DE69933136T2

DE69933136T2 - Bandscheibenprothese mit flüssigkeitsgefüllter kammer

Info

Publication number: DE69933136T2
Application number: DE69933136T
Authority: DE
Inventors: Fabien Gauchet
Original assignee: Stryker Spine SAS
Current assignee: Stryker Spine SAS
Priority date: 1998-12-11
Filing date: 1999-12-09
Publication date: 2007-07-19
Anticipated expiration: 2019-12-10
Also published as: JP4211221B2; DE69933136D1; US6395032B1; WO2000035386A1; ATE338521T1; FR2787018B1; AU1568600A; EP1137376A1; AU765060B2; JP2002532143A; KR20020015677A; ZA200104846B; EP1137376B1; FR2787018A1; CA2354164A1

Description

Die Erfindung betrifft Bandscheibenprothesen.
Man kennt zum Beispiel aus dem Dokument EP- 0 277 282 eine Bandscheibenprothese, die dazu bestimmt ist, eine Bandscheibe zu ersetzen. Sie umfaßt zwei Platten, die gegen die Wirbelplatten der Wirbel, die an der zu ersetzenden Scheibe anliegen, in Anschlag kommen können, sowie ein zwischen die Wirbel gelegtes Kissen. Das Kissen umfaßt einen komprimierbaren Körper und eine Kammer, die eine Flüssigkeit enthält. Diese Prothese hat als Nachteil, daß der komprimierbare Körper empfänglich ist sich abzunutzen, wobei er somit langfristig das mechanische Verhalten der Prothese verändert. Außerdem ruft seine Reibung gegen die Platten die Erosion von Partikeln hervor, die im Körper des Patienten wandern können.
Ein Ziel der Erfindung ist es, eine Prothese bereitzustellen, deren mechanisches Verhalten über eine lange Zeitperiode identisch ist und die Risiken der Freigabe von Partikeln in den Körper des Patienten verringert.
Im Hinblick auf die Durchführung dieses Ziels sieht man gemäß der Erfindung eine Bandscheibenprothese vor, die ein komprimierbares Kissen aufweist, welches einen Körper aus einem Material und eine Flüssigkeit enthält, die mit dem Körper in Kontakt kommen kann, und in der die Flüssigkeit und das Material derart ausgelegt sind, daß die Flüssigkeit den Körper nicht befeuchtet.
Vorausgesetzt, daß die Flüssigkeit den Körper nicht befeuchtet, benötigt das erzwungene Inkontaktsetzen der Flüssigkeit mit dem Körper eine gewisse Energie. Diese Energie wird in Gesamtheit wiedergegeben, wenn man der Flüssigkeit erlaubt, sich erneut vom Körper zu trennen. Man erzeugt dadurch eine Art Federeffekt. Dieser Effekt ist umso bedeutender, als die Kontaktoberfläche der Flüssigkeit mit dem Körper groß ist. Die Prothese kann also sehr beträchtliche Kräfte einstecken, indem sie sich in Kompression oder in Biegung deformiert, um dann die inverse Deformation zu erzeugen, indem sie die gespeicherte Energie wiedergibt. Eine derartige Prothese kann in einem kleinen Volumen eine beträchtliche Quantität Energie speichern. Außerdem erzeugt die Bewegung der Flüssigkeit in Kontakt mit dem Körper keinerlei Abnutzung: die Prothese ist geeignet, dasselbe mechanische Verhalten über eine sehr lange Zeitdauer aufweisen. Außerdem lässt die Abwesenheit von Reibung zwischen den festen Teilen praktisch jegliches Risiko der Freigabe von Partikeln in den Körper verschwinden.
Der Federeffekt ist sehr hoch in Anwesenheit eines porösen Körpers mit sogar sehr reduzierten Volumen.
Wenn man vorsieht, daß der Körper Aushöhlungen aufweist, die untereinander, sehr langen Netzen folgend in Verbindung stehen, ist der von der Flüssigkeit beim Eingang und Ausgang zu durchlaufende Weg besonders hoch. Es folgt daraus, daß die Flüssigkeit einen Teil der Energie durch ihre bloße Zirkulation im Körper aufbraucht. Infolgedessen kann die Einheit einen partiellen Dämpfer bilden. Die Kombination des Federeffekts mit dem Dämpfereffekt veranlasst also, daß für die Prothese, wobei die Kurve, die die Kompressionskraft in Abhängigkeit von der Variation der Länge der Prothese entsprechend ihrer Hauptachse darstellt, eine Hystereseform hat, ganz wie eine natürliche gesunde Bandscheibe. Man nähert sich also nahe an das mechanische Verhalten einer echten Bandscheibe an.
Vorteilhafterweise umfaßt die Prothese zwei Platten, die sich auf beiden Seiten des Kissens erstrecken, wobei der Körper an höchstens einer der Platten befestigt ist.
Andere Merkmale und Vorteile der Erfindung treten noch in der folgenden Beschreibung zutage In den beigefügten Zeichnungen:
– ist die 1 eine Ansicht in Axialschnitt einer Prothese gemäß der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung;
– ist die 2 die Kurve, welche die Variation der an die Prothese angelegte Kompressionskraft in Abhängigkeit der Entwicklung ihrer Höhe entsprechend ihrer Achse zeigt; und
– ist die 3 eine perspektivische Ansicht der Prothese der 1.
Unter Bezugnahme auf die 1 und 3 umfaßt die Prothese 2 zwei Platten 4, die in der Ebene eine allgemeine kreisförmige Form oder vorzugsweise eine Form einer Bohne (bzw. haricot à hile postérieur) haben. Die beiden Platten sind eben und erstrecken sich gegenüber parallel zueinander, wobei sie auf einer Hauptachse 9 der Prothese, die senkrecht zu den Platten ist.
Jede Platte 4 umfaßt zwei Laschen 6, die sich im Vorsprung einer Außenseite 8 der Platte 4 senkrecht zur Ebene der Platte erstrecken. Jede Lasche weist eine Öffnung 10 auf, die sie in Richtung des Zentrums der Platte durchquert, und auf einer Seite der Lasche 6, die der Platte 4 gegenüberliegt, eine Vertiefung in Kugelform. Die Öffnungen 10 erlauben die Aufnahme einer Knochenschraube 11, die einen Kopf hat, dessen Innenseite eine männliche Kugelform hat, die mit der weiblichen Vertiefung 12 der Lasche 6 zusammenwirkt, um eine freie Orientierung der Schraube bzgl. der zugehörigen Lasche zu erlauben. In der 1 wurden die beiden Laschen 6 jeder Platte in dieselbe Schnittebene zurückgeführt, was in der Realität nicht der Fall ist, wie es die 3 zeigt.
Um eine Kurzzeitverankerung der Bandscheibenprothese 2 in der Wirbelsäule durchzuführen, kann man die Schrauben 11 in den Spondylus der Wirbel verankern, die an der zu ersetzenden Scheibe anliegen.
Man kann eine sog. Langzeitverankerung vorsehen, wo außerdem die Oberflächen 8 der Platten 4, die in Kontakt mit den anliegenden Wirbeln sind, mit Hydroxyapatit oder jeglicher an sich bekannter Substanz beschichtet sind, die das Knochenwachstum stimulieren kann. Vor dem Beschichten können die Oberflächen 8 behandelt werden, um einen mehr oder weniger porösen Zustand der Oberfläche zu erreichen, der Verankerungspunkte für das Knochengewebe aufweist, um eine bessere Schnittstelle mit dem Knochengewebe sicherzustellen.
Die Prothese weist ein zwischen die Platten gelegtes Kissen 14 auf. Dieses Kissen umfaßt einen Faltenbalg 16. Es hat eine rotationssymmetrische Form um die Achse 9. Seine Wand weist im Profil Welligkeiten auf, welche die Länge des Faltenbalgs 16 entsprechend der Axialrichtung 9 variieren lassen, ohne daß im wesentlichen die Oberfläche seines Schnitts quer zur Achse 9 variiert. In der Art wird dieser Faltenbalg, ebenso wie die Platten 4, aus Titan oder Titanlegierung hergestellt, damit er eine bestimmte axiale Steifigkeit und eine Kompressionsfeder bildet. Er kann auch entsprechend einer Richtung senkrecht zur Achse 9 deformiert werden oder eine Torsion um die Achse 9 oder eine beliebige Achse senkrecht zu dieser erfahren.
Der Faltenbalg 16 weist an seinen beiden axialen Enden Ränder auf, die an jeweilige Ränder der Platten 4 geklebt sind, die sich zum Beispiel aber auch nicht veranschaulichte Weise im Vorsprung einer Innenseite 18 der Platten erstrecken. Das Kleben wird auf dichte Weise durchgeführt, damit der Faltenbalg 16 mit den beiden Platten 4 eine dichte Kammer mit variablem Volumen festlegt.
Der Faltenbalg 16 weist zum Beispiel und auf nichtillustrierte Weise zehn Faltungen auf, acht äußere Grate zusätzlich zu den zwei Graten zur Befestigung auf den Platten 4. Er hat hier einen äußeren Durchmesser von ungefähr 30 mm und einen inneren Durchmesser von ungefähr 17 mm. Seine Höhe, wenn die Prothese außer Belastung ist, ist 10 mm. Die Wand des Faltenbalgs kann mittels einer, zwei oder drei Blättern hergestellt sein, von denen jedes 0,1 mm Dicke hat und deren Summe der Dicken die Dicke der Wand bildet. Der Faltenbalg hat hier eine Steifheit von ungefähr 1,6 N/mm zu eigen.
Die vom Faltenbalg 16 und den beiden Platten 4 abgegrenzte Kammer ist mit einer Flüssigkeit 20 gefüllt. Das Kissen 14 umfaßt einen Körper 22, der hier an der innneren, ebenen Seite 18 der einen der beiden Platten verankert ist, z.B. die untere Platte 4 in der 1. Zu diesem Zweck erstreckt sich ein Relief 24, das aus der Platte gekommen ist, in dem Körper. Die Form des Körpers kann zum Beispiel zylindrisch mit Achse 9 sein. Der Körper ist zum Beispiel ausreichend eng senkrecht zur Achse 9, um nie bei Deformationen der Prothese mit dem Faltenbalg in Kontakt zu kommen. Ebenso wird ein freier ausreichender Raum zwischen dem freien Ende, hier oberen Ende, des Körpers 22 und der gegenüberliegenden Platte freigelegt, damit sie nie in gegenseitigen Kontakt kommen. Der Körper 22 ist von der Flüssigkeit umgeben, die mit ihm in Kontakt kommen kann.
Die Flüssigkeit 20 und das Material des Körpers 22 sind vorzugsweise biokompatibel. Sie werden so gewählt, dass die Flüssigkeit nicht den Körper befeuchtet, d.h. in Abwesenheit der Beanspruchung tendiert sie zu diesem Zweck nicht in Kontakt mit dem Körper zu bleiben. Die Flüssigkeit ist zum Beispiel Wasser, und das Material des Körpers ein biokompatibles Material wie Titan oder eine Titanlegierung. Dieses Material ist vorzugsweise porös, um eine große Kontaktoberfläche mit der Flüssigkeit zu bieten. Außerdem bewirkt man, daß die Aushöhlungen des Körpers, die seine Poren bilden, untereinander, ziemlich langen Netzen folgend, in Verbindung stehen, um einen Dämpfungseffekt zusätzlich zum Federeffekt bereitzustellen. In der 1 wurden die Poren oder Aushöhlungen 26 des Körpers 22 auf schematische Weise für mehr Klarheit veranschaulicht. Selbstverständlich sind diese Poren im Maßstab der 1 unsichtbar und unendlich zahlreicher, als die, die veranschaulicht sind. Somit hat die Höhe h, die vom einer zur anderen der Platten auf Höhe der Achse 9 gemessen wird, wobei die Kurve in der 2 die Variation der Kompression F der Prothese entsprechend ihrer Achse 9 in Abhängigkeit ihrer Variation, negativ, der Höhe ?h eine Hystereseform. Somit ist die Kurve Ca, welche die Entwicklung der Kraft F angibt, wenn diese zunimmt, vollständig oberhalb der Kurve Cd, die das Abnehmen der Kraft F veranschaulicht. Diese Form ist zurückzuführen auf die Kombination des Federeffekts und des Dämpfereffekts.
Man kann eine Gastasche im Inneren der Flüssigkeitskammer vorsehen.
Die erfindungsgemäße Prothese ist insbesondere an die Lendengegend der Wirbelsäule angepasst.
Selbstverständlich kann man zur Erfindung zahlreiche Modifikationen hinzufügen, ohne ihren Rahmen zu verlassen. Der Körper 22 kann ohne Verankerung hinsichtlich der Platten sein. Er ist somit frei, sich spontan hinsichtlich jeder von ihnen zu bewegen. Die Prothese kann also so ausgelegt sein, dass in jeder Position und jedem Beanspruchungszustand der Prothese der Körper 22 mit höchstens einer der Platten in Kontakt ist.
Der Körper 22 kann eine Ellipsoidform haben.

Claims

Bandscheibenprothese (2), die ein komprimierbares Kissen (14) aufweist, welches einen Körper (22) aus einem Material und eine Flüssigkeit (20) enthält, die mit dem Körper (22) in Kontakt kommen kann, dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkeit und das Material derart ausgelegt sind, daß die Flüssigkeit den Körper nicht befeuchtet.
Prothese nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Material porös ist.
Prothese nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Prothese zwei Platten (4) aufweist, die sich auf beiden Seiten des Kissens (14) erstrecken, wobei der Körper (22) an höchstens einer der Platten befestigt ist.
Prothese nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß sie derart ausgelegt ist, daß ein Graph bzw. eine Kurve (c) einer Kompression (F) der Prothese entlang einer Hauptachse (9) der Prothese als Funktion einer Änderung (Δh) der Abmessung (h) der Prothese entlang dieser Achse die Form einer Hysterese aufweist.
Prothese nach einem der Ansprüche 1, 2 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß sie Platten aufweist und derart ausgelegt ist, daß der Körper mit höchstens einer der Platten in Kontakt ist.
Prothese nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Körper bezüglich jeder Platte frei bewegen kann.