DE19720241B4 - Interbody fusion implant - Google Patents

Abstract

Translated fromGerman

Wirbelkörperfusionsimplantat,bestehend aus einem massiven rotationssymmetrischen Formkörper (1)mit einem balligen Vorderende (2) mit glatter Oberfläche undeinem sich bündigdaran anschließenden länglichenStielteil (3), dessen Oberflächezumindest abschnittsweise mit einer Oberflächenstruktur (4), in welche Knochentrapekeleinwachsen können,versehen ist, wobei der Durchmesser des Stiels (3) vom Rand desballigen Endes (2) hin zum hinteren Ende (5) stetig um bis zu 2mm zunimmt, bei dem der Formkörper(1) vom vorderen bis zum hinteren Ende von einer Durchbohrung (6)durchsetzt ist.Interbody fusion implant,consisting of a massive rotationally symmetrical shaped body (1)with a crowned front end (2) with smooth surface andone flushadjoining elongatedStem part (3), its surfaceat least in sections, with a surface structure (4) into which bone trabeculaecan grow in,is provided, wherein the diameter of the stem (3) from the edge of thecrowned end (2) towards the rear end (5) steadily up to 2mm increases, in which the molding(1) from the front to the rear of a through hole (6)is interspersed.

Description

Translated fromGerman

DieErfindung betrifft einen Wirbelkörperfusionsdübel zurknöchernenFusion zweier benachbarter Wirbelkörper der menschlichen Wirbelsäule.TheThe invention relates to a vertebral fusion dowel forosseousFusion of two adjacent vertebral bodies of the human spine.

Bekanntsind Wirbelkörperimplantateallgemein zur Fusion zweier Wirbelkörper. Klassisch ist beispielsweisedas sogenannte Keystone-Implantat. AusjüngererZeit bekannt sind derartige Implantate beispielsweise aus derDE 40 12 622 C1 undderDE 91 01 603 U1.Die darin beschriebenen Implantate sind zwar sehr vorteilhaft, jedochin erster Linie bestimmt fürEinsatzfälle,bei denen ganze Wirbelkörperzum Teil reseziert und ersetzt werden müssen. Sie sind daher von ihrerDimension allein schon recht ausladend und mechanisch kompliziert,was allerdings in den fürsie vorgesehenen Applikationsfällen auchgerechtfertigt ist. Anders hingegen sieht es bei kleineren Defektender Wirbelkörperbzw. der dazwischen liegenden Bandscheibe aus. Bei im Gegensatzzu Indikationsfällen,in denen Implantate der oben beschriebenen Art zum Einsatz kommen,medizinisch recht einfach gelagerten Fällen ist es per se nicht angezeigt,mit derartig großenImplantaten operativ Abhilfe zu schaffen. Hier spielt selbstverständlich diemedizinische Philosophie eine Rolle, so viel wie möglich körpereigeneTeile im Körperzu belassen und so wenig lädierteKörperteilewie nötigzu entfernen.Vertebral implants are generally known for the fusion of two vertebral bodies. For example, the so-called Keystone implant is a classic. More recently, such implants are known for example from DE 40 12 622 C1 and the DE 91 01 603 U1 , Although the implants described therein are very advantageous, but primarily intended for applications in which entire vertebral bodies must be partially resected and replaced. Therefore, they are already quite expansive and mechanically complicated by their dimension alone, but this is also justified in the application cases provided for them. On the other hand, it looks different with smaller defects of the vertebral bodies or the intermediate intervertebral disc. In contrast to indication cases, in which implants of the type described above are used, medically quite simply stored cases, it is not advisable per se to provide surgical remedy with such large implants. Here, of course, the medical philosophy plays a role in leaving as much as possible body parts in the body and to remove as little damaged body parts as necessary.

EinWirbelsäulenimplantatist bekannt aus der EP-0 260 044 A1. Gemäß einer Ausführungsform istdort vorgesehen, einen im wesentlichen zylindrischen Körper zweigeteiltaus zwei Halbschalen zu bilden. In deren Inneren ist eine Gewindespindelmit gegenläufigenGewinden gelagert, auf der zwei Nocken aufgeschraubt sind. Die beidenNocken sind im nicht-verspannten Zustand des Implantates untergebrachtin entsprechend ausgebildeten Taschen in den beiden Zylinderhälften. Aufeine Drehung der Gewindespindel zum Verspannen des Implantates in derWirbelsäulewerden diese Nocken aus den besagten Taschen herausgedrängt, sodaß diebeiden Hälftendes zylindrischen Körpersauseinandergespreizt werden. Es findet demnach eine Parallelverschiebungder Wirbelkörperstatt, an denen die beiden Zylinderhälften anliegen.Onespinal implantis known from EP-0 260 044 A1. According to one embodimentprovided there, a two-part substantially cylindrical bodyto form two half-shells. Inside is a threaded spindlewith opposing onesMounted threads on which two cams are screwed. The twoCams are housed in the non-strained state of the implantin appropriately trained pockets in the two cylinder halves. Ona rotation of the threaded spindle for clamping the implant in thespinal columnthese cams are pushed out of said pockets, sothat theboth halvesof the cylindrical bodybe spread apart. It therefore finds a parallel shiftthe vertebral bodyinstead, where the two cylinder halves abut.

Alsproblematisch jedoch erweist es sich, daß im Falle der Anbringung einerBohrung bzw. eines Kanals zwischen zwei Wirbelkörpern das noch nicht auseinandergespreizteImplantat zwar dort hinein gesetzt werden kann, wenn jedoch dieGewindespindel gedreht wird, so daß sich die beiden Zylinderhälften parallelvoneinander entfernen, so findet das Implantat lediglich durch einenPreßfitHalt in der Wirbelsäule.Am Eingang des Kanals bzw. der eingebrachten Bohrung findet sichbei dem Implantat derselbe Querschnitt wie am Ende des- bzw. derselben, nämlich einovaler Querschnitt. Auf Grund von Belastungen der Wirbelsäule im täglichenLeben kann es nicht ausgeschlossen werden, daß der Preßfit des Implantates gelockertwird und dem Patienten die Gefahr eines Herausrutschens des Implantatesaus der Bohrung bzw. aus dem Kanal erwächst. Dies ist nicht akzeptabel.Whenproblematic, however, it turns out that in the case of attachment of aHole or a channel between two vertebral bodies not yet spread apartAlthough implant can be put in there, but if theThreaded spindle is rotated so that the two cylinder halves parallelRemove from each other, the implant finds only by apress fitHold in the spine.At the entrance of the channel or the introduced hole can be foundin the implant, the same cross-section as at the end of the same, namely aoval cross-section. Due to strains of the spine in the dailyLife can not be ruled out that the pressfit of the implant relaxedand the patient the risk of slipping out of the implantemerges from the bore or from the channel. This is not acceptable.

Gemäß einemspäterenVorschlag gemäß der WO92/14423 A1, in der auch das vorerwähnte Implantat Erwähnung findet,wird dem Herausrutschen aus dem Kanal in den Wirbelkörpern versucht entgegenzuwirken,indem das Implantat nach Einsetzen in den Kanal in seiner Mittein seinem Querschnitt vergrößert wird.Am Anfang und am Ende des Kanals bzw. der Bohrung finden sich diekleinsten Querschnitte, währendder Querschnitt des Implantates nach der Implantation und dem Spannenin der Mitte am größten ist.Es trifft zu, daß demHerausrutschen hierdurch wirksam entgegengewirkt wird. Als nachteilig wirdallerdings angesehen, daß diegrößte Erweiterungbzw. größte Spreizungdes Implantates nicht am sozusagen eigentlichen Ort des Geschehensvorgenommen wird, sondern weit dahinter gelegen. Der Ort nämlich, woein Implantat seine therapeutische Wirkung entfalten sollte, istder Übergangsbereichvon knöchernenMaterial eines Wirbelkörperszur Bandscheibe, welche bei der indizierten Operation und Einsatzeines solchen Implantates beschädigtist. Im Grenzbereich zwischen knöchernen Materialund der beschädigtenWirbelsäuleist dafür Sorgezu tragen, daß dieSpreizung in diesem Bereich am größten ist. Dies vermag keinesder bekannten Implantate zu leisten.According to onelaterProposal according to WO92/14423 A1, in which also the aforementioned implant is mentioned,is the slipping out of the channel in the vertebral bodies trying to counteractby placing the implant in its center after insertion into the canalis enlarged in its cross section.At the beginning and at the end of the channel or the hole you will find thesmallest cross sections, whilethe cross section of the implant after implantation and clampingin the middle is the largest.It is true that theSlipping out is thereby effectively counteracted. As a disadvantagehowever, considered that thebiggest extensionor largest spreadof the implant is not at the actual place of actionis made, but far behind it. Namely, the place wherean implant should have its therapeutic effectthe transition areaof bonyMaterial of a vertebral bodyto the intervertebral disc, which in the indicated operation and usedamaged by such an implantis. In the border area between bony materialand the damaged onespinal columnis responsibleto bear that theSpread is greatest in this area. This is impossibleto perform the known implants.

Hingewiesensei auch auf einen Wirbelkörperfusionsdübel gemäß derDE 43 23 956 C1.Das darin beschriebene Fusionsimplantat besteht im wesentlichenaus einer Hülse,die durch Anziehen einer sie durchsetzenden Schraube am proximalenEnde von einer auf ihr aufgeschraubten Mutter mit sich konisch erweiternderMantelflächeaufgeweitet oder gespreizt wird. Hierdurch wird der Sperreffekteines Spreizdübelserzielt, welcher vorliegend der Primärfixation in einem Preßsitz imWirbelkörperdient. Als nachteilig könntebei diesem Implantat angesehen werden, daß die Feinjustierung der Lageim knöchernenBett nicht sehr einfach zu bewerkstelligen ist.Reference should also be made to a Wirbelkörperfusionsdübel according to the DE 43 23 956 C1 , The fusion implant described therein consists essentially of a sleeve which is widened or spread by tightening a screw passing through it at the proximal end of a nut screwed onto it with a conically widening lateral surface. As a result, the Sperreffekt an expansion anchor is achieved, which in the present case serves the primary fixation in a press fit in the vertebral body. A disadvantage of this implant could be considered that the fine adjustment of the situation in the bony bed is not very easy to do.

Schließlich istaus derDE 696 33278 T2 ein Wirbelkörperfusionsimplantatmit im wesentlichen kegelstumpfförmigerKonfiguration bekannt, wobei ein Abschlussende größer alsdas Einsetzende ist und das Einsetzende aus einem balligen Formkörper mitglatter Oberflächebesteht. Das bekannte Implantat weist eine Oberflächenstrukturmit einer Vielzahl von Öffnungenauf, in welche Knochentrapekel einwachsen können.Finally, out of the DE 696 33 278 T2 a vertebral body fusion implant of substantially frusto-conical configuration is known wherein a terminal end is larger than the insertion end and the insertion end is a crowned smooth-surfaced body. The known implant has a surface structure with a multiplicity of openings into which bone trapezes can grow.

Esweist auch am Abschlussende eine Angriffseinrichtung zum Angriffeines Geräteszum Einsetzen des Implantates auf.Italso has an attack device at the end of the attacka devicefor inserting the implant.

Beidiesem Implantat wird es als nachteilig empfunden, dass es dem Operateurbei der Implantation keinerlei Führungshilfeerleichtert, das Implantat zwischen zwei Wirbelkörpern zu positionieren. Darüber hinauskann beim Einsatz des Implantates in die Bohrung zwischen zwei Wirbelkörpern ein Überdruckentstehen aufgrund eines vor dem Einsetzende des balligen Formkörpers entstehendenLuftpolsters.atThis implant it is considered disadvantageous that it is the surgeonno guidance during implantationmakes it easier to position the implant between two vertebral bodies. Furthermoremay be overpressure when inserting the implant into the bore between two vertebral bodiesarise due to a resulting before the insertion end of the spherical moldingAir cushion.

Vordem aufgezeigten Hintergrund es ist die Aufgabe der vorliegendenErfindung, ein Implantat der vorerwähnten Art so weiterzubilden,dass die zuvor genannten Nachteile beseitigt werden.In frontthe background shown it is the task of the presentInvention to further develop an implant of the aforementioned kind,that the aforementioned disadvantages are eliminated.

Gelöst wirddie Aufgabe durch das Wirbelkörperfusionsimplantat,welches besteht aus einem massiven rotationssymmetrischen Formkörper miteinem balligen Vorderteil mit glatter Oberfläche und einem sich bündig darananschließendenlänglichen Stielteil,dessen Oberflächezumindest abschnittsweise mit einer Oberflächenstruktur, in welche Knochentrapekeleinwachsen können,versehen ist, wobei der Durchmesser des Stiels vom Rand des balligenVorderteils hin zum hinteren Ende stetig um bis zu 2 mm zunimmt.Mit anderen Worten weitet sich das Implantat vom vorderen balligenTeilabschnitt konisch hin zum hinteren Ende des Stiels auf. Dasballige Vorderteil weist eine relativ glatte Oberfläche auf, wohingegender Stiel mit einer besonderen Oberflächenstruktur versehen ist,wie beispielsweise mit einer offenmaschigen dreidimensionalen Raumnetzstrukturoder mit einer von Tripoden gebildeten Struktur. Die Oberflächenstrukturläßt das Einsprossen vonKnochentrapekeln zu, womit füreine sichere Sekundärfixationdes Implantates in situ gesorgt ist. Aber auch hinsichtlich derPrimärfixationspielt die Ausbildung der Oberflächenstrukturdes Stieles eine Rolle, wie anhand der nachfolgenden Beschreibung derOperationstechnik beschrieben wird:
Zunächst wird mit einem Kronenbohrer über einen Führungsdrahtan der Implantationsstelle zwischen zwei Wirbelkörpern eine Bohrung mit eineman jeder Stelle etwa 2 mm kleineren Durchmesser als das Wirbelkörperfusionsimplantatgesetzt. Sodann wird das Implantat über den Führungsdraht in die Knochenbohrunggesetzt und mittels eines Setzinstrumentes in die Bohrung eingeschlagen. Über dieglatte Oberflächedes balligen vorderen Endes gleitet das Implantat beim Eintreibenin den Knochen. In den Bereichen der Oberflächenstruktur auf dem Stielteilwirken jedoch aufgrund der unterschiedlichen Durchmesser des Implantateseinerseits und der Knochenbohrung andererseits hohe Flächenpressungen.Darüberhinausverhakt sich die Oberflächenstruktur – je nach konkreterAusbildung dieser Struktur – mitdem umgebenden Knochenmaterial mehr oder weniger. Auf diese Weisewird füreine hohe Primärstabilität des Implantatesin situ gesorgt.The object is achieved by the vertebral body fusion implant, which consists of a solid rotationally symmetrical shaped body with a convex front part with a smooth surface and a flush adjoining elongated stem part whose surface is at least partially provided with a surface structure in which bone trapezium can grow, the Diameter of the stem increases steadily by up to 2 mm from the edge of the crowned front part to the rear end. In other words, the implant widens conically from the front convex portion to the rear end of the stem. The spherical front part has a relatively smooth surface, whereas the stem is provided with a special surface structure, such as, for example, with an open-meshed three-dimensional spatial network structure or with a structure formed by tripods. The surface structure allows the sprouting of bone trapezes, which ensures a secure secondary fixation of the implant in situ. But also with regard to the primary fixation, the formation of the surface structure of the stem plays a role, as described with reference to the following description of the surgical technique:
First, with a crown drill over a guidewire at the implantation site between two vertebral bodies, a bore is made with a diameter about 2 mm smaller at each site than the vertebral body fusion implant. Then the implant is placed over the guidewire in the bone hole and hammered into the hole by means of a setting instrument. The implant slides over the smooth surface of the crowned front end when driven into the bone. In the areas of the surface structure on the stem part, however, high surface pressures act on account of the different diameters of the implant on the one hand and the bone bore on the other hand. Moreover, depending on the specific design of this structure, the surface structure more or less hooks up with the surrounding bone material. In this way, a high primary stability of the implant is provided in situ.

Darüber hinausist der Formkörpervom vorderen bis zum hinteren Ende von einer Durchbohrung durchsetzt.Diese Durchbohrung erfülltgleich zwei Aufgaben: Zum einen stellt sie eine Führungshilfebeim Implantieren dar. Es kann nämlichein Führungsdrahtdurch die Durchbohrung hindurch geführt werden und das Ende desFührungsdrahtesauf den Boden der Knochenbohrung gesetzt werden. Sodann kann dasImplantat auf dem Führungsdrahthin zur Knochenbohrung gefädeltwerden. Zum anderen erfülltdie Durchbohrung eine Entlüftungsfunktion. Durchdie Durchbohrung kommt es nämlichzur Vermeidung von Überdruckin der Knochenbohrung beim Einschlagen des Implantates durch Kompressionvon Luft oder Sekretmedium.Furthermoreis the moldingpenetrated from the front to the rear end of a perforation.This puncture mettwo tasks at once: Firstly, it provides guidancewhen implanting. It can namelya guidewirebe passed through the through hole and the end of theguidewirebe placed on the bottom of the bone hole. Then that canImplant on the guide wirethreaded to the bone holebecome. On the other hand fulfilledthe puncture a venting function. Bythe puncture happensto avoid overpressurein the bone hole when impacting the implant by compressionfrom air or secretion medium.

Gemäß einerweiteren vorteilhaften Weiterbildung ist vorgesehen, daß die Durchbohrungim Bereich des hinteren Endes mit einem Innengewinde versehen ist.Dies ist von Belang im Falle eines notwendigen werdenden Revisionseingriffes.Mit dem Innengewinde kann dann nämlichein geeignetes Extraktionsinstrument verschraubt werden und dasImplantat beispielsweise unter Hebelwirkung aus der Knochenbohrungentfernt werden.According to oneFurther advantageous development is provided that the perforationis provided in the region of the rear end with an internal thread.This is of importance in the event of a necessary revision surgery.With the internal thread can then namelybe bolted a suitable extraction instrument and theImplant, for example, under leverage from the bone holebe removed.

Gemäß einernoch weiteren Ausführungsformist vorgesehen, daß inder Stirnseite des hinteren Endes des Implantates ein Kupplungsteilfür ein Setzinstrumenteingelassen ist, beispielsweise ein um die Durchbohrung herum eingelassenerInnensechskant. Mit dem Innensechskant zusammenarbeiten kann einAußensechskantdes erwähnten Setzinstrumentes,um das Implantat in der Knochenbohrung exakt zu positionieren.According to oneyet another embodimentis provided that inthe front side of the rear end of the implant, a coupling partfor a setting instrumentis admitted, for example, a recessed around the through holeAllen. Can work together with the hexagon socketExternal hexagonthe mentioned setting instrument,to accurately position the implant in the bone hole.

DieErfindung wird anhand eines Ausführungsbeispielsgemäß der einzigenZeichnungsfigur nähererläutert.Diese zeigt das Implantat in einer Ansicht, teilweise geschnitten.TheInvention is based on an embodimentaccording to the only oneDrawing figure closerexplained.This shows the implant in a view, partially cut.

DasImplantat besteht gesamthaft aus einem rotationssymmetrischen Formkörper1,der seinerseits ein balliges Vorderteil2 aufweist. Dieses Vorderteil2 istmit einer glatten Oberflächeversehen, um keinerlei zusätzlichenWiderstand gegen das Einschlagen des Implantates in die Knochenbohrungzu bieten. Ferner schließtsich dem Vorderteil2 bündig einlänglicherStiel3 auf. Der Stiel3 weist auf seiner Oberfläche eineOberflächenstrukturauf, die das Einwachsen von Knochentrapekeln ermöglicht, um so eine Langzeitfixationohne Zement des Implantates in der Knochenbohrung zu ermöglichen.The implant consists entirely of a rotationally symmetrical shaped body 1 , which in turn is a crowned front piece 2 having. This front part 2 is provided with a smooth surface so as not to provide any additional resistance to impaction of the implant into the bone bore. Furthermore, the front part closes 2 flush an elongated stem 3 on. The stem 3 has on its surface a surface structure that allows the ingrowth of bone trapezes, so a long-term fixation without cement of the implant to allow in the bone hole.

DerDurchmesser des Stielteils3 ist im Bereich des bündigen Anschlussesan das vordere ballige Ende2 mit D, bezeichnet. Ausgehendhiervon nimmt der Durchmesser des Stieles3 bis zum hinterenEnde5 stetig zu, bis er den Wert D₂ erreicht.D₁ und D₂ können biszu 2 mm unterschiedlich sein.The diameter of the stem part 3 is in the area of the flush connection to the front crowned end 2 denoted by D. Starting from this, the diameter of the stem decreases 3 to the far end 5 steadily until it reaches the value D₂ . D₁ and D₂ can be different up to 2 mm.

DerFormkörper1 istvom vorderen bis zum hinteren Ende durchsetzt durch eine Durchbohrung6,die im Bereich des hinteren Endes5 mit einem Innengewinde7 versehenist. Das Innengewinde7 dient zur Verschraubung mit einemGewinde eines Extraktionsinstrumentes.The molded body 1 is traversed from the front to the rear end by a through hole 6 in the area of the rear end 5 with an internal thread 7 is provided. The internal thread 7 used for screwing with a thread of an extraction instrument.

Indie Stirnseite des hinteren Endes5 ist vorliegend einInnensechskant8 um die Durchbohrung6 herum eingelassen,in welchen ein Außensechskanteines geeigneten Setzinstrumentes (nicht dargestellt) eingesetztwerden kann. Auf Drehung des Setzinstrumentes hin kann das Implantatin der Knochenbohrung verdreht werden und so seine optimale Stellungempirisch ermittelt werden.In the front of the rear end 5 is in this case a hexagon socket 8th around the puncture 6 let in, in which an external hexagon of a suitable setting instrument (not shown) can be used. Upon rotation of the setting instrument out the implant can be rotated in the bone bore and thus its optimal position can be determined empirically.

Claims (4)

Translated fromGerman

Wirbelkörperfusionsimplantat,bestehend aus einem massiven rotationssymmetrischen Formkörper (1)mit einem balligen Vorderende (2) mit glatter Oberfläche undeinem sich bündigdaran anschließendenlänglichenStielteil (3), dessen Oberfläche zumindest abschnittsweisemit einer Oberflächenstruktur(4), in welche Knochentrapekel einwachsen können, versehenist, wobei der Durchmesser des Stiels (3) vom Rand desballigen Endes (2) hin zum hinteren Ende (5) stetigum bis zu 2 mm zunimmt, bei dem der Formkörper (1) vom vorderenbis zum hinteren Ende von einer Durchbohrung (6) durchsetztist.Vertebral body fusion implant consisting of a massive rotationally symmetrical shaped body ( 1 ) with a crowned front end ( 2 ) with a smooth surface and a flush adjoining elongated stem part ( 3 ) whose surface is at least partially covered by a surface structure ( 4 ), in which bone trapezes can grow in, is provided, wherein the diameter of the stem ( 3 ) from the edge of the crowned end ( 2 ) to the rear end ( 5 ) increases steadily by up to 2 mm, wherein the shaped body ( 1 ) from the front to the rear end of a perforation ( 6 ) is interspersed.Wirbelkörperfusionsimplantatnach Anspruch 1, bei dem die Durchbohrung (6) im Bereichdes hinteren Endes (5) mit einem Innengewinde (7)versehen ist.The vertebral fusion implant of claim 1, wherein the perforation ( 6 ) in the area of the rear end ( 5 ) with an internal thread ( 7 ) is provided.Wirbelkörperfusionsimplantatnach Anspruch 1 oder 2, bei dem in die Stirnseite des hinteren Endes (5)ein Kupplungsteil (8) fürein Setzinstrument eingelassen ist.A vertebral body fusion implant according to claim 1 or 2, in which in the end face of the rear end ( 5 ) a coupling part ( 8th ) is admitted for a setting instrument.Wirbelkörperfusionsimplantatnach Anspruch 3, bei dem das Kupplungsteil (8) als einum die Durchbohrung herum eingelassener Innensechskant ist.Vertebral fusion implant according to claim 3, in which the coupling part ( 8th ) as a recessed around the perforation hexagon is.