalls mit einem Werkzeug 220 durchgeführt werden, wie in den
41 und 42 dargestellt, das eine geeignet geformte Spitze 222 mit einer Länge aufweist, die der Tiefe des Lochs 306 in einer Verriegelungskappe 300 entspricht. Das Ende 222 des Werkzeugs 220 ist gerade proximal zu dem distalsten Ende gebördelt, so dass es eine Reibpassung mit der Schraubenkapee 300 zum Erleichtern einer Bedienung erzeugt und verhindert, dass die Schraubenkapee 300 von dem Werkzeug 200 abfällt.
43 ist eine Schnittansicht in der Ebene der Mitte von zwei End-Verriegelungsschraubenlöchern 6 der Platte 2 mit zwei Knochenschrauben 30 in ihren eingesetzten Positionen und dem Verriegelungselement 21 in seiner Verriegelungsposition. 44 ist eine vergrößerte Ansicht von einer der Knochenschrauben 30 in der Platte 2 aus 43. Zum Beispiel ist die Achse von jeder Schraube 30 im Allgemeinen senkrecht zu den Tangenten der oberen und unteren Fläche der Platte 2 an den Punkten, die durch die Längsachse der zugehörigen Knochenschraube 30 geschnitten werden. Damit können aufgrund der Krümmung der Platte 2 in der Ebene der 18 die Knochenschrauben 30 so ausgerichtet sein, dass sie mit einem gewünschten Winkel in Richtung zu einander konvergieren. Die Achse der zwei Knochenschrauben 30, die in 18 dargestellt sind, können sich in einem Winkel von etwa 45° schneiden. Alternativ kann die Krümmung der Platte von Seite zu Seite so sein, dass sie zu der Fläche des anterioren Aspekts der Halswirbelsäule eines menschlichen Erwachsenen passt und die Achse des Schraubenlochpaares kann davon abweichen, senkrecht zu der Ebene zu sein, von einem Ende aus gesehen, um eine optimale Konvergenz zu erzielen.
Da die Knochenschrauben 30, sobald sie eingesetzt sind, an der Platte verriegelt sind, wird eine "Klaue" einer festen dreieckigen Rahmenstruktur an jedem Paar von Knochenschrauben 30 erhalten, so dass das Anbringen der Platte 2 an den Wirbelkörpern 50a, 50b und 50c aufgrund des Einfangens einer eingekeilten Masse von Knochenmaterial zwischen dem gewinkelten Knochenschraubendreieck in hohem Maße sicher wäre, sogar wenn irgendein Gewindelösen auftreten sollte. Die "Klaue" kann ferner durch drei Winkelknochenschrauben in einer dreibeinigen Konfiguration oder durch vier Knochenschrauben in einer Vier-Seiten-Klauenkonfiguration ausgebildet sein.
Ein Plattierungssystem gemäß jeder der obigen Ausführungsformen der Mehrfachverriegelungsplatte kann in der gleichen Art und Weise, wie oben beschrieben, eingesetzt werden und die gleichen Instrumente und Werkzeuge können verwendet werden, wie oben in Bezug auf die erste Ausführungsform der Mehrfachverriegelungsplatte dargestellt und beschrieben wurde. Im Fall der in 22 gezeigten Ausführungsform der Mehrfachverriegelungsplatte würden die Kompressions-Betätigungen mittels eines Schlitzes 604 anstelle des mittleren Verriegelungsschraubenlochs 12 durchgeführt.
b.) Einzel-Verriegelungsplatten-Systeme
Im Folgenden wird das Einzel-Verriegelungsplatten-System beschrieben. Die 47 bis 52 sind Ansichten einer ersten Ausführungsform eines Einzel-Verriegelungsplatten-Systems. Der Umriss der Platte 600 ist der gleiche wie bei der Platte zwei aus den 1 bis 5. Die Platte 600 weist Knochenschrauben-Aufnahmelöcher 602 auf, die ein Innengewinde 603 aufweisen zum Aufnehmen entsprechender Verriegelungselemente in der Form einer Verriegelungskappe 610, dargestellt in den 56–59. Das Knochenschraubenloch 602 weist in der Platte 600 beispielsweise einen Außendurchmesser von ungefähr 5 mm mit einer bevorzugten Größenordnung von 4 mm bis 6 mm, einen Gewinde-Innendurchmesser von ungefähr 4,8 mm mit einer Größenordnung von 3,5 mm bis 5,8 mm für diese Verwendung. Es können auch andere Befestigungsmittel als Gewinde verwendet werden, wie zum Beispiel bajonettartige Befestigungsmittel.
Der Boden von jedem Knochenschrauben-Aufnahmeloch 602 weist einen nach innen gestuften Abschnitt von genau ausgewählten Abmessungen zum Halten einer zugehörigen Knochenschraube 170 auf, wie in den 53 bis 55 dargestellt. Wie weiter unten im Einzelnen erläutert wird, ist ein einzelnes Verriegelungselement in der Form einer Verriegelungskappe 610 mit Gewinden 608, in den 56 bis 59 dargestellt, mit jedem der Knochenschrauben-Aufnahmelöcher 602 assoziiert.
Der Unterschied zwischen der Knochenschraube 170, die in der Einzelverriegelungs-Ausführungsform der Platte verwendet wird und der Knochenschraube, die in Verbindung mit dr Mehrfach-Verriegelungsplatte verwendet wird, ist im Wesentlichen in der Tatsache begründet, dass während in der Mehrfach-Verriegelungsplatten-Ausführungsform die Verriegelungselemente über einen Abschnitt der oberen Fläche 39 des Schraubenkopfes gleiten, die Verriegelungskappe 610 in der Einzel-Verriegelungs-Ausführungsform über den Kopf 172 der Knochenschraube 170 passt. Aus diesem Grund muss der Kopf 172 der Knochenschraube 170 der vorliegenden Ausführungsform nicht flach sein. Dies ermöglicht, dass der Kopf 172 der Knochenschraube 170 dieser Ausführungsform dicker und fester ist.
63 zeigt zwei Knochenschrauben 170 und zugehörige Gewinde-Verriegelungskappe 610 in ihren vollständig eingesetzten Positionen. In diesen Positionen bilden Kopfabschnitte 174 und 176 von jeder Knochenschraube 170 eine Presspassung mit entsprechenden Abschnitten eines zugehörigen Knochenschrauben-Aufnahmelochs 602. Der Rand 612 von jeder Gewinde-Verriegelungskappe 610 bildet eine Presspassung mit dem oberen Abschnitt 178 des Kopfes der zugehörigen Knochenschraube 170. Da das Gewinde 608 von jeder Verriegelungskappe 610 genau zu dem Innengewinde in einem zugehörigen Knochenschrauben-Aufnahmeloch 602 passt, ist jede Gewinde-Verriegelungskappe 610 zusätzlich einer Anpresskraft zwischen dem zugehörigen Kopfabschnitt 178 und den Innengewinden 603 des zugehörigen Knochenschrauben-Aufnahmelochs 602 unterworfen. Der gerundete Kopf 614 von jeder Gewinde-Verriegelungskappe 610 stellt sicher, dass die obere Fläche eines zusammengebauten Plattierungssystems frei von scharfen Kanten oder Vorsprüngen ist.
Unter Bezugnahme auf die 80 und 81 sind Werkzeuge für die Verwendung bei dem Einsetzen sowohl der Knochenschrauben als auch der Verriegelungskappe in die Einzelverriegelungsplatte 600 dargestellt. In der ersten Ausführungsform des Implantierwerkzeugs 1000, dargestellt in 80, weist das Werkzeug 1000 ein äußeres rohrförmiges Gehäuse 1002 auf. Innerhalb des Gehäuses 1002 befindet sich ein Torks- oder Sechskant-Implantiermittel 1004, der ein vorstehendes Ende 1006 aufweist, das der Aussparung 306 in der Kappe 610 zum Eingreifen in die Kappe 610 entspricht. Wie oben angegeben, ist das Implantiermittel 1004 so eingerichtet, dass es eine feste Befestigung für die Verriegelungskappe 610 zum Halten der Verriegelungskappe 610 fest an dem Implantiermittel bildet. Das Sechskant-Implantiermittel 1004 ist hohl, so dass es dem Schaft 1010 eines Phillips- oder Torks-Implantiermittels ermöglichen kann, durch den hohlen Abschnitt 1012 zum Eingreifen durch seine Spitze 1012 in die entsprechende Aussparung 180 der Knochenschraube 170 zum Eingreifen durch das Ende 1006 des Implantiermittels 1004 zu passen. Der Schaft 1010 des Implantiermittels 1000 ist länger als das röhrenförmige Gehäuse, und das Implantiermittel 1004 weist ein oberes Ende (nicht dargestellt) auf, das sich von dem oberen Ende des röhrenförmigen Gehäuses 1002 erstreckt, so dass es von dem Griff rotiert werden kann.
Das Gehäuse 1002 hat einen Durchmesser, der ermöglicht, dass die Verriegelungskappe 610 in dem inneren Ende des röhrenförmigen Gehäuses 1002 durch Reibungspassung oder an dem Implantiermittel 1004 gehalten wird. Es wird angemerkt, dass andere Verfahren zum Halten der Verriegelungskappe 610 in dem Ende des röhrenförmigen Gehäuses 1000 ebenfalls eingesetzt werden können.
Wie in 80 dargestellt, ist die Bedienung der Knochenschraube und des Verriegelungselement-Implantiermittels 1000 wie folgt: die Kappe 610 wird auf das Ende des Kappenimplantiermittels 1004 gesetzt, und dann das Kappenimplantiermittel 1004 mit dem Schaft 1010 des Knochenschraubenziehers, der durch die zentrale Längsöffnung des Kappenimplantiermittels geht. Wie dargestellt, geht der Knochenschraubenzieher-Schaft 1010 durch die Aussparung 306 in der Kappe 610 und greift in die Aussparung 180 in dem Kopf der Knochenschraube 170 ein. Die Knochenschraube 170 ist dargestellt, wie sie in ein Knochenschrauben-Aufnahmeloch in der Platte 600 eingesetzt ist. Der Griff (nicht dargestellt) des Knochenschraubenziehers wird gedreht, wodurch die Knochenschraube 170 in Position geschraubt wird. Da der Durchmesser des Knochenschraubenziehers kleiner ist als die Breite der Aussparung 306 der Kappe 610, kann der Knochenschraubenzieher 1010 ohne Rotieren der Kappe 610 rotieren.
Das hohle röhrenförmige Gehäuse 1002 liegt auf der oberen Fläche der Platte 600 und unterstützt die Ausrichtung des Schaftes 1010 im Verhältnis zu der Platte. Wenn die Knochenschraube 170 eingesetzt ist, wird das Kappenimplantiermittel 1004 heruntergedrückt, bis die Gewinde 608 an der Außenseite der Kappe 610 in die Gewinde 603 des Knochenschrauben-Aufnahmelochs eingreifen. Das Kappenimplantiermittel 1004 wird dann gedreht, bis die Kappe 610 sicher in Position verriegelt ist.
In 81 ist eine alternative Ausführungsform der Kombination Knochenschraube und Verriegelungskappenimplantiermittel dargestellt. In dieser Ausführungsform wird kein Gehäuse verwendet. Stattdessen hält das Kappenimplantiermittel 1010 die Kappe 610 durch Reibung, und der Griff 620 für den Knochenschraubenzieher 1010 wird rotiert. Eine Kugelfederanordnung 622 hält das Kappenimplantiermittel 1002 oben, bis die Knochenschraube in das Knochenschrauben-Aufnahmeloch geschraubt wurde. Das Implantiermittel 1010 weist einen länglichen Abschnitt auf, dass wenn die Knochenschraube eingesetzt wurde, die Kugelfeder 622 hinuntergedrückt wird und der Griff 624, der mit dem Kappenimplantiermittel verbunden ist, zum Rotieren der Kappe 610 heruntergehen kann. Ein röhrenförmiges Gehäuse kann verwendet werden Unterstützen des Ausrichtens der Kappe 610 in dem Knochenschrauben-Aufnahmeloch, wie oben angegeben.
Die in den 80 und 81 gezeigten Implantiermittel vereinfachen das Verfahren und verringern die Anzahl von Instrumenten, die während des Einsetzprozesses verwendet werden müssen. Das Verfahren ist schnell und zuverlässig und gibt dem Arzt mehr Sicherheit, dass Kleinteile nicht verloren gehen oder schwer zu bedienen sind.
52 ist eine Draufsicht auf die Platte 600, die teilweise eingebaut ist, wobei Gewinde-Verriegelungskappen 600 in Knochenschrauben-Aufnahmelöchern 602 eingesetzt sind.
Die 54 bis 56 zeigen eine Knochenschraube 170 zur Verwendung mit dem Einzel-Verriegelungsplattierungs-System. Die Knochenschraube 170 unterscheidet sich von der Knochenschraube 30, die vorher im Einzelnen beschreiben wurde lediglich in Bezug auf die Stufenkonfiguration des Kopfes 172. Vorzugsweise weist die Knochenschraube 170 einen unteren Abschnitt 174 auf, der benachbart ist zu dem Schraubenschaft und einen verringerten Durchmesser hat, der gleich dem maximalen Durchmesser des Schaftes 176 ist. Der Abschnitt 178 des Kopfes 172 weist auch einen kleineren Durchmesser auf als der untere Abschnitt 174. Das Gewinde 182 ist genauso konfiguriert wie bei der oben dargestellten Knochenschraube 30. Es kann jedoch jede Ausführungsform von Knochenschrauben mit jeder der Platten verwendet werden.
Wie in dem Fall des oben beschriebenen Mehrfach-Verriegelungsplattierungssystems sind die Knochenschrauben 170 zur Verwendung bei dem Einzel-Verriegelungs-Plattierungssystem vorzugsweise fest, wo die Schrauben an die untere Plattenfläche anstoßen, wo Schrauben, die bei Platten des Standes der Technik verwendet werden dazu neigen zu brechen, wobei die einzige Aussparung in den Köpfen zum Eingreifen durch die Spitze 222 des Implantierwerkzeugs 220 ist, und wobei sich die Aussparung über dem kritischen Bereich befindet. Aus diesem Grund bleiben diese Knochenschrauben 170 stabil. Die Schraubenköpfe sind nicht tief in Abschnitte geschlitzt und die Verriegelungskappen bringen keine radiale äußere Kraft auf die assoziierten Knochenschraubenköpfe auf, so dass die Schraubenköpfe nicht auseinander spreizen, so dass sie gespannt und geschwächt werden.
Unter Bezugnahme auf die 71, 73 und 75 ist eine andere alternative Ausführungsform des Einzel-Verriegelungsplattensystems dargestellt und wird mit dem Bezugszeichen 500 bezeichnet. Die Platte 500 hat den gleichen Umriss wie die in den 1 bis 5 dargestellte Platte 2, aber verbunden mit jeder der Knochenschrauben-Öffnungen 502 sind Gewindeöffnungen 524 versetzt von den Knochenschrauben-Öffnungen 502 zum Aufnehmen des Verriegelungselements 506, 508, dargestellt in den 72 und 74 als eine Gewinde-Verriegelungs-Stellschraube oder Kappe 506 oder Schraube 508.
Es wird angemerkt, dass andere Konfigurationen von Einzel-Verriegelungsplatten verwendet werden können. Unter Bezugnahme auf 82 ist eine Einzel-Verriegelungsplatte 900 dargestellt, in welcher ein Paar von Knochenschrauben-Aufnahmelöchern 910 an ihren Enden 930 und eine Anzahl von Knochenschrauben-Aufnahmelöchern 950 entlang der Längsachse der Platte 900 sind. Die zusätzlichen Knochenschrauben-Aufnahmelöcher 950 ermöglichen einer einzelnen Platte, zu einer Anzahl von unterschiedlich großen Wirbel-Bandscheibenräumen und Knochenfusionstransplantaten ausgerichtet zu werden. Wie oben angegeben, erfordert die Platte gemäß der Erfindung, die in den 1 bis 5 dargestellt ist, dass eine Platte mit genauer Größe von dem Chirurgen ausgewählt wird, so dass jedes Paar von Knochenschrauben-Aufnahmelöchern 6, 8 mit dem geeigneten Wirbel übereinstimmen. Dies erfordert, dass eine Anzahl von Platten unterschiedlicher Größen für ein optimales Anbringen der Knochenschrauben-Aufnahmelöcher an jedem der Wirbel vorhanden ist. Mit der Platte 900 der 82 ermöglicht der enge Abstand und die vergrößerte Anzahl von zentralen Öffnungen dem Chirurgen, dass zumindest eine geeignete Öffnung zu jedem der zwischenliegenden Wirbel und/oder Knochentransplantate ausgerichtet ist.
Das Verfahren zum Einsetzen der Einzel-Verriegelungsplatten ist im Wesentlichen gleich wie bereits im Einzelnen für die Mehrfach-Verriegelungsplatten erläutert wurde. Der zentrale Längsschlitz 670 in den Einzel-Verriegelungs-Platten wird für den Kompressionsvorgang verwendet. Die gleichen Instrumente werden verwendet, um das Plattenloch zu bilden, entweder mittels eines Stanzers oder eines Bohrers. Die 60 bis 69 zeigen die verschiedenen Schritte bei dem Verfahren zum Einsetzen der Einzel- Verriegelungs-Platten, vergleichbar mit den Schritten, die bei dem Einsetzen der Mehrfach-Verriegelungs-Platten verwendet wurden.
Unter Bezugnahme auf die 76 bis 79 weisen die Köpfe 507 und 526 der Verriegelungselemente 508 und 522 eine Aussparung 510 und 524 auf, die dem Radius der Knochenschrauben-Öffnungen 502 und 528 entspricht, so dass das Verriegelungselement 508 und 522 in Position eingesetzt werden können vor dem Einsetzen der Knochenschraube 170 in das Knochenschrauben-Aufnahmeloch 502 und 528. Wenn die Verriegelungselemente 508 und 522 rotiert werden, erstreckt sich ein Abschnitt des Kopfes über die Spitze des Kopfes der Knochenschraube 170, um diese in Position zu verriegeln. Die untere Fläche der Verriegelungsschrauben 508 und 522 können einen Ansatz oder eine andere Konfiguration zum Eingreifen in die obere Fläche 39 der zugehörigen Knochenschraube 170 aufweisen.
Während die Platteninstrumente und das Verfahren im Zusammenhang mit dem Anbringen einer Platte an den Wirbeln der Wirbelsäule beschrieben wurden, wird angemerkt, dass die Platten für Anwendungen an anderen Teilen des Körpers angepasst sein können. Jedoch müssten die Abmessungen der Platte, die spezifischen Umrisse und die Platzierung der Knochenschrauben-Aufnahmelöcher modifiziert werden.
Ähnlich könnten die Knochenschrauben, die in dieser Anmeldung beschrieben sind, in anderen Teilen des Körpers verwendet werden, allerdings wiederum so modifiziert, dass sie ihrem beabsichtigten Zweck dienen, in Abhängigkeit von der Größe des Körperteils, in welchen sie eingesetzt werden sollen.
Während bestimmte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung gezeigt und beschrieben wurden, wird es für den Fachmann offensichtlich sein, dass Änderungen und Modifizierungen vorgenommen werden können, ohne sich von der Erfindung in ihren weiteren Aspekten zu entfernen, und aus diesem Grund ist es das Ziel der angehängten Ansprüche, alle derartigen Änderungen und Modifizierungen abzudecken, die zu dem wahren Schutzbereich dieser Erfindung gehören.
Während spezifische innovative Merkmale in Bezug auf spezifische Beispiele dargestellt wurden, sind diese lediglich Beispiele, und es wird angemerkt, dass verschiedene Kombinationen dieser innovativen Merkmale über die besonders dargestellten hinaus so gelehrt werden, dass sie nun leicht alternativ kombiniert werden können und dadurch vorweggenommen und beansprucht sind.

Claims

Plattierungssystem, aufweisend: eine anteriore Zervikalplatte (2, 70, 120, 230, 400, 500, 600, 700a–e, 900, 990), die angepasst ist, um an der anterioren menschlichen Halswirbelsäule angewendet zu werden, wobei die Platte (2, 70, 120, 230, 400, 500, 600, 700a–e, 900, 990) aufweist: eine untere Fläche (27), die so angepasst ist, dass sie den anterioren Aspekt mindestens eines Halswirbelkörpers berührt, und eine der unteren Fläche (27) gegenüberliegende obere Fläche, mindestens ein Knochenschrauben-Aufnahmeloch (6, 8, 408, 502, 528, 602, 910, 950, 980), welches sich von der oberen Fläche durch die untere Fläche (27) hindurch erstreckt, wobei das Knochenschrauben-Aufnahmeloch (6, 8, 408, 502, 528, 602, 910, 950, 980) angepasst ist, um mindestens eine Knochenschraube aufzunehmen, zum Eingreifen in den Halswirbelkörper, um die Platte (2, 70, 120, 230, 400, 500, 600, 700a–e, 900, 990) an der Halswirbelsäule anzubringen, und eine Knochenschraube (30, 30', 170), die angepasst ist, um die Platte (2, 70, 120, 230, 400, 500, 600, 700a–e, 900, 990) an dem Halswirbelkörper anzubringen, wobei die Knochenschraube (30, 30', 170) aufweist: einen Kopf (32, 32', 172), der so angepasst ist, dass eine weitere Vorwärtsbewegung der Schraube (30, 30', 170) durch das Knochenschrauben-Aufnahmeloch (6, 8, 408, 502, 528, 602, 910, 950, 980) der Platte (2, 70, 120, 230, 400, 500, 600, 700a–e, 900, 990) hindurch blockiert wird, eine Spitze (36') zum Einsetzen in den Halswirbelkörper, einen Schaft (33, 176) zwischen der Spitze (36') und dem Kopf (32, 32', 172), wobei der Schaft (33, 176) eine Mittel-Längsachse und einen Kerndurchmesser an transversalen Querschnitten entlang der Mittel-Längsachse aufweist, wobei der Kerndurchmesser des Schaftes (33, 176) proximal zur Spitze (36') sich in Richtung des Kopfes (32, 32', 172) vergrößert, und ein Gewinde (31, 182) entlang zumindest einem Teil des Schaftes (33, 176), das angepasst ist, um in den Halswirbelkörper einzugreifen, wobei das Gewinde (31, 182) einen Außendurchmesser (d) aufweist, der im Allgemeinen zumindest entlang einem wesentlichen Teil des Schaftes (33, 176) gleichmäßig ist, wobei die Schraube (30, 30', 170) aus einem Material hergestellt ist, welches zur Implantation in das menschliche Skelett geeignet ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Kerndurchmesser des Schaftes (33, 176) eine Krümmung entlang zumindest einem Teil der Länge des Schaftes (33, 176) in einer Richtung zwischen dem Kopf (32, 32', 172) und der Spitze (36') entlang der Mittel-Längsachse des Schaftes (33, 176) bildet.
Plattierungssystem nach Anspruch 1, wobei der Kerndurchmesser des Schaftes (33, 176) mindestens einen Teil einer konkaven Krümmung bildet.
Plattierungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Gewinde (31, 182) einen maximalen äußeren Durchmesser im Bereich von 3,6 mm bis 5,2 mm aufweist.
Plattierungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Kopf (32, 32', 172) einen maximalen Durchmesser aufweist, der nicht größer ist als der maximale Kerndurchmesser des Schaftes (33, 176).
Plattierungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, in Kombination mit einem Knochenwachstum unterstützenden Material.
Plattierungssystem nach Anspruch 5, wobei das Knochenwachstum unterstützende Material aus Knochen, Knochenersatzprodukten, knochenmorphogenetischem Protein oder Hydroxylapatit ausgewählt wird.
Plattierungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei zumindest ein Teil des Plattierungssystems zumindest teilweise resorbierbar ist.
Plattierungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Knochenschraube (30, 30', 170) eine obere Fläche (39) aufweist, die sich nicht weiter als die obere Fläche der Platte (2, 70, 120, 230, 400, 500, 600, 700a–e, 900, 990) erstreckt.