DE10309986A1

DE10309986A1 - Implantat, Implantatsystem und Verfahren zum Wiederaufbau eines Wirbelkörpers

Info

Publication number: DE10309986A1
Application number: DE10309986A
Authority: DE
Inventors: Ulrich Dipl.-Ing. Dr. Fink; Charles Dipl.-Ing. Wing
Original assignee: Aesculap AG
Current assignee: Aesculap AG
Priority date: 2003-02-28
Filing date: 2003-02-28
Publication date: 2004-09-23
Anticipated expiration: 2023-03-01
Also published as: DE10309986B4; DE20303642U1

Abstract

Um ein Implantat (30) zum Wiederaufbau eines in seiner Tragfähigkeit eingeschränkten oder gebrochenen Wirbelkörpers (16) einer menschlichen Wirbelsäule (10) so zu verbessern, daß ein chirurgischer Eingriff zum Einsetzen des Implantats einfach und sicher durchgeführt werden kann, wird vorgeschlagen, daß das Implantat (30) aus einer Vielzahl körperverträglicher, kantenfreier, einzeln in einen osteoporotischen Bereich des Wirbelkörpers (16) einführbarer Implantatelemente (28) besteht. Ferner wird ein Implantatsystem, umfassend ein Implantat und eine Einsetzvorrichtung, zum Einführen des Implantats in einen Innenraum eines Wirbelkörpers sowie ein Verfahren zum Wiederaufbau eines in seiner Tragfähigkeit eingeschränkten oder gebrochenen Wirbelkörpers einer menschlichen Wirbelsäule vorgeschlagen.

Description

Die Erfindung betrifft ein Implantat zum Wiederaufbau eines in seiner Tätigkeit eingeschränkten oder gebrochenen Wirbelkörpers einer menschlichen Wirbelsäule sowie ein Implantatsystem umfassend ein Implantat und eine Einsetzvorrichtung zum Einführen des Implantats in einen Innenraum des Wirbelkörpers.

Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Wiederaufbau eines in seiner Tätigkeit eingeschränkten oder gebrochenen Wirbelkörpers einer menschlichen Wirbelsäule.

Ein Wirbelkörper der menschlichen Wirbelsäule kann in seiner Tragfähigkeit krankheitsbedingt eingeschränkt oder aufgrund eines Unfalls oder krankheitsbedingt gebrochen sein. Eine krankheitsbedingte Schädigung des Wirbelkörpers kann zum Beispiel durch Osteoporose verursacht sein.

Die Osteoporose ist eine Krankheit des Gesamtskeletts, die sich durch eine niedrige Knochenmasse und eine Beeinträchtigung der Mikroarchitektur des Knochengewebes auszeichnet und zu einer erhöhten Knochenbrüchigkeit führt. Die Behandlung osteoporotischer Wirbelkörperfrakturen erweist sich als außerordentlich schwierig. Eine bekannte Therapiemöglichkeit stellt die perkutane Vertebroplastik dar. Bei diesem Verfahren wird der frakturierte Wirbelkörper mit flüssigem Knochenzement aufgefüllt und so in seiner Stabilität verstärkt. Die Operation erfolgt über eine perkutan eingebrachte Hohlkanüle, die transpedikulär in dem Wirbelkörper plaziert wird. Verwendet wird entweder ein ste riler Knochenzement, der relativ lange dünnflüssig bleibt oder injektionsfähiges biodegradibles Calzium-Phosphat. Voraussetzung für eine solche Operation ist, daß die Hinterkante des zu behandelnden Wirbelkörpers intakt ist, um so ein Eindringen des Knochenzements in den Spinalkanal der Wirbelsäule zu vermeiden.

Problematisch bei der perkutanen Vertebroplastik ist, daß der Knochenzement in flüssiger Form unter Druck injiziert werden muß. Dies birgt die Gefahr von Embolien. Um dies zu vermeiden, kann der Knochenzement auch in eine vor der Injektion in den Wirbelkörper eingebrachte Hülle injiziert werden, aus welcher er nicht austreten kann.

Ein weiteres Verfahren wird in der WO 02/47563 A1 beschrieben, bei der ein Füllmaterial in eine in den Wirbelkörper eingebrachte expandierbare Tasche eingefüllt wird.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Implantat, ein Implantatsystem und ein Verfahren der eingangs beschriebenen Art so zu verbessern, daß der chirurgische Eingriff zum Einsetzen des Implantats einfach und sicher durchgeführt werden kann.

Diese Aufgabe wird bei einem Implantat der eingangs beschriebenen Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Implantat aus einer Vielzahl körperverträglicher, kantenfreier, einzeln in einen Innenraum des Wirbelkörpers einführbarer Implantatelemente besteht.

Das erfindungsgemäße Implantat hat gegenüber dem Injizieren von flüssigem Knochenzement in den Wirbelkörper den Vorteil, daß es zu keinerlei Embolien kommen kann. Darüberhinaus wird der Eingriff vereinfacht, da eine Implantationszeit nicht durch eine Aushärtzeit des Knochenzements begrenzt wird, denn die zu implantierenden Implantatelemente des vorliegenden Implantats werden bereits in ihrer endgültigen Form in den Wirbelkörper eingeführt. Weiterhin kann auch auf eine zusätzliche Hülle zum Aufnehmen der Implantatelemente im Wirbelkörper verzichtet werden. Dies verkürzt einerseits die Operationszeit und ermöglicht andererseits die Verwendung eines besonders einfachen Einsetzinstruments.

Vorzugsweise sind die Implantatelemente im wesentlichen inelastisch. Nach dem Einführen der Implantatelemente in den Wirbelkörper stützen sich diese gegenseitig aneinander ab und halten so den wieder aufgerichteten Wirbelkörper in einer gewünschten, im wesentlichen seiner ursprünglichen natürlichen Gestalt entsprechenden Form.

Besonders einfach lassen sich die Implantatelemente einbringen, wenn sie im wesentlichen die Form einer Kugel aufweisen, da sie sich aufgrund dieser Form praktisch nicht verkanten können. Zudem ist ein optimiertes Durchwachsen des eingebrachten Implantats mit natürlicher Knochensubstanz möglich, da selbst bei einer dichtesten Kugelpackung noch Zwischenräume verbleiben.

Eine besonders hohe Stabilität wird erreicht, wenn die Implantatelemente einen Durchmesser im Bereich von 3 bis 8 mm aufweisen. Dies verhindert zudem, daß Implantatelemente aus dem aufgrund einer Fraktur nicht mehr vollständig geschlossenen Wirbelkörper austreten können.

Günstig ist es, wenn die Implantatelemente aus einem ausgehärteten Knochenzement hergestellt sind. Bei Verwendung von ausgehärtetem Knochenzement kann es in der Regel zu keinen Abstoßungsreaktionen des Körpers kommen.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann vorgesehen sein, daß der Knochenzement Calzium-Phosphat (CaP) enthält. Dies ermöglicht die Verwendung bereits bekannter und in der Praxis bewährter Knochenzemente.

Die eingangs gestellte Aufgabe wird ferner bei einem Implantatsystem der eingangs beschriebenen Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Implantat eines der oben beschriebenen Implantate ist, daß die Einsetzvorrichtung eine in den Wirbelkörper einführbare Einführhülse umfaßt und daß die Einführhülse einen Innenquerschnitt aufweist, der im wesentlichen den äußeren Abmessungen eines Implantatelements entspricht.

Mit einem derartigen Implantatsystem lassen sich auf einfache Weise Implantatelemente einzeln, das heißt insbesondere nacheinander, in den Wirbelkörper einführen. Damit läßt sich der Wirbelkörper mit dem Implantat kontrolliert füllen.

Besonders sicher lassen sich die Implantatelemente in den Wirbelkörper injizieren, wenn die Einführhülse einen kreisförmigen Innenquerschnitt aufweist und wenn der Innenquerschnitt maximal 10 % größer ist als ein Außendurchmesser eines einzelnen Implantatelements. Eine Einführhülse mit einem der artigen Innenquerschnitt ermöglicht es, ohne ein Blockieren der Implantatelemente in der Einführhülse, diese einzeln und nacheinander in den Wirbelkörper einzubringen.

Grundsätzlich wäre es denkbar, das Implantat in Längsrichtung der Einführhülse aus dieser herauszuführen. Günstig ist es jedoch, wenn die Einführhülse an einem distalen Ende mindestens eine in radialer Richtung weisende Austrittsöffnung aufweist. Ein seitliches Austreten des Implantats aus der Einführhülse hat den Vorteil, daß das Implantat optimal in dem Innenraum des Wirbelkörpers verteilt wird. Ferner läßt sich verhindern, daß das Implantat aus dem Wirbelkörper herausgedrückt wird. Denkbar wäre es beispielsweise, auch zwei radial nach außen weisende, diametral gegenüberliegende Schlitze an der Einführhülse vorzusehen.

Außerdem wird die eingangs gestellte Aufgabe erfindungsgemäß bei einem Verfahren der eingangs beschriebenen Art dadurch gelöst, indem ein Einführinstrument in Form einer Einführhülse in einen Innenraum des Wirbelkörpers eingeführt wird und indem ein Implantat der oben beschriebenen Art in den unpräparierten Wirbelkörper injiziert wird, und zwar indem nacheinander Implantatelemente in den Wirbelkörper eingeschoben werden.

Dieses Verfahren ermöglicht den Wiederaufbau eines geschädigten, beispielsweise osteoporotischen Wirbelkörpers auf einfachste Weise. Der Wirbelkörper muß vor dem Einbringen des Implantats nicht präpariert werden, das heißt, die Implantatelemente werden direkt in den Wirbelkörper eingeführt. Dies bedeutet auch, daß gerade kein zusätzliches Behältnis zunächst in den Wirbelkörper eingeführt werden muß, in welchen bei bekannten Verfahren das Implantat eingebracht wird. Es lassen sich auf diese Weise Operationszeiten verkürzen. Ferner adaptiert sich das Implantat beim erfindungsgemäßen Verfahren in optimaler Weise an den wieder aufzubauenden Wirbelkörper.

Um das Einsetzen des Implantats zu vereinfachen, kann es von Vorteil sein, wenn die Wirbelsäule vor und während des Einsetzens des Implantats gestreckt wird. Auf diese Weise werden nur relativ geringe Vorschubkräfte zum Einbringen der Implantatelemente in den Wirbelkörper benötigt.

Vorteilhaft kann es sein, wenn das Implantat durch einen Pedikelkanal hindurch eingesetzt wird. Durch einen Pedikel läßt sich auf einfache Weise ein Zugang zum Innenraum des Wirbelkörpers ausbilden.

Günstig ist es, wenn ein Zugang zum Innenraum des Wirbelkörpers nach dem Einsetzen des Implantats verschlossen wird. Auf diese Weise wird vermieden, daß das Implantat durch den Zugang wieder austreten kann, wenn beispielsweise Kräfte auf den Wirbelkörper und damit auf das eingebrachte Implantat ausgeübt werden.

Auf besonders einfache Weise kann ein Austreten des Implantats aus dem Wirbelkörper verhindert werden, wenn der Zugang mit einem Stopfen oder mit Knochenzement verschlossen ist.

Günstig ist es, wenn das Implantat radial aus der Einführhülse herausgeschoben wird. Auf diese Weise kann es besonders gut und gleichmäßig im Innenraum des Wirbelkörpers verteilt werden. Ferner wird eine Gefahr minimiert, daß das Implantat direkt nach dem Einführen wieder aus dem Wirbelkörper herausgedrückt wird, beispielsweise durch eine aufgrund einer Fraktur offene Stelle oder durch eine geschwächte Wand des Wirbelkörpers.

Die nachfolgende Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform des Implantats, des Implantatsystems und eines Verfahrens zum Wiederaufbau eines osteoporotischen Wirbelkörpers dient im Zusammenhang mit der Zeichnung der näheren Erläuterung. Es zeigen:

1: eine schematische Darstellung des Einführens eines erfindungsgemäßen Implantats mit einem Einführinstrument in einen frakturierten Wirbelkörper einer Wirbelsäule;

2: eine schematische Darstellung eines mit einem erfindungsgemäßen Implantat wieder aufgebauten frakturierten Wirbelkörpers.

In 1 ist ein Ausschnitt einer Wirbelsäule 10 eines menschlichen Körpers dargestellt. Zwischen zwei Bandscheiben 12 und 14 ist ein Wirbelkörpers 16 eines Wirbels 18 auf einer ventralen Seite 20 aufgrund einer osteoporotischen Veränderung zusammengesackt und teilweise gebrochen.

Zum Wiederaufbau des Wirbelkörpers 16 wird durch einen Pedikel 22 des Wirbels 18 eine Kanüle 24 transpedikulär, also durch einen im Pedikel 22 eröffneten Zugang, eingeführt, bis ein vorderes Ende 26 der Kanüle 24 in einen Innenraum 17 in den Wirbelkörper 16 eingedrungen ist. Die Wirbelsäule 10 kann, muß aber nicht, während des Einführens eines aus einer Vielzahl von Calzium-Phosphat-Kügelchen 28 bestehenden Implantats 30 durch die Kanüle 24 hindurch gestreckt werden, so daß die an den zu behandelnden Wirbelkörper 16 angrenzenden Bandscheiben 12 und 14 schon während des Injizierens des Implantats 30 ihre ursprüngliche, im wesentlichen parallel zueinander ausgerichtete Stellung einnehmen.

Das Injizieren oder Einführen des Implantats besteht darin, die Kügelchen 28 in Richtung des Pfeils A durch die Kanüle 24 hindurchzuschieben, bis diese aus einer seitlichen Öffnung 34 im Bereich des vorderen Endes 26 der Kanüle 24 austreten. Das Austreten wird erleichtert durch eine zu der Öffnung 34 hin geneigte oder gekrümmte Umlenkfläche 36. Die Kügelchen 28 füllen dann Hohlräume des Wirbelkörpers 16 aus. Insbesondere brüchiges Knochengewebe wird durch die Kügelchen 28 verdrängt und kompaktiert. Durch Drehen der Kanüle 24 können die Kügelchen 28 in unterschiedliche Richtungen in den Innenraum 17 eingebracht werden. Ein optimiertes Auffüllen des Innenraums 17 des Wirbelkörpers 16 wird erreicht, wenn die Kanüle 24 während des Injizierens der Kügelchen 28 gedreht und langsam zurückgezogen wird. Auf diese Weise können die Kügelchen 28 den Innenraum 17 des Wirbelkörpers 16 kompakt ausfüllen, wie dies in 2 dargestellt ist.

Nach Abschluß der Implantation füllt das Implantat 30 einen Teil des Wirbelkörpers 16 aus und hält ihn im wesentlichen in seiner ursprünglichen Form.

Die Kanüle 24 wird nach erfolgreicher Implantation aus dem Wirbel 18 entfernt und der Wirbelkörper 16 erforderlichenfalls mittels einer Naht oder anderweitig verschlossen. Denkbar ist es auch, den im Pedikel 22 eröffneten Zugang mit einem Stopfen aus einem körperverträglichen Material oder mit Knochenzement zu verschließen.

Claims

Implantat (30) zum Wiederaufbau eines in seiner Tragfähigkeit eingeschränkten oder gebrochenen Wirbelkörpers (16) einer menschlichen Wirbelsäule (10), dadurch gekennzeichnet, daß das Implantat (30) aus einer Vielzahl körperverträglicher, kantenfreier, einzeln in einen Innenraum (17) des Wirbelkörpers (16) einführbarer Implantatelemente (28) besteht.
Implantat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Implantatelemente (28) im wesentlichen inelastisch sind.
Implantat nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Implantatelemente (28) im wesentlichen die Form einer Kugel aufweisen.
Implantat nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Implantatelemente (28) einen Durchmesser im Bereich von 3 bis 8 mm aufweisen.
Implantat nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Implantatelemente (28) aus einem ausgehärteten Knochenzement hergestellt sind.
Implantat nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Knochenzement Kalziumphosphat (CaP) enthält.
Implantatsystem umfassend ein Implantat (30) und eine Einsetzvorrichtung zum Einführen des Implantats (30) in einen Innenraum (17) eines Wirbelkörpers (16), dadurch gekennzeichnet, daß das Implantat (30) ein Implantat (30) nach einem der voranstehenden Ansprüche ist, daß die Einsetzvorrichtung eine in den Wirbelkörper (16) einführbare Einführhülse (24) umfaßt und daß die Einführhülse (24) einen Innenquerschnitt (32) aufweist, der im wesentlichen den äußeren Abmessungen eines Implantatelements (28) entspricht.
Implantatsystem nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Einführhülse (24) einen kreisförmigen Innenquerschnitt (32) aufweist und daß der Innenquerschnitt (32) maximal 10% größer ist als ein Außendurchmesser eines einzelnen Implantatelements (28).
Implantatsystem nach einem der Ansprüche 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Einführhülse (24) an einem distalen Ende (26) mindestens eine in radialer Richtung weisende Austrittsöffnung (34) aufweist.
Verfahren zum Wiederaufbau eines in seiner Tragfähigkeit eingeschränkten oder gebrochenen Wirbelkörpers einer menschlichen Wirbelsäule, umfassend die Schritte: Einführen eines Einführinstruments in Form einer Einführhülse in einen Innenraum Wirbelkörpers; Einsetzen eines Implantats nach einem der Ansprüche 1 bis 6 in den unpräparierten Wirbelkörper indem nacheinander Implantatelemente in den Wirbelkörper eingeschoben werden.
Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Wirbelsäule vor und während des Injizierens des Implantats gestreckt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Implantat durch einen Pedikelkanal hindurch eingesetzt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß ein Zugang zum Innenraum des Wirbelkörpers nach dem Einsetzen des Implantats verschlossen wird.
Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Zugang mit einem Stopfen oder mit Knochenzement verschlossen wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß das Implantat radial aus der Einführhülse herausgeschoben wird.