PL205584B1 - Implant międzykręgowy z przegubowo połączonymi elementami stawów - Google Patents

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest implant międzykręgowy z przegubowo połączonymi elementami stawów, zwłaszcza sztuczny krążek międzykręgowy, osadzany między płytką podstawną a płytką pokrywową sąsiadujących z nim od góry i od dołu trzonów kręgowych. Implant jest złożony z górnej części ograniczonej powierzchniami bocznymi, poprzecznymi powierzchniami bocznymi, górną powierzchnią styku i powierzchnią wewnętrzną, z części dolnej również ograniczonej: powierzchniami bocznymi, poprzecznymi powierzchniami bocznymi, dolną powierzchnią styku i powierzchnią wewnętrzną, a także z umieszczonego między tymi dwiema częściami: górną i dolną - centralnego elementu stawowego. Centralny element stawowy tworzy wraz z górnym elementem stawowym, znajdującym się na powierzchni wewnętrznej górnej części, oraz z dolnym elementem stawowym, znajdującym się na powierzchni wewnętrznej dolnej części - dwa stawy o poziomych osiach obrotu wzajemnie do siebie prostopadłych, jak również prostopadłych do pionowej osi centralnej implantu. (Jako pionową oś centralną przyjęto w niniejszym opisie oś pionową przechodzącą przez środek masy implantów) Każdy z tych dwóch stawów składa się z górnego, względnie z dolnego elementu stawowego połączonego odpowiednio z górną lub z dolną częścią implantu, oraz z osi osadzonej w centralnym elemencie stawowym i współpracującej odpowiednio z panewką górnej i dolnej części implantu.

Implanty międzykręgowe są umieszczane, po uprzednim usunięciu uszkodzonego naturalnego krążka międzykręgowego lub jego uszkodzonego jądra galaretowatego, w przestrzeni międzykręgowej dwóch sąsiadujących trzonów kręgowych. Umożliwia to przywrócenie pierwotnej wysokości krążka międzykręgowego i pierwotnej odległości między sąsiadującymi trzonami kręgowymi, a więc - do stanu najbardziej zbliżonego do stanu naturalnego. Pacjent po dokonanej wymianie uszkodzonego naturalnego krążka międzykręgowego (czyli tak zwanego dysku) na implant międzykręgowy winien być zdolny do poruszania w sposób naturalny - sąsiadującymi trzonami kręgowymi, przy możliwie najmniejszych utrudnieniach, a zwłaszcza utrzymać zdolność ruchową przy nachylaniu i prostowaniu. Inaczej mówiąc, chodzi tu o zdolność zginania i wyprostowywania trzonów kręgowych oraz zginania bocznych trzonów kręgowych w granicach fizjologicznie określonych. Ścięgna i mięśnie wzdłuż kręgosłupa są na ogół, po osadzeniu implantu kręgowego, pozostawiane w stanie nienaruszonym, dzięki czemu dodatkowo stabilizują ruchy implantu, stanowiącego mechaniczną protezę krążka międzykręgowego.

Z niemieckiego opisu patentowego nr DE 3 529 761 C2 znana jest endoproteza dysku mię dzykręgowego, która w swym podstawowym rozwiązaniu konstrukcyjnym złożona jest z dwóch połączonych przegubowo symetrycznych płytek: górnej i dolnej, zaopatrzonych we wklęsłą powierzchnię środkową i w płaskie obrzeża oraz w znajdującą się między tymi płytkami część dystansową o środkowej dwustronnej wypukłości z płaskimi obrzeżami, stanowiącymi przestrzenne odwzorowanie negatywowe wklęsłości i płaskich obrzeży płytek. Ponadto zarówno płytka górna i płytka dolna, jak i osadzona między nimi część dystansowa są zaopatrzone na swych obrzeżach w wystające na zewnątrz ząbki, służące do zakotwienia poszczególnych elementów endoprotezy w kręgosłupie. Wypukłości części dystansowej, dopasowane ściśle do wklęsłości górnej i dolnej płytki, umożliwiają ruch obrotowy jej poszczególnych części wokół jej osi pionowej. W dalszych rozwiązaniach konstrukcyjnych obrzeże górnej i dolnej płytki protezy tworzy powierzchnię cylindryczną, zaś współpracujące ze sobą wypukłe i wklęsłe powierzchnie płytek górnej i dolnej oraz umieszczonej mię dzy nimi części dystansowej stanowią wycinki powierzchni kuli, dzięki czemu endoproteza ma postać stawu, umożliwiającego wzajemny obrót jej elementów zarówno w płaszczyźnie poziomej, jak i pionowej.

Opisana endoproteza krążka międzykręgowego ma jednak liczne niedogodności, a mianowicie:

- układ endoprotezy ma tylko jeden punkt zawieszenia, w związku z czym w przypadku zgięcia przednio-tylnego oraz bocznego występują trudności nakładania się obydwu odpowiadających im ruchów obrotowych, podczas gdy w naturalnym krążku międzykręgowym ruchy te są od siebie wzajemnie niezależne,

- w trakcie ruchu obrotowego, zwłaszcza w kierunku tylno-przednim, staw kręgowy jest poddany znacznym obciążeniom, co może powodować ból u pacjenta,

- siły tarcia, występujące w trakcie wzajemnego przesuwania się względem siebie powierzchni wypukłych i wklęsłych, zwiększają opory ruchu elementów stawu, a ponadto powodują wycieranie i zuż ycie ich powierzchni styku,

- endoproteza krążka międzykręgowego nie zapobiega dalszej degeneracji elementów ruchowych dotkniętych schorzeniem i wymaga leczenia oraz przywrócenia pierwotnej swobody ruchu tych elementów,

- wznowienie leczenia w przypadku nawrotu bólu wymaga usunię cia endoprotezy i usztywnienia elementów ruchowych, powodując u pacjenta ogromny stres,

PL 205 584 B1

- protezy krążka międzykręgowego mają najczęściej płaskie powierzchnie styku, ewentualnie uzupełniane ząbkami, i niepasujące do powierzchni sąsiednich trzonów kręgowych.

Z opisu patentowego Stanów Zjednoczonych AP nr US 2002/0052656 A1 znany jest dwuczęściowy, zrostowy implant kostny umieszczany w przestrzeni międzykręgowej i złożony z dwóch połączonych ze sobą przegubowo części, które mogą się względem siebie obracać wokół dwóch, wzajemnie prostopadłych osi. Ponadto łączna wysokość implantu może być regulowana przez osadzanie podkładek między tymi częściami. Niedogodnością tego rozwiązania jest bardzo skomplikowana konstrukcja implantu oraz trudności operacyjne związane z jego osadzeniem w przestrzeni międzykręgowej kręgosłupa.

Celem wynalazku jest opracowanie takiej konstrukcji implantu międzykręgowego z przegubowo połączonymi elementami, która wyeliminuje niedogodności implantów znanych ze stanu techniki, a w szczególności zapewni niezależne ruchy obrotowe jego elementów w przypadku równoczesnych ruchów pacjenta w kierunku przednio-tylnym i bocznym oraz zredukuje do minimum siły tarcia powstające w trakcie tych ruchów.

Cel ten został zrealizowany w implancie międzykręgowym z przegubowo połączonymi elementami stawów według wynalazku, który charakteryzuje się tym, że między osiami stawów a odpowiadającymi im panewkami są korzystnie umieszczone elementy toczne, zmniejszające tarcie wzajemnego ruchu obrotowego górnej części i dolnej części implantu międzykręgowego.

Centralny element stawowy implantu jest korzystnie wyposażony przynajmniej w jedną oś, współosiową względem poziomej osi obrotu, natomiast dolny element stawowy - przynajmniej w jedną panewkę, współpracującą z tą osią, tworząc z nią dolny staw implantu międzykręgowego.

Górny element stawowy jest korzystnie wyposażony przynajmniej w jedną oś, osadzoną w górnej części implantu międzykręgowego, natomiast centralny element stawowy - przynajmniej w jedną panewkę, współpracującą z tą osią, tworząc łącznie z nią górny staw implantu.

Elementy toczne, umieszczone między osiami a panewkami, stanowią korzystnie kulki.

Panewki w centralnym elemencie stawowym oraz panewki w dolnej części implantu międzykręgowego są korzystnie zaopatrzone w rowki, stanowiące prowadnice elementów tocznych, odpowiednio w kierunku poziomych osi wzajemnego obrotu części górnej i części dolnej implantu.

Oś osadzona w górnej części implantu międzykręgowego oraz oś osadzona w centralnym elemencie stawowym są korzystnie wyposażone w rowki do prowadzenia elementów tocznych w kierunku poziomych osi wzajemnego obrotu części górnej i części dolnej międzykręgowego implantu.

Rowki prowadzące są korzystnie równomiernie rozłożone wzdłuż obwodu osi oraz panewek w ich przekroju poprzecznym, przy czym kąt środkowy między osiami sąsiadujących ze sobą elementów tocznych w tym przekroju jest zawarty w granicach od 0° do 180°.

Implant według wynalazku jest korzystnie wyposażony w element blokujący, łączący i blokujący wzajemne położenie górnej części i dolnej części implantu w określonej od siebie wzajemnej odległości.

Element blokujący jest korzystnie zaopatrzony w występy, natomiast powierzchnie boczne, odpowiednio górnej części i dolnej części implantu międzykręgowego, są zaopatrzone w wycięcia współpracujące z tymi występami.

Wycięcia w bocznych powierzchniach, odpowiednio górnej części i dolnej części implantu, mają korzystnie kształt będący odwzorowaniem negatywowym kształtu występów elementu blokującego.

Występy elementu blokującego oraz wycięcia, odpowiednio górnej części i dolnej części implantu, mają korzystnie kształt jaskółczego ogona.

Element blokujący jest korzystnie wyposażony w śrubę blokującą, przełkniętą przez ten element i współ pracują c ą z gwintowanym otworem dolnej części implantu.

Zarówno część górna, jak i część dolna implantu są korzystnie zaopatrzone w dwa otwory do osadzenia w nich śrub kostnych, których wlot znajduje się na powierzchniach wewnętrznych tych części, a wylot na ich powierzchniach styku.

Osie otworów na śruby kostne tworzą korzystnie z pionową osią centralną implantu międzykręgowego kąt γ zawarty w zakresie od 20° do 65°

Osie otworów na śruby kostne są korzystnie nachylone pod kątem rozwartym do pionowej osi centralnej i pod niewielkim kątem ostrym do obydwu poziomych osi obrotu.

Otwory na śruby kostne mają korzystnie kształt stożka o niewielkim kącie zbieżności w kierunku powierzchni styku, odpowiednio części górnej i części dolnej implantu.

Otwory na śruby kostne w części górnej i w części dolnej implantu są korzystnie zaopatrzone w gwint wewnętrzny odpowiedni do gwintu zewnętrznego wkręcanych w nie śrub kostnych.

PL 205 584 B1

Badania zachowania się pacjentów, u których uszkodzony naturalny krążek międzykręgowy zastąpiono implantem międzykręgowym według wynalazku wykazały jego następujące zalety:

- ruchy obrotowe w kierunku przednio-tylnym i bocznym są od siebie cał kowicie niezależ ne,

- nie są przenoszone ruchy z trzonów krę gowych przylegają cych do implantu, dzi ę ki czemu zostały zniesione naciski na stawy licowe,

- zastosowanie elementów tocznych w przegubach implantu zredukowało do minimum siły tarcia w stawach, ułatwiając ruch między trzonami kręgowymi, zwłaszcza zginanie boczne oraz fleksję i ekspensję krę gosł upa.

Implant międzykręgowy z przegubowo połączonymi elementami stawów według wynalazku jest uwidoczniony w przykładowych rozwiązaniach konstrukcyjnych na rysunku, na którym: fig. 1 przedstawia implant z rozłożonymi elementami w widoku perspektywicznym; fig. 2 - ten sam implant po złożeniu jego części w widoku perspektywicznym; fig. 3 - implant według fig. 2 w przekroju poprzecznym płaszczyzną pionową, a fig. 4 - ten sam implant ze śrubami mocującymi go w kręgosłupie, w widoku perspektywicznym.

Implant międzykręgowy 1 według wynalazku, przedstawiony na fig. 1 i 2 składa się z następujących części: z części górnej 10, zaopatrzonej w górną powierzchnię styku 15, z części dolnej 20, zaopatrzonej w dolną powierzchnię styku 25, oraz z umieszczonego między tymi częściami centralnego elementu stawowego 32.

Górna część 10 implantu jest zaopatrzona w swej dolnej części w górny element stawowy 31, zaś jego część dolna 20 - w dolny element stawowy 33, które to elementy 31 i 33 tworzą wraz z centralnym elementem osiowym 32 dwa stawy: górny staw 38 i dolny staw 39, przy czym górny staw 38 ma oś obrotu 4, a dolny staw 39 - oś obrotu 3. Obydwie osie obrotu 3 i 4 są wzajemnie prostopadłe oraz prostopadłe do centralnej osi pionowej 2 implantu (fig. 2).

Dzięki zastosowaniu dwóch wzajemnie prostopadłych stawów: górnego 38 i dolnego 39, część górna 10 oraz część dolna 20 są wzajemnie połączone obrotowo, przy czym zakres ich wzajemnego obrotu wokół osi 3 wynosi od +10° do -6°, zaś zakres wzajemnego obrotu wokół osi 4 wynosi ±7°.

Zarówno górna powierzchnia styku 15 części górnej 10 implantu, jak i dolna powierzchnia styku 25 jego części dolnej 20 są prostopadłe do pionowej osi centralnej 2, przy czym powierzchnia styku 15 służy do układania na płytce podstawnej, a powierzchnia styku 25 na płytce pokrywnej przyległych trzonów kręgowych.

Dolny staw 39 implantu jest wyposażony w obustronnie osadzone w centralnym elemencie stawowym 32 dwie osie 36, osadzone w obustronnych panewkach 37 dolnego elementu stawowego 33, przy czym są one współosiowe względem poziomej osi 3 obrotu.

Górny staw 38 składa się z dwóch osi 34, współosiowych z poziomą osią obrotu 4, osadzonych w górnym elemencie stawowym 31 i współpracujących z panewkami 35 centralnego elementu stawowego 32.

Zarówno panewki 35 i 37, jak i osie 34, 36 są zaopatrzone w rowki 71 równoległe odpowiednio do osi 3 i 4 i równomiernie rozłożone na obwodzie przekroju tych panewek i osi. W rowkach 71 są osadzone elementy toczne 70, mające na przykład postać kulek.

Wystające na zewnątrz końce osi 34 i 36, mające postać kołków 90, współosiowych odpowiednio względem osi 3 i 4, wchodzą w prowadnice mające postać łukowych otworów 91 centralnego elementu stawowego 32, ograniczając kąt wzajemnego obrotu elementów stawowych 31, 32, 33, a ponadto łącząc razem wszystkie podstawowe części implantu międzykręgowego 1.

Wzajemny obrót obydwu części: górnej 10 i dolnej 20 implantu międzykręgowego 1 może być łatwo zablokowany za pomocą elementu blokującego 40. Element blokujący 40 stanowi płytkę zaopatrzoną obustronnie w występy 41, korzystnie w postaci jaskółczego ogona, które mogą być wsunięte w odpowiednie wycięcia 42, 43 w obydwu częściach: górnej 10 i dolnej 20 implantu w kierunku prostopadłym do jego pionowej osi centralnej 2. Wycięcia 42 i 43 są wykonane na bocznych powierzchniach 11, 21 jego obydwu części: górnej 10 i dolnej 20. Po osadzeniu występów 41 elementu blokującego 40 w wycięciach 42 i 43, jest on mocowany do części dolnej 20 implantu 1 za pomocą śruby 44, tworząc zarazem połączenie obydwu części: górnej 10 i dolnej 20 implantu 1.

Przykładowe rozwiązanie konstrukcyjne implantu międzykręgowego według wynalazku, przedstawione na fig. 3, tym różni się od wyżej opisanego rozwiązania przedstawionego na fig. 1 i 2, że jego obydwie części: górna 10 i dolna 20 są zaopatrzone dodatkowo w otwory 80 do osadzenia śrub kostnych 81, służących do przymocowania implantu do sąsiadujących z nim trzonów kręgowych. Kąt jaki tworzą osie 83 otworów 80 z pionową osią centralną 2 implantu jest oznaczony na rysunku literą γ.

PL 205 584 B1

Każdy z otworów 80 ma wlot na powierzchni bocznej 11, 21, odpowiednio części górnej 10 i dolnej 20 implantu 1, zaś wylot - na ich powierzchniach styku 15, 25. Ponadto otwory 80 mają korzystnie postać stożków o niewielkim kącie nachylenia w kierunku powierzchni styku 15 i 25, i są zaopatrzone w pogłębienia 82 do osadzenia w nich główek 84 śrub kostnych 81.

Międzykręgowy implant 1 według wynalazku, przedstawiony na fig. 4, różni się od przedstawionego powyżej tym, że osie podłużne 83 otworów 80 na śruby kostne 81 są odchylone od pionowej osi centralnej 2 w kierunkach obydwu osi poziomych 3 i 4.

Claims (17)

1. Implant międzykręgowy z przegubowo połączonymi elementami stawów, zwłaszcza sztuczny krążek międzykręgowy, osadzany między płytką podstawną a płytką pokrywową sąsiadujących z nim od góry i od dołu trzonów kręgowych, złożony z górnej części ograniczonej powierzchniami bocznymi, poprzecznymi powierzchniami bocznymi, górną powierzchnią styku i powierzchnią wewnętrzną, z części dolnej również ograniczonej: powierzchniami bocznymi, poprzecznymi powierzchniami bocznymi, dolną powierzchnią styku i powierzchnią wewnętrzną, a także z umieszczonego między tymi dwiema częściami: górną i dolną - centralnego elementu stawowego, tworzącego wraz z górnym elementem stawowym, znajdującym się na powierzchni wewnętrznej górnej części, oraz z dolnym elementem stawowym, znajdującym się na powierzchni wewnętrznej dolnej części - dwa stawy o poziomych osiach obrotu wzajemnie do siebie prostopadłych, jak również prostopadłych do pionowej osi centralnej implantu, przy czym każdy z tych dwóch stawów składa się z górnego, względnie z dolnego elementu stawowego połączonego odpowiednio z górną lub z dolną częścią implantu, oraz z osi osadzonej w centralnym elemencie stawowym i współpracującej odpowiednio z panewką górnej i dolnej części implantu, znamienny tym, że między osiami (34, 36) stawów (38, 39) a odpowiadającymi im panewkami (35, 37) są umieszczone elementy toczne (70), zmniejszające tarcie wzajemnego ruchu obrotowego części górnej (10) i części dolnej (20) implantu międzykręgowego (1).

2. Implant według zastrz. 1, znamienny tym, że centralny element stawowy (32) jest wyposażony przynajmniej w jedną oś (36), współosiową względem poziomej osi obrotu (3), natomiast dolny element stawowy (33) jest wyposażony przynajmniej w jedną panewkę (37), współpracującą z tą osią (36), tworząc z nią dolny staw (39) implantu międzykręgowego (1).

3. Implant według zastrz. 1, znamienny tym, że górny element stawowy (31) jest wyposażony przynajmniej w jedną oś (34), osadzoną w części górnej (10) implantu międzykręgowego (1), natomiast centralny element stawowy (32) jest wyposażony przynajmniej w jedną panewkę (35), współpracującą z tą osią (34), tworząc łącznie z nią górny staw (38).

4. Implant według zastrz. 1, znamienny tym, że elementy toczne (70), umieszczone między osiami (34 i 36) a panewkami (35 i 37), stanowią kulki.

5. Implant według zastrz. 1, znamienny tym, że panewki (35) w centralnym elemencie stawowym (32) oraz panewki (37) w części dolnej (20) implantu międzykręgowego (1) są zaopatrzone w rowki (71), stanowiące prowadnice elementów tocznych (70), odpowiednio w kierunku poziomych osi (3 i 4) wzajemnego obrotu części górnej (10) i części dolnej (20) implantu (1).

6. Implant według zastrz. 1, znamienny tym, że oś (34) osadzona w części górnej (10) implantu międzykręgowego (1) oraz oś (36) osadzona w centralnym elemencie stawowym (32) są wyposażone w rowki (71) do prowadzenia elementów tocznych (70) w kierunku poziomych osi (3 i 4) wzajemnego obrotu części górnej (10) i części dolnej (20) międzykręgowego implantu (1).

7. Implant według zastrz. 5 albo 6, znamienny tym, że rowki (71) są równomiernie rozłożone wzdłuż obwodu osi (34 i 36) oraz panewek (35 i 37) w ich przekroju poprzecznym, przy czym kąt środkowy między osiami sąsiadujących ze sobą elementów tocznych (70) w tym przekroju jest zawarty w granicach od 0° do 180°.

8. Implant według zastrz. 1, znamienny tym, że jest wyposażony w element blokujący (40), łączący i blokujący wzajemne położenie części górnej (10) i części dolnej (20) implantu (1) w określonej od siebie wzajemnej odległości.

9. Implant według zastrz. 8, znamienny tym, że jego element blokujący (40) jest zaopatrzony w występy (41), natomiast powierzchnie boczne (11 i 21), odpowiednio części górnej (10) i części dolnej (20) implantu międzykręgowego (1), są zaopatrzone w wycięcia (42, 43) współpracujące z tymi występami (41).

PL 205 584 B1

10. Implant według zastrz. 9, znamienny tym, że wycięcia (42 i 43) w bocznych powierzchniach (11,21), odpowiednio części górnej (10) i części dolnej (20) implantu (1), mają kształt będący odwzorowaniem negatywowym kształtu występów (41) elementu blokującego (40).

11. Implant według zastrz. 10, znamienny tym, że występy (41) elementu blokującego (40) oraz wycięcia (42 i 43), odpowiednio części górnej (10) i części dolnej (20) implantu międzykręgowego (1), mają kształt jaskółczego ogona.

12. Implant według zastrz. 8 albo 9, albo 10, albo 11, znamienny tym, że jego element blokujący jest wyposażony w śrubę blokującą (44), przetkniętą przez ten element i współpracującą z gwintowanym otworem części dolnej (20) implantu (1).

13. Implant według zastrz. 1, znamienny tym, że zarówno jego część górna (10), jak i część dolna (20) są zaopatrzone w dwa otwory do osadzenia w nich śrub kostnych (81), których wlot znajduje się na powierzchniach wewnętrznych (11, 21) tych części, a wylot na powierzchniach styku (15, 25).

14. Implant według zastrz. 13, znamienny tym, że osie (83) otworów (80) na śruby kostne (81) tworzą z pionową osią centralną (2) implantu międzykręgowego (1) kąt γ zawarty w zakresie od 20° do 65°

15. Implant według zastrz. 14, znamienny tym, że osie (83) otworów (80) na śruby kostne (81) są nachylone pod kątem rozwartym do pionowej osi centralnej (2) i pod niewielkim kątem ostrym do obydwu poziomych osi obrotu (3 i 4).

16. Implant według zastrz. 13, znamienny tym, że otwory (80) na śruby kostne (81) mają kształt stożka o niewielkim kącie zbieżności w kierunku powierzchni styku (15, 26), odpowiednio części górnej (10) i części dolnej (20) implantu (1).

17. Implant według zastrz. 14, znamienny tym, że otwory (80) na śruby kostne (81) w jego części górnej (10) i w części dolnej (20) są zaopatrzone w gwint wewnętrzny odpowiedni do gwintu zewnętrznego wkręcanych w nie śrub kostnych (81).