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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein künstliches Implantat, das im
Zwischenwirbelraum angeordnet werden soll, der nach dem Entfernen
einer beschädigten
Bandscheibe verbleibt. Genau gesagt, die Erfindung betrifft ein
Implantat, das die Arthrodese oder Fusion zwischen benachbarten
Wirbeln erleichtert, während ebenfalls
die normale Wirbelsäulenanatomie
auf dem speziellen Wirbelniveau aufrechterhalten oder wiederhergestellt
wird.
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Die
Anzahl der chirurgischen Wirbelsäuleneingriffe,
um die Ursachen gemeiner Rückenschmerzen
zu korrigieren, ist ständig
in den letzten mehreren Jahren angestiegen. Am meisten entsteht
gemeiner Rückenschmerz
durch eine Beschädigung
an der oder Defekte in der Bandscheibe zwischen benachbarten Wirbeln. Die
Bandscheibe kann gebrochen sein oder an einer Vielzahl von degenerativen
Zuständen
leiden, so daß in beiden
Fällen
die anatomische Funktion der Bandscheibe unterbrochen wird. Die
am meisten vorherrschende chirurgische Behandlung für diese
Arten von Zuständen
war das Vereinigen von zwei Wirbeln, die die beeinträchtigte
Bandscheibe umgeben. In den meisten Fällen wird die gesamte Bandscheibe
mittels einer Discectomieverfahrensweise entfernt, außer dem
Annulus. Da das beschädigte
Bandscheibenmaterial entfernt wurde, muß etwas innerhalb des intradiscalen
Zwischenraumes positioniert werden, anderenfalls kann der Zwischenraum
zusammenfallen, was zu einer Beschädigung der Nerven führt, die
sich längs
der Wirbelsäule
erstrecken.
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Um
zu verhindern, daß dieser
Bandscheibenzwischenraum zusammenfällt, und um die Wirbelsäule zu stabilisieren,
wird dieser intradiscale Zwischenraum mit Knochen oder einem Knochenersatzmaterial
gefüllt, um
die zwei benachbarten Wirbel miteinander zu vereinigen. Bei früheren Verfahrensweisen
wurde Knochenmaterial einfach zwischen den benachbarten Wirbeln
angeordnet, typischerweise in der posterioren Lage der Wirbel, und
die Wirbelsäule
wurde mittels einer Platte oder eines Stabes stabilisiert, die die
beeinträchtigten Wirbel überbrückt. Bei
dieser Verfahrensweise wurde, sobald die Fusion auftrat, die für die Aufrechterhaltung der
Stabilität
des Segmentes benutzten Kleinteile überflüssig. Außerdem waren die chirurgischen
Verfahrensweisen, die erforderlich sind, um einen Stab oder eine
Platte zur Stabilisierung des Niveaus während der Fusion zu implantieren,
häufig
langwierig und involviert.
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Es
wurde daher ermittelt, daß eine
optimalere Lösung
für die
Stabilisierung eines herausgeschnittenen Bandscheibenzwischenraumes
die Wirbel zwischen ihren entsprechenden Endplatten vereinigen soll,
am optimalsten ohne die Notwendigkeit einer anterioren oder posterioren
Verplattung. Es gab eine umfassende Anzahl von Versuchen zur Entwicklung
eines akzeptablen intradiscalen Implantates, das verwendet werden könnte, um
eine beschädigte
Bandscheibe zu ersetzen und dennoch die Stabilität des Bandscheibenzwischenraumes
zwischen benachbarten Wirbeln aufrechtzuerhalten, zumindestens bis
eine vollständige
Arthrodese bewirkt ist. Diese „Zwischenkörperfusionsteile" haben unterschiedliche
Formen angenommen. Beispielsweise nimmt eine der vorherrschendsten
Konstruktionen die Form eines zylindrischen Implantates an. Diese
Arten von Implantaten werden durch die Patente von Bagby, Nr. 4501269;
Brantigan, Nr. 4878915; Ray, Nr. 4961740 und 5055104; und Michelson,
Nr. 5015247 verkörpert.
Bei diesen zylindrischen Implantaten kann der Außenabschnitt des Zylinders
mit Gewinde versehen werden, um das Einsetzen des Zwischenkörperfusionsteils
zu erleichtern, wie es durch die Patente von Ray, Brantigan und
Michelson verkörpert
wird. Bei der Alternative werden einige der Fusionsimplantate so
konstruiert, daß sie
in den intradiscalen Zwischenraum und die Wirbelendplatten eingebaut
werden. Diese Arten von Teilen werden durch die Patente von Brantigan,
Nr. 4743256, 4834757 und 5192327 verkörpert.
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Bei
jedem der vorangehend aufgelisteten Patente ist der Querschnitt
des Implantates über
seine Länge
konstant und liegt typischerweise in der Form eines richtigen kreisförmigen Zylinders
vor. Andere Implantate wurden für
eine Zwischenkörperfusion
entwickelt, die nicht einen konstanten Querschnitt aufweisen. Beispielsweise
zeigt das Patent von McKenna, Nr. 4714469, ein halbkugelförmiges Implantat
mit länglichen
Vorsprüngen,
die in die Wirbelendplatte hineinragen. Das Patent von Kuntz, Nr.
4714469, zeigt eine kugelförmige
Prothese, die so konfiguriert ist, daß eine Reibungspassung zwischen
der Prothese und den benachbarten Wirbelkörpern optimiert wird. Schließlich liegt
das Implantat von Bagby, Nr. 4936848, in der Form einer Kugel vor, die
vorzugsweise zwischen den Zentren der benachbarten Wirbel positioniert
wird.
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Zwischenkörperfusionsteile
können
im allgemeinen in zwei grundlegende Kategorien unterteilt werden,
nämlich
Vollimplantate und Implantate, die so konstruiert sind, daß sie ein
Knocheneinwachsen gestatten. Solide Implantate werden durch die
U.S.Patente Nr. 4878915, 4743256, 4349921 und 4714469 verkörpert. Die restlichen
Patente, die vorangehend diskutiert wurden, umfassen einen gewissen
Aspekt, der gestattet, daß der
Knochen über
dem Implantat wächst.
Es wurde ermittelt, daß Teile,
die ein natürliches
Knocheneinwachsen begünstigen,
eine schnellere und stabile Arthrodese bewirken. Das im Patent von
Michelson abgebildete Teil ist für
diese Art von hohlem Implantat repräsentativ, das typischerweise
mit autologem Knochen vor dem Einsetzen in den intradiscalen Zwischenraum
gefüllt
wird. Dieses Implantat umfaßt
eine Vielzahl von kreisförmigen Öffnungen,
die mit dem hohlen Inneren des Implantates in Verbindung stehen,
wodurch ein Weg für
das Gewebewachstum zwischen den Wirbelendplatten und dem Knochen
oder dem Knochenersatzmaterial innerhalb des Implantates bereitgestellt
wird. Bei der Vorbereitung des intradiscalen Zwischenraumes werden
die benachbarten Endplatten vorzugsweise bis zum blutenden Knochen
reduziert, um dieses Gewebeeinwachsen zu erleichtern. Während der
Fusion hilft die vom Implantat nach Michelson bereitgestellte Metallkonstruktion dabei,
das Offensein und die Stabilität
des zu vereinigenden Bewegungssegmentes aufrechtzuerhalten. Außerdem,
sobald die Arthrodese auftritt, dient das Implantat selbst als eine
Art von Anker oder Gerüststruktur für die volle
Knochenmasse.
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Eine
Anzahl von Schwierigkeiten bleibt noch bei den vielen gegenwärtig verfügbaren Zwischenkörperfusionsteilen.
Während
erkannt wird, daß hohle
Implantate, die ein Knocheneinwachsen in den Knochen oder das Knochenersatzmaterial
innerhalb des Implantates gestatten, ein optimales Verfahren für das Bewirken
einer Fusion sind, zeigen die meisten der Teile nach dem bisherigen
Stand der Technik eine Schwierigkeit beim Bewirken dieser Fusion,
zumindestens ohne die Hilfe eines bestimmten zusätzlichen Stabilisierungsteils,
wie beispielsweise eines Stabes oder einer Platte. Außerdem sind
einige dieser Teile konstruktiv nicht stark genug, um die schweren
Belastungen und Biegemomente aufzunehmen, die bei den am häufigsten
vereinigten Wirbelniveaus zur Anwendung kommen, nämlich jenen
in der unteren Lendenwirbelsäule.
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Es
gibt eine Notwendigkeit zur Bereitstellung eines hohlen Zwischenkörperfusionsteils,
das die Knocheneinwachsfähigkeiten
optimiert, aber dennoch fest genug ist, um das Wirbelsäulensegment
zu stützen,
bis die Arthrodese auftritt. Es wurde von den gegenwärtigen Erfordern
ermittelt, daß Öffnungen
für das
Knocheneinwachsen eine bedeutende Rolle beim Vermeiden des Stress
Shielding des autologen Knochens spielen, der innerhalb des Implantates
eingeklemmt wird. Mit anderen Worten, wenn die Einwachsöffnungen
falsch bemessen oder konfiguriert sind, wird der autologe Knochen
nicht die Belastung ertragen, die typischerweise als notwendig für das Sichern
einer schnellen und vollständigen
Fusion befunden wird. In diesem Fall kann der Knochen, der innerhalb
des Implantates eingeklemmt wird, einfach ein Fasergewebe resorbieren
oder sich in dieses hinein entwickeln, eher als eine Knochenfusionsmasse,
was zu einer im allgemeinen instabilen Konstruktion führt. Andererseits
dürfen
die Knocheneinwachsöffnungen
nicht so umfassend sein, daß der
Käfig eine
unzureichende Stützfläche liefert,
um ein Absacken in die benachbarten Wirbel zu vermeiden.
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Die
Verwendung von Knochentransplatatmaterialien bei früheren Metallkäfigfusionsteilen
brachte mehrere Nachteile mit sich. Autogenes Transplantat ist unerwünscht, weil
die vorhandenen Gefüge
nicht eine ausreichende Menge an Transplantatmaterial liefern können. Die
zusätzliche
Chirurgie, um das autogene Transplantat herauszuziehen, erhöht ebenfalls
das Risiko einer Infektion und kann die Gefügeintegrität am Donorplatz verringern.
Außerdem
beklagen sich viele Patienten über
bedeutende Schmerzen über
mehrere Jahre nach der Donorchirurgie. Obgleich die Lieferung von
allogenem Transplantatmaterial nicht so begrenzt ist, ist das allogene
Transplantat ebenfalls wegen des Risikos einer Krankheitsübertragung
und der Immunreaktionen nachteilig. Außerdem weist der allogene Knochen
nicht das osteogene Potential des autogenen Knochen auf und wird
sich daher langsamer und weniger umfassend einverleiben.
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Diese
Nachteile führten
zur Untersuchung von bioaktiven Substanzen, die die komplizierte
Kaskade von Zellvorgängen
der Knochenreparatur regulieren. Derartige Substanzen umfassen knochenmorphogenetische
Proteine für
eine Verwendung als alternative oder adjunktive Transplantatmaterialien.
Knochenmorphogenetische Proteine (BMPs), eine Klasse von osteoinduktiven
Faktoren aus Knochengewebeschicht, sind in der Lage, eine Knochenbildung
hervorzurufen, wenn sie in einer Bruch- oder chirurgischen Knochenstelle
implantiert werden. Rekombinant hergestelltes menschliches knochenmorphogenetisches
Protein-2 (rhBMP-2) zeigte sich bei mehreren Tiermodellen als wirksam
betreffs der Regenerierung des Knochens bei Skelettmängeln. Die
Verwendung von derartigen Proteinen führte zu einer Notwendigkeit
von geeigneten Trägern
und Fusionsteilkonstruktionen. Beispiele für derartige Teile werden im
DE-A-44 03 509 beschrieben, das Verfahren zur Herstellung von porösen Körpern aus
Metall oder keramischen Materialien offenbart. Die Teile sind für eine Verwendung
als Knochenersatzmaterialien bei beispielsweise der Wirbelchirurgie
gedacht. Es wird vorgeschlagen, daß knochenmorphogenetisches
Protein in das Teil einverleibt werden kann, um das Wachstum des Knochenmaterials
zu begünstigen.
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Als
Reaktion auf die Forderungen, die mittels der bisherigen Teile noch
ungelöst
blieben, zieht die vorliegende Erfindung ein Fusionsteil für das Erleichtern
der Arthrodese in einem Bandscheibenzwischenraum zwischen benachbarten
Wirbeln in Betracht, das aufweist: einen Körper, der einen Metallkörper aufweist,
der aus einem porösen
biokompatiblen Knocheneinwachsmaterial, das miteinander verbundene
kontinuierliche Poren aufweist, mit einem osteogenen Material innerhalb
der Poren des Knocheneinwachsmaterials besteht, wobei das osteogene
Material ein knochenmorphogenetisches Protein umfaßt; dadurch
gekennzeichnet, daß der
Körper
eine Außenfläche aufweist,
die Außengewindegänge für einen
Eingriff in benachbarte Wirbel definiert. Das mit Gewinde versehene Zwischenkörperfusionsteil
ist so konfiguriert, daß die
normale Winkelbeziehung zwischen benachbarten Wirbeln wiederhergestellt
wird. Speziell umfaßt
das Teil einen länglichen
Körper, der
längs im
wesentlichen seiner gesamten Länge
kegelförmig
ist, wobei er einen Außendurchmesser
aufweist, der größer ist
als der Zwischenraum zwischen den benachbarten Wirbeln. Der Körper umfaßt eine
Außenfläche mit
entgegengesetzten kegelförmigen
zylindrischen Abschnitten und ein Paar entgegengesetzte flache kegelförmige Seitenflächen zwischen
den zylindrischen Abschnitten. Daher liefert das Fusionsteil bei
einer Stirnseitenansicht das Aussehen eines zylindrischen Körpers, bei
dem die Seiten des Körpers
längs einer
Sehne des Außendurchmessers
des Körpers
abgeflacht sind. Die zylindrischen Abschnitte sind für ein kontrolliertes
Einsetzen und einen Eingriff in die Endplatten der benachbarten
Wirbel mit Gewinde versehen.
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In
einem weiteren Aspekt der Erfindung ist die Außenfläche längs ihrer Länge unter einem Winkel kegelförmig, der
bei einer Ausführung
der normalen lordotischen Krümmung
der unteren Lendenwirbel entspricht.
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Das
Implantat kann voll sein. In dem Fall wird das Knocheneinwachsen
durch Bilden des vollen kegelförmigen
Implantates aus einem porösen
hochfesten Material bewirkt, das ein Knocheneinwachsen in die miteinander
verbundenen Poren gestattet, während
ausreichend Material für
eine Gefügestabilität in situ
zurückgehalten
wird. Bei einer bevorzugten Ausführung
ist das Material ein poröses
Tantal-Verbundmaterial.
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In
einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Zwischenkörperfusionsteil
mit einem osteogenen Material bereitgestellt, um die Fusion zu optimieren.
Das osteogene Material weist ein osteoinduktives Protein in einem
geeigneten Träger
auf.
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Bei
einer noch weiteren Ausführung
weist das Zwischenkörperfusionsteil
ein poröses
hochfestes Material auf, das ein Knocheneinwachsen in miteinander
verbundene Poren gestattet. Bei einer bevorzugten Ausführung ist
das Material mit einem osteoinduktiven Material beschichtet.
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Es
zeigen:
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1 eine
Seitenansicht in der Sagittalebene eines Fusionsteils nach dem bisherigen
Stand der Technik;
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2 eine
vergrößerte perspektivische
Darstellung eines Zwischenkörperfusionsteils,
das nicht mit der vorliegenden Erfindung in Übereinstimmung ist, sich aber
eine Anzahl von allgemeinen Gefügemerkmalen mit
dem Teil der vorliegenden Erfindung teilt;
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3 eine
Seitenschnittdarstellung des in 2 gezeigten
Zwischenkörperfusionsteils,
längs der
Linie 3-3, in der Richtung der Pfeile betrachtet;
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4 eine
Stirnseitenansicht vom anterioren Ende des in 2 gezeigten
Zwischenkörperfusionsteils;
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5 eine
Draufsicht des in 2 gezeigten Zwischenkörperfusionsteils;
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6 eine
A-P-Seitenansicht von der anterioren Lage der Wirbelsäule, die
zwei Zwischenkörperfusionsteile
nach Patentanspruch 2 zeigt, die innerhalb des Zwischenkörperraumes
zwischen L4 und L5 implantiert sind;
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7 eine
Sagittalebenenansicht des Zwischenkörperfusionsteils, das zwischen
L4 und L5 implantiert ist, die in 6 gezeigt
werden;
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8 eine
perspektivische Darstellung einer alternativen Ausführung des
in 2 gezeigten Zwischenkörperfusionsteils;
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8A eine
perspektivische Darstellung einer Ausführung eines kegelförmigen Zwischenkörperfusionsteils
entsprechend der vorliegenden Erfindung;
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9 eine
Draufsicht eines Implantattreibers, der nicht einen Aspekt der vorliegenden
Erfindung bildet, der benutzt werden kann, um ein Teil in Übereinstimmung
mit der vorliegenden Erfindung zu implantieren;
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10 eine
vergrößerte perspektivische
Darstellung des Endes des Implantattreibers, der um ein Zwischenkörperfusionsteil
in Eingriff gebracht wird, wie es in 2 abgebildet
wird;
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11 eine
vergrößerte Teilseitenschnittdarstellung,
die den Implantattreiber zeigt, der mit dem Zwischenkörperfusionsteil
in Eingriff kommt, wie in 10 gezeigt
wird;
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12 eine
vergrößerte Teilseitenschnittdarstellung,
die einen Implantattreiber einer alternativen Ausführung zeigt,
der für
einen Eingriff mit dem Zwischenkörperfusionsteil 10 ausgelegt
ist;
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13(a) bis 13(d) vier
Schritte eines Verfahren zum Implantieren eines Zwischenkörperfusionsteils
in Übereinstimmung
mit der vorliegenden Erfindung, wobei das gezeigte Verfahren das
Teil aus 2 verwendet;
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14(a) bis 14(d) Schritte
eines alternativen Verfahren zum Implantieren eines Zwischenkörperfusionsteils
in Übereinstimmung
mit der vorliegenden Erfindung, wobei das gezeigte Verfahren das
Teil aus 2 verwendet;
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15 eine
vergrößerte perspektivische
Darstellung eines Zwischenkörperfusionsteils,
das nicht mit der vorliegenden Erfindung in Übereinstimmung ist, mit einem
osteogenen Material im hohlen Inneren, das sich eine Anzahl von
allgemeinen Gefügemerkmalen
mit dem Teil der vorliegenden Erfindung teilt;
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16 eine
Endansicht des in 15 gezeigten Zwischenkörperfusionsteils;
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17 eine
perspektivische Darstellung einer Kappe für eine Verwendung bei einem
Teil entsprechend der Erfindung;
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18 eine
perspektivische Seitenansicht eines Fusionsteils, das nicht mit
der vorliegenden Erfindung in Übereinstimmung
ist, mit der in 17 abgebildeten Kappe;
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19 eine
Ansicht eines Kappenhandhabewerkzeuges, das nicht Teil der vorliegenden
Erfindung ist, das bei der Kappe aus 17 zur
Anwendung gebracht werden kann;
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20 eine
Seitenansicht des in 19 abgebildeten Werkzeuges;
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21 eine
vergrößerte Darstellung
eines Abschnittes des Werkzeuges aus 19;
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22 eine
Ansicht des Werkzeuges aus 19, das
mit einer Kappe in Eingriff gebracht wird;
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23 eine
Seitenansicht des Werkzeuges aus 19 in
einer zurückgezogenen
Position;
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24 eine
Seitenansicht des Werkzeuges aus 19 in
einer ausgezogenen Position;
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25 eine
Teilschnittdarstellung des Werkzeuges aus 19.
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Für den Zweck
des Förderns
des Verständnisses
für die
Prinzipien der Erfindung beziehen wir uns jetzt auf die in den Zeichnungen
veranschaulichten Ausführungen,
und es wird eine spezifische Sprache zur Anwendung gebracht, um
die gleichen zu beschreiben. Es wird dennoch verstanden werden,
daß dadurch
keine Begrenzung des Bereiches der Erfindung beabsichtigt ist, wie
beispielsweise Veränderungen
und weitere Abwandlungen beim veranschaulichten Teil, und derartige
weitere Anwendungen der Prinzipien der Erfindung, wie sie hierin
veranschaulicht werden, die in Betracht gezogen werden, als wenn
sie normalerweise einem Fachmann auf dem Gebiet einfallen würden, das
die Erfindung betrifft.
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Ein
Zwischenkörperfusionsteil 10,
das nicht mit der vorliegenden Erfindung in Übereinstimmung ist, wird in 2 bis 5 gezeigt.
Das Teil wird durch einen vollen konischen tragenden Körper 11 gebildet,
der vorzugsweise aus einem biokompatiblen oder inerten Material
gebildet wird. Beispielsweise kann der Körper 11 aus nichtrostendem
Stahl medizinischer Güteklasse
oder Titan oder einem anderen geeigneten Material mit angemessenen
Festigkeitseigenschaften hergestellt werden, wie es hierin dargelegt
wird. Das Teil kann ebenfalls aus einem biokompatiblen porösen Material
bestehen, wie beispielsweise einem porösen Tantal-Verbundmaterial,
das von der Implex Corp. bereitgestellt wird. Für Bezugszwecke weist das Teil 10 ein
anteriores Ende 12 und ein posteriores Ende 13 auf,
was der anatomischen Position des Teils 10 entspricht,
wenn es im intradiscalen Zwischenraum implantiert wird. Der konische
Körper 11 definiert
eine Kammer oder ein hohles Inneres 15, die durch eine
Körperwand 16 begrenzt
und am posterioren Ende 13 durch eine Stirnwand 17 verschlossen
wird (siehe 3). Das hohle Innere 15 des
Teils 10 ist so konfiguriert, daß es einen autogenen Transplantatknochen
oder ein Knochenersatzmaterial aufnimmt, die so ausgeführt sind,
das eine volle Fusion zwischen benachbarten Wirbeln und über dem
intradiscalen Zwischenraum begünstigt
wird.
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Das
Zwischenkörperfusionsteil 10 ist
ein mit Gewinde versehenes Teil, das so konfiguriert ist, daß es in
die Endplatten der benachbarten Wirbel eingeschraubt wird. Der kegelförmige Körper 11 definiert
eine Reihe von ausgesetzten Außengewindegängen 18 und
einen vollständigen
Gewindegang 19 am vorderen Ende des Implantates. Der vollständige Gewindegang 19 dient
als ein „Start"-Gewindegang für das Schrauben
des Implantates in die Wirbelendplatten im intradiscalen Zwischenraum.
Die Gewindegänge 18 und 19 können mehrere
Formen annehmen, die im Fachgebiet für einen Eingriff in den Wirbelknochen
bekannt sind. Beispielsweise können
die Gewindegänge
einen dreieckigen Querschnitt oder einen abgeflachten dreieckigen
Querschnitt aufweisen. Vorzugsweise weisen die Gewindegänge eine
Höhe von
1,0 mm (0,039 in.) auf, um einen angemessenen Halt im Wirbelknochen
zu bewirken, so daß das
Fusionsteil 10 nicht aus dem intradiscalen Zwischenraum
durch starke Belastungen herausgetrieben wird, die die Wirbelsäule erfährt. Die
Gewindesteigung bei bestimmten spezifischen Ausführungen kann 2,3 mm (0,091
in.) oder 3,0 mm (0,118 in.) betragen, in Abhängigkeit von dem Wirbelniveau,
auf dem das Teil 10 implantiert werden soll, und dem Umfang
des Gewindeeingriffes betragen, der erforderlich ist, um das Implantat
in Position zu halten.
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Der
konische Körper 11 und
insbesondere die Körperwand 16 umfaßt parallele
abgeflachte Seitenwände 22,
wie am deutlichsten in 4 gezeigt wird. Die Seitenwände sind
vorzugsweise flach, um das Einsetzen des Fusionsteils zwischen den
Endplatten der benachbarten Wirbel zu erleichtern, und um eine Fläche dazwischen
für die
Knochenfusion bereitzustellen. Die abgeflachten Seitenwände erstrecken
sich vom anterioren Ende 12 des Teils bis zu den vollständigen Gewindegängen 19 am
posterioren Ende 13. Daher zeigt das Teil 10 mit
den abgeflachten Seitenwänden 22 das
Aussehen eines unvollständigen
Kreises in seiner Stirnseitenansicht, bei dem die Seiten mitten
durch eine Sehne des Kreises weggeschnitten sind. Bei einem spezifischen
Beispiel weist das Zwischenkörperfusionsteil 10 einen
Durchmesser an seinem anterioren Ende von 16,0 mm (0,630 in.) auf.
Bei dieser spezifischen Ausführung
werden die abgeflachten Seitenwände 22 längs paralleler
Sehnenlinien annähernd
12,0 mm (0,472 in.) auseinander gebildet, so daß der entfernte Bogenabschnitt
des Kreises annähernd
90° auf
jeder Seite des Teils abgrenzt. Weitere Vorzüge und Vorteile, die durch die
abgeflachten Seitenwände 22 des
Fusionsteils 10 bereitgestellt werden, werden hierin detaillierter
beschrieben.
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Um
die Fusion zu begünstigen,
können
die Teile mit Öffnungen
versehen sein, die durch die Körperwand 16 definiert
werden. Das in 2 bis 5 abgebildete
Teil 10 umfaßt
zwei Arten von Körperwandöffnungen,
Gefäßbildungsöffnungen 24, 25 und
Knocheneinwachsschlitze 27, wie nachfolgend beschrieben
wird.
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Der
konische Körper 11 des
Teils 10 umfaßt
ein Paar Gefäßbildungsöffnungen 24 und 25,
die durch jede der abgeflachten Seitenwände 22 definiert werden.
Diese Öffnungen 24 und 25 sind
so ausgeführt,
daß sie
in einer seitlichen Richtung ausgerichtet sind oder zur Sagittalebene
hin liegen, wenn das Fusionsteil innerhalb des intradiscalen Zwischenraumes
implantiert wird. Die Öffnungen
sind dazu da, daß sie
einen Durchgang für
die Gefäßbildung
bereitstellen, zu der es zwischen dem Knochenimplantatmaterial innerhalb
des hohlen Inneren 15 und dem umgebenden Gewebe kommt.
Außerdem
kann ein gewisses Knocheneinwachsen ebenfall durch diese Öffnungen
erfolgen. Die Öffnungen 24 und 25 wurden
so bemessen, daß sie
einen optimalen Durchgang für
das Auftreten der Gefäßbildung
bereitstellen, während
noch ein bedeutendes Maß an Gefüge im konischen
Körper 11 beibehalten
wird, um die hohen axialen Belastungen aufzunehmen, die über den
intradiscalen Zwischenraum zwischen benachbarten Wirbeln verlaufen.
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Der
konische Körper 11 definiert
ebenfalls entgegengesetzte Knocheneinwachsschlitze 27,
von denen ein jeder unter 90° zu
den abgeflachten Seitenwänden 22 ausgerichtet
ist. Vorzugsweise sind diese Schlitze 27 direkt benachbart
den Wirbelendplatten, wenn das Teil 10 implantiert wird.
Genauer gesagt, während
die Gewindegänge 18 und 19 des
Teils in die Wirbelendplatten geschraubt werden, wird sich der Wirbelknochen teilweise
in die Schlitze 27 hinein erstrecken, um Knochenimplantatmaterial
zu berühren,
das innerhalb des hohlen Inneren 15 des Teils 10 enthalten
ist. Wie deutlicher in 5 gezeigt wird, sind die Knocheneinwachsschlitze 27 so
konfiguriert, daß sie
eine maximale Öffnung
für das
Knocheneinwachsen bereitstellen, um eine vollständige Arthrodese und eine volle
Fusion zu sichern. Vorzugsweise weisen die Schlitze eine seitliche
Breite auf, die sich der wirksamen Breite der mit Gewinde versehenen
Abschnitte des Körpers
nähert.
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Kleinere Öffnungen
können
zu einer Pseudoarthrose und zur Bildung von Fasergewebe führen. Da
die Knocheneinwachsschlitze 27 der vorliegenden Erfindung
direkt zu den Wirbeln hin liegen, befinden sie sich nicht in einem
Abschnitt des Teils, der hohe Belastungen tragen muß. Statt
dessen werden die abgeschrägten Seitenwände 22 den
größten Teil
der Belastung tragen, der zwischen den Wirbelendplatten durch die
ausgesetzten Gewindegänge 18 und über den
intradiscalen Zwischenraum verläuft.
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Bei
einem weiteren charakteristischen Merkmal kann das anteriore Ende 12 der
Körperwand 16 ein Paar
diametral gegenüberliegende
Kerben 29 definieren, die so konfiguriert sind, daß sie mit
einem Implantattreiberwerkzeug in Eingriff kommen, wie es hierin
beschrieben wird. Außerdem
kann die Stirnwand 17 am posterioren Ende 13 des
Implantates mit einem Werkzeugeingriffsmerkmal (nicht gezeigt) versehen
sein. Beispielsweise kann eine sechseckige Aussparung vorhanden
sein, um ein sechseckiges Treiberwerkzeug aufzunehmen, wie es hierin
weiter beschrieben wird.
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Bei
einem bedeutenden charakteristischen Merkmal des Zwischenkörperfusionsteils
umfaßt
der Körper 11 eine
kegelförmige
oder konische Form. Mit anderen Worten, der Außendurchmesser des Teils an
seinem anterioren Ende 12 ist größer als der Außendurchmesser
am posterioren Ende 13. Wie in 3 dargestellt
wird, verjüngt
sich die Körperwand 16 unter
einem Winkel A um die Mittellinie CL des Teils 10. Die
Kegeligkeit der Körperwand 16 ist
so angepaßt,
daß der
normale relative Winkel zwischen benachbarten Wirbeln wiederhergestellt
wird. Beispielsweise ist der Winkel A im Lendenbereich so angepaßt, daß der normale
lordotische Winkel und die Krümmung
der Wirbelsäule
in jenem Bereich wiederhergestellt werden. Bei einem spezifischen
Beispiel beträgt
der Winkel A 8,794°.
Es wird verstanden, daß das
Implantat nichtkegelförmige Abschnitte
aufweisen kann, vorausgesetzt, daß die Abschnitte nicht anderweitig
die Funktion des kegelförmigen
Körpers
stören.
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Der
Kegelwinkel A des Implantates, verbunden mit dem Außendurchmesser
am anterioren und posterioren Ende des Fusionsteils 10,
definiert den Grad des winkeligen Spreizens, der zwischen den benachbarten
Wirbeln auftreten wird, während
das Implantat in Position angeordnet oder eingeschraubt wird. Dieses
charakteristische Merkmal wird deutlicher in 6 und 7 dargestellt,
bei denen eine bevorzugte Konstruktion gezeigt wird, die ein Paar
Fusionsteile 10 verwendet. Bei der abgebildeten Konstruktion
werden die Teile 10 zwischen den unteren Lendenwirbeln
L4 und L5 angeordnet, wobei die Gewindegänge 18 und 19 in
die Endplatten E der zwei Wirbel eingeschraubt werden. Wie in 7 gezeigt
wird, während
das Teil 10 in die Endplatten E eingeschraubt wird, bewegt
es sich in der Richtung des Pfeiles I in Richtung der Drehachse
P des Wirbelniveaus nach vorn. Die Drehachse P ist nominell der
Mittelpunkt der relativen Drehung zwischen den benachbarten Wirbeln
des Bewegungssegmentes. Während
das kegelförmige
Fusionsteil 10 weiter in der Richtung des Pfeiles I zur
Drehachse P hin angetrieben wird, werden die benachbarten Wirbel
L4 und L5 winkelig in der Richtung der Pfeile S gespreizt. Die Tiefe
des Einsetzens des Fusionsteils 10 wird den endgültigen lordotischen
Winkel L bestimmen, der zwischen den zwei Wirbeln bewirkt wird.
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Bei
den spezifischen Ausführungen
des Implantates 10 können
der Außendurchmesser
oder der Gewindespitzendurchmesser am anterioren Ende 12 bei
16, 18 oder 20 mm liegen, und die Gesamtlänge des Teils bei 26 mm. Die
Bemessung des Teils wird durch das Wirbelniveau, in das das Teil
implantiert wird, und den Grad des Winkels bestimmt, der entwickelt
werden muß.
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Das
Teil 10 kann so bemessen werden, daß zwei derartige zylindrische
Körper 11 in
einen einzelnen Bandscheibenzwischenraum implantiert werden können, wie
in 6 gezeigt wird. Das gestattet die Anordnung von
zusätzlichem
Knochentransplantatmaterial zwischen den und um die Teile 10 in
situ. Dieser Aspekt begünstigt
außerdem
die Fusion über
den intradiscalen Zwischenraum und dient ebenfalls dazu, die Teile
zwischen den benachbarten Wirbeln fester zu verankern, um ein Ausstoßen infolge
der hohen axialen Belastungen auf dem betreffenden Wirbelniveau
zu verhindern.
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Bei
einer spezifischen Ausführung
des Zwischenkörperfusionsteils 10 ist
die Gefäßbildungsöffnung 24 im
allgemeinen in der Form rechteckig mit Abmessungen von 6,0 nun (0,236
in.) mal 7,0 mm (0,276 in.). Gleichermaßen ist die Gefäßbildungsöffnung 25 rechteckig
mit Abmessungen von 4,0 mm (0,157 in.) mal 5,0 mm (0,197 in.). Natürlich ist
diese Öffnung
kleiner, weil sie am schmalsten posterioren Ende 13 des
Teils 10 angeordnet ist. Die Knocheneinwachsschlitze 27 zeigen
ebenfalls eine rechteckige Form mit einer Längsabmessung von 20,0 mm (0,787
in.) und einer Breite von 6,0 mm (0,236 in.). Es wurde ermittelt,
daß diese
Abmessungen der Gefäßbildungsöffnungen 24, 25 und
der Schlitze 27 ein optimales Knocheneinwachsen und Gefäßbildung
liefern. Außerdem
sind diese Öffnungen
nicht so groß,
daß sie
die Gefügeintegrität des Teils
gefährden,
oder daß sie
gestatten, daß das
innerhalb des hohlen Inneren 15 enthaltene Knochentransplantatmaterial
während
der Implantation leicht ausgestoßen wird.
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Wie
in 7 gesehen werden kann, wenn das Teil in Position
zwischen den Wirbeln L4 und L5 ist, liegen die Gefäßbildungsöffnungen 24 und 25 zur
Seite hin, um das stark mit Gefäßen versehene
Gewebe zu berühren,
das die Wirbel umgibt. Außerdem,
wie in 6 gesehen werden kann, sind die Knocheneinwachsschlitze 27 axial
so ausgerichtet, daß sie
die Wirbelendplatten E berühren.
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Bei
einer alternativen Ausführung
des Teils, das in 8 gezeigt wird, wird ein Zwischenkörperfusionsteil 30 aus
einem konischen tragenden Körper 31 gebildet.
Die Körperwand 34 definiert
eine Kammer oder ein hohles Inneres 33 wie beim Fusionsteil 10 der
vorhergehenden Ausführung.
Bei dieser Ausführung
schließt die
abgeflachte Seitenwand 38 jedoch nicht irgendwelche Gefäßbildungsöffnungen
ein. Außerdem
sind die Knocheneinwachsschlitze 39 auf den entgegengesetzten
Seiten des Teils 30 kleiner. Das bedeutet, daß sich die
ausgesetzten Gewindegänge 36 auf
der Außenseite
des Teils 30 über
eine größere Länge um das
Implantat erstrecken. Eine derartige Konstruktion könnte genutzt
werden, wenn ein poröses
Material (beispielsweise ein poröses
Tantal-Verbundmaterial) verwendet würde, um eine zusätzliche
Oberfläche
für das
Gewebeeinwachsen und die Verankerung am benachbarten Knochen zu
bewirken, oder wenn ein das Knochenwachstum begünstigende Protein verwendet
würde,
um die Fusionsgeschwindigkeit zu erhöhen. Dieses Zwischenkörperfusionsteil 30 der
in 8 gezeigten Ausführung kann ebenfalls eine Anwendung
auf bestimmten Wirbelniveaus zeigen, wo die Gefahr des Ausstoßens des
Teils am größten ist.
Folglich wird der Umfang des Gewindekontaktes vergrößert, um
ein derartiges Ausstoßen
zu verhindern. Vor dein Einsetzen wird das hohle Innere 15 des
Fusionsteils 10 vollständig
mit Knochen oder Ersatzmaterial gefüllt, um dieses vorherige Füllen zu
erleichtern.
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Bei
einer Ausführung
eines Teils entsprechend der vorliegenden Erfindung, bei der ein
poröses
Material verwendet wird, behält
das Zwischenkörperfusionsteil 110 aus 8A die
kegelförmige
Konfiguration der vorangehenden Ausführungen bei, ist aber voll
anstelle hohl. Das Teil 110 weist einen kegelförmigen tragenden
Körper 111 mit
einem größeren Außendurchmesser
an seinem anterioren Ende 112 als an seinem posterioren
Ende 113 auf. Der gesamte Körper 111 ist voll,
wobei eine geschlossene Fläche,
wie beispielsweise die Fläche 115,
an beiden Enden des Implantates belassen wird. Das Teil umfaßt die ausgesetzten
Gewindegänge 118,
Startgewindegänge 119 und
abgeflachten Seitenwände 122 der
früheren
Ausführungen.
Ein Antriebswerkzeugschlitz 129 kann ebenfalls in der Endfläche 115 definiert
werden. Alternativ können
die Startgewindegänge 119 eliminiert
werden, wobei ein gewindeloser zylindrischer Abschnitt am posterioren
Ende des Implantates verbleibt. Gleichermaßen nimmt der Antriebswerkzeugschlitz 129 viele
Konfigurationen in Abhängigkeit
von der Konstruktion des Werkzeuges an, das verwendet wird, um das
Teil 110 in den intradiscalen Zwischenraum einzusetzen.
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Die
Vorzüge
der Ausführung
des in 8A gezeigten Fusionsteils werden
besonders durch die Verwendung eines porösen hochfesten Materials erkannt,
um den vollen Körper 111 zu
bilden. Bei der bevorzugten Ausführung
ist dieses Material ein poröses
Tantal-Kohlenstoff-Verbundmaterial, das von der Implex Corp. unter
dem Markennamen HEDROCEL® auf den Markt gebracht
und im U.S.Patent Nr. 5282861 von Kaplan beschrieben wird, wobei
die Beschreibung hierin zur Bezugnahme eingeschlossen ist. Infolge
der Beschaffenheit des HEDROCEL®-Materials
umfaßt
die gesamte Außenfläche des
vollen Körpers 111 Poren 130,
die durchgängig
im Körper
miteinander verbunden sind. Das Substrat aus HEDROCEL® Kohlenstoff-Tantal-Verbundmaterial
ist ein Skelett aus glasartigem Kohlenstoff oder ein netzartiger,
offenzelliger Kohlenstoffschaumstoff, das ein Netz von miteinander
verbundenen Poren definiert. Das Substrat wird mit aufgedampfter,
dünner Folie
aus einem metallischen Material infiltriert. Das metallische Material
ist vorzugsweise ein Übergangsmetall der
Gruppe VB, wie beispielsweise Tantal, Niob oder deren Legierungen.
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HEDROCEL® wird
bevorzugt, weil es die Vorteile von sowohl Metall- als auch keramischen
Implantaten ohne die entsprechenden Nachteile liefert. HEDROCEL® ist
für das
Zwischenkörperfusionsteil
der vorliegenden Erfindung gut geeignet, weil es das Gefüge des Knochens
nachahmt und einen Elastizitätsmodul
aufweist, der sich dem des menschlichen Knochens nähert. Die
miteinander verbundene Porosität
unterstützt
das Knocheneinwachsen und eliminiert geschlossene Enden, die die
Gefäßbildung
des Knochens begrenzen. Die infiltrierte Metallfolie liefert eine
Festigkeit und Steifigkeit ohne eine bedeutende Gewichtszunahme.
Ein HEDROCEL®-Implantat
ist ausreichend fest, um den Zwischenwirbelraum und die normale
Krümmung
der Wirbelsäule
beim instrumentierten Bewegungssegment beizubehalten. Gleichzeitig
wird das Stress Shielding vermieden. Dieses Verbundmaterial ist
ebenfalls vorteilhaft, weil es die Notwendigkeit von allogenen Transplantaten
oder autogenen Transplantaten eliminiert.
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Ein
weiterer Vorteil dieses Materials ist, daß es nicht der Resorption unterliegt.
Das verhindert einen frühzeitigen
Abbau, der die Knochenregenerierung hemmen kann. Ein nicht resorbierbares
Implantat ist ebenfalls nützlich,
wo ein vollständiges
Knocheneinwachsen nicht erreicht werden kann. Die Nachteile der
dauerhaften nicht resorbierbaren Implantate werden jedoch wegen
der ausgezeichneten Biokompatibilität und Osteoleitfähigkeit
des Verbundmaterials vermieden.
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Während HEDROCEL® bevorzugt
wird, wird in Betracht gezogen, daß irgendein geeignetes hochfestes
poröses
Material verwendet werden kann. Beispielsweise könnten keramische Materialien
verwendet werden, wie beispielsweise Aluminiumoxid, Zirconiumdioxid,
Silikonnitrid, Kohlenstoff, Glas, Korallen, Hydroxyapatit, Calciumsulfat,
Eisencalciumphosphoroxid, Zinkcalciumphosphoroxid, Calciumphosphat
und Calciumaluminat. Es wird in Betracht gezogen, daß Calciumphosphatzusammensetzungen,
wie beispielsweise Hydroxyapatit, Tricalciumphosphat und zweiphasige
keramische Materialien davon, zur Anwendung gebracht werden könnten, wenn
das Material so hergestellt werden könnte, daß es hohe Wirbelsäulenbelastungen
aushält.
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Weitere
metallische offenzellige Substratverbundstoffe werden ebenfalls
in Betracht gezogen. Beispielsweise kann das Substrat andere kohlenstoffhaltige
Materialien sein, wie beispielsweise Graphit oder keramische Materialien,
wie beispielsweise Tricalciumphosphat oder Calciumaluminat. Jedes
geeignete Metall wird in Betracht gezogen, aber die Elemente der
Gruppe VB, wie beispielsweise Tantal und Niob und deren Legierungen,
werden bevorzugt. Tantal wird besonders wegen seiner guten mechanischen
Eigenschaften und der Biokompatibilität bevorzugt.
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Die
Zwischenkörperfusionsteile
dieser Erfindung können
bei Verwendung eines Implantattreibers 50 implantiert werden,
wie in 9 gezeigt wird. Der Implantattreiber 50 weist
einen Schaft 51 und eine Buchse 52 auf, die konzentrisch
um den Schaft angeordnet ist. Zangen 54 werden an einem
Ende des Schaftes für das
Erfassen des Zwischenkörperfusionsteils 10 für die Implantation
gebildet. Die Zangen umfassen eine kegelförmige Außenfläche 55 und eine entgegengesetzte
flache Innenfläche 56,
die so ausgeführt
ist, daß sie mit
den abgeflachten Seitenwänden 22 des
Zwischenkörperfusionsteils
in Eingriff kommt. Die kegelförmige Außenfläche 55 paßt sich
an den Kerndurchmesser der ausgesetzten Gewindegänge 18 an, so daß die Zangen 54 im
wesentlichen die volle zylindrische Form der Körperwand 16 vollenden.
Die Anpassung der kegelförmigen
Außenfläche 55 der
Zange erleichtert das Einsetzen des Zwischenkörperfusionsteils 10 durch Schrauben,
da die Außenfläche 55 innerhalb
der Gewindebohrung in den Wirbelendplatten liegen wird.
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Jede
der Zangen ist mit Verriegelungsfingern 58 und einem Antriebsvorsprung 59 versehen,
der sich von der Innenfläche 56 erstreckt.
Die Funktion dieser Bauteile wird deutlicher mit Bezugnahme auf 11 gezeigt.
Zuerst mit Bezugnahme auf 9 definiert
der Schaft 51 einen Gelenkschlitz 62, der jedes
der Paar Zangen 54 trägt.
Der Gelenkschlitz 62 ist so konfiguriert, daß die Zangen
eine natürlich
vorgespannte Position aufweisen werden, die ausreichend auseinander
gespreizt ist, um das kegelförmige
Zwischenkörperfusionsteil 10 dazwischen
aufzunehmen. Der Schaft 51 definiert eine konische Schräge 63 zwischen
dem Gelenkschlitz 62 und einer jeden der Zangen 54.
Diese konische Schräge
paßt zu
einer konischen Abschrägung 67,
die an der Innenwand der Buchse 52 definiert wird. Daher,
während
die Buchse 52 in Richtung der Zangen 54 vorwärtsbewegt
wird, liegt die konische Abschrägung 67 an
der konischen Schräge 53 an,
um den Gelenkschlitz 62 zu schließen oder zusammenzudrücken. Auf
diese Weise werden die Zangen 54 in Richtung zueinander
gedrückt und
in einen Klemmeingriff mit dem zwischen den Zangen befindlichen
Zwischenkörperfusionsteil
gepreßt.
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Der
Schaft 51 und die Hülse 52 sind
mit einer Gewindefläche 65 versehen,
die gestattet, daß die
Hülse 52 nach
oben und nach unten längs
der Länge
des Schaftes geschraubt wird. Genau gesagt, die Gewindefläche 65 umfaßt Außengewindegänge auf
dem Schaft 51 und Innengewindegänge auf der Hülse 52 mit
der gleichen Steigung, so daß die
Hülse leicht
nach oben und unten mit Bezugnahme auf den Implantattreiber 50 bewegt
werden kann. Der Schaft 51 ist ebenfalls mit einem Paar
Anschlägen 69 versehen,
die die Rückwärtsbewegung
der Hülse 52 auf
nur das Maß beschränken, das
erforderlich ist, damit sich die Zangen 54 über einen ausreichenden
Abstand trennen können,
um das Zwischenkörperfusionsteil 10 aufzunehmen.
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Die
Verwendung des Implantattreibers 50 wird mit Bezugnahme
auf 10 und 11 gezeigt.
Wie in 10 gesehen werden kann, liegt
die Außenfläche 55 der
Zangen 54 im allgemeinen bündig mit dem Kerndurchmesser
der ausgesetzten Gewindegänge 18.
Wie in 11 gesehen wird, können die
Verriegelungsfinger 58 so angeordnet werden, daß sie in
die Gefäßbildungsöffnung 24 in
jeder der abgeflachten Seitenwände 22 passen.
In gleicher Weise kommen die Antriebsvorsprünge 59 mit den Antriebswerkzeugschlitzen 29 am anterioren
Ende 12 des konischen Körpers 11 in
Eingriff. Die Kombination der Verriegelungsfinger 58 und
Antriebsvorsprünge 59 bringt
das Zwischenkörperfusionsteil 10 fest
in Eingriff, so daß das
Teil in eine Gewindeöffnung
oder gewindelose Öffnung
im Wirbelknochen eingeschraubt werden kann.
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Eine
alternative Ausführung
des Implantattreibers wird in 12 gezeigt.
Der Treiber 90 umfaßt
einen Schaft 91 mit einer Länge, die ausreicht, um in den
intradiscalen Zwischenraum von außerhalb des Patienten zu gelangen.
Mit dem Ende des Schaftes 91 ist ein Kopf verbunden, der
ein Paar entgegengesetzte Zangen 93 definiert, von denen
eine jede für
einen bündigen
Kontakt mit den flachen abgeflachten Seitenwänden 22 des Fusionsteils 10 konfiguriert
ist. Wie die Zangen 54 des vorangehend beschriebenen Implantattreibers 50 ist
die Außenfläche der
Zangen zylindrisch, um dem zylindrischen Gewindeabschnitt des Teils
zu entsprechen.
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Anders
als der Implantattreiber 50 verwendet der Treiber 90 der
Ausführung
in 12 eine Spreizklemmhülsenbaugruppe, um das Fusionsteil 10 für ein Einsetzen
in den Körper
fest zu erfassen. Genau gesagt, der Kopf 92 definiert eine
Klemmhülse 94 mit
einer dort hindurch gebildeten mittleren Klemmhülsenöffnung 95. Die Klemmhülse 94 endet
in einem ringförmigen
Flansch 96, der mindestens anfangs einen Durchmesser aufweist,
der etwas kleiner ist als der Innendurchmesser des Fusionsteils 10 an
seinem Ende 12. Eine Spreizwelle 97 erstreckt
sich verschiebbar durch die Klemmhülsenöffnung und umfaßt ein aufgeweitetes
Ende 98, das benachbart zum und sich genau über den
ringförmigen
Flansch 96 hinaus erstreckend angeordnet ist. Das aufgeweitete
Ende 98 der Spreizwelle 97 beginnt mit einem Durchmesser,
der so bemessen ist, daß sie innerhalb
der Klemmhülsenöffnung 95 gleiten
kann, und weitet sich allmählich
bis zu einem Durchmesser auf, der größer ist als die Öffnung.
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Der
Implantattreiber 90 umfaßt eine Ausziehwelle 99,
die verschiebbar innerhalb der im Schaft 91 definierten Öffnung 100 angeordnet
ist. Die Ausziehwelle 99 weist eine Sperrkammer 101 an
ihrem Ende auf, die mit einer Sperrnabe 102 in Eingriff
kommt, die am Ende der Spreizwelle 97 gebildet wird. Die
Ausziehwelle 99 ragt über
das Ende des Schaftes 91 für einen Zugriff seitens des
Chirurgen hinaus. Wenn die Ausziehwelle 99 gezogen wird,
zieht sie die Spreizwelle 97 vom ringförmigen Flansch 96 der
Klemmhülse 94 weg,
so daß das aufgeweitete
Ende 98 zunehmend mit der Klemmnhülsenöffnung 95 in Eingriff
gebracht wird. Während
sich das Ende 98 weiter in die Öffnung 95 vorwärtsbewegt,
weitet sich der ringförmige
Flansch 96 von seinem Anfangsdurchmesser zu einem größeren zweiten
Durchmesser auf, der für
einen festen Klemmkontakt mit dem Inneren des Fusionsteils 10 ausreichend
ist. Wenn das Fusionsteil so in Eingriff ist, kann der Implantattreiber benutzt
werden, um das Teil 10 an der Operationsstelle einzusetzen,
wonach die Spreizwelle über
die Klemmhülsenöffnung hinaus
vorwärtsbewegt
werden kann, um das aufgeweitete Ende und folglich das Fusionsteil freizugeben.
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Zwei
Verfahren zum Implantieren des Zwischenkörperfusionsteils 10 werden
in Betracht gezogen. Zuerst wird mit Bezugnahme auf 13(a) bis 13(d) eine
anteriore Verfahrensweise gezeigt. Als vorbereitender Schritt ist
es erforderlich, die geeigneten Ausgangspunkte für das Implantieren des Fusionsteils
zu lokalisieren, vorzugsweise bilaterial. Beim ersten Schritt der
anterioren Verfahrensweise wird ein Dilator 75 zwischen
den Wirbelendplatten E angeordnet, um den Bandscheibenzwischenraum
zwischen den Wirbeln L4 und L5 auszudehnen. (Es wird natürlich verstanden,
daß diese
Verfahrensweise bei anderen Wirbelniveaus angewandt werden kann.)
Beim zweiten Schritt, der in 13(b) gezeigt
wird, wird eine äußere Hülse 76 um
den Bandscheibenzwischenraum angeordnet. Die äußere Hülse 76 kann von bekannter
Konstruktion sein, die so konfiguriert ist, daß sie zwangläufig mit
der anterioren Lage der Wirbelkörper
in Eingriff kommt, um die äußere Hülse 76 fest,
aber vorübergehend,
in Position zu verankern. Im wesentlichen funktioniert diese äußere Hülse 76 als
ein Arbeitskanal für
diese laproskopische Verfahrensweise. Bei diesem Schritt in 13(b) erstreckt sich ein Bohrer 77 von
bekannter Konstruktion durch die äußere Hülse und wird verwendet, um
kreisförmige Öffnungen
in den benachbarten Wirbelkörpern
auszubohren. Die Öffnungen
können
mit Gewinde versehen werden, um das Einsetzen des Fusionsteils durch
Schrauben zu erleichtern, obgleich dieser Schritt nicht notwendig
ist.
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Beim
nächsten
Schritt, der in 13(c) gezeigt wird, wird das
Fusionsteil 10 mit dem Implantattreiber 50 in
Eingriff gebracht und erstreckt sich durch die äußere Hülse 76, bis der Startgewindegang 19 die
Knochenöffnung
berührt.
Der Implantattreiber 50 kann danach verwendet werden, um
das Fusionsteil in die Gewindeöffnung
oder gewindelose Öffnung
zu schrauben, die in der Wirbelendplatte E gebildet wird. Es wird
verstanden, daß bei
diesem Schritt andere geeignete Antriebswerkzeuge verwendet werden
könnten;
wie beispielsweise eine Schraubendrehervorrichtung, um mit den Antriebswerkzeugschlitzen 29 am
anterioren Ende 12 des Teils 10 in Eingriff zu
kommen. Wie es vorangehend diskutiert wird, bestimmt der Grad des
Einsetzens des Fusionsteils 10 den Grad der Lordose, die
beim Wirbelniveau hinzukommt oder wiederhergestellt wird. Beim letzten
Schritt wird der Implantattreiber entfernt, wobei das Fusionsteil 10 in
Position zurückbleibt.
Es kann gesehen werden, daß,
sobald implantiert ist, die geschlossene Stirnwand 17 zur
posterioren Lage der Wirbel ausgerichtet ist. Das hohle Innere 15 ist
an seinem anterioren Ende offen, kann aber durch ein Kunststoff-
oder Metallmaterial verschlossen werden, wenn es erforderlich ist.
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Bei
einem zweiten Verfahren, wie es in 14(a) bis 14(d) abgebildet wird, wird eine posteriore Verfahrensweise
durchgeführt.
Die ersten zwei Schritte der posterioren Verfahrensweise gleichen
der der früheren
anterioren Verfahrensweise, mit der Ausnahme, daß der Dilator 75,
die äußere Hülse 76 und
der Bohrer 77 posterior in den instrumentierten Bereich
eingeführt
werden. Diese Verfahrensweise kann ein Ausschälen und ein Entfernen des Wirbelknochens
erfordern, um die äußere Hülse 76 aufzunehmen.
Beim dritten Schritt dieses Verfahrens wird das Fusionsteil 10 durch
die äußere Hülse in den
ausgedehnten Bandscheibenzwischenraum eingesetzt. Es wird verstanden,
daß der
Bandscheibenzwischenraum nur in dem Maß ausgedehnt wird, das erforderlich
ist, um das Implantat mit den abgeflachten Seitenwänden 22 aufzunehmen,
direkt den Wirbelendplatten E gegenüberliegend. Daher liegt, wie
in 14(c) gezeigt wird, der Knocheneinwachsschlitz 27 eher
seitlich als koronal, wie betreffs seiner endgültigen implantierten Position
erwartet wird. Ein geeignetes Antriebswerkzeug 80 kann
bereitgestellt werden, damit das Fusionsteil 10 durch die äußere Hülse 76 und
in den intradiscalen Zwischenraum ragt. Bei einer Ausführung umfaßt das Antriebswerkzeug 80 einen
Vorsprung 81, der so konfiguriert ist, daß er mit
einer in der Stirnwand 17 am posterioren Ende 13 des
Fusionsteils 10 gebildeten Schlitzöffnung in Eingriff kommt. Ein
Innengewinde (nicht gezeigt) kann benutzt werden, um das Teil 10 am
Treiber 80 zu befestigen.
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Sobald
das Fusionsteil 10 in den intradiscalen Zwischenraum bis
zu einer geeigneten Tiefe relativ zur Drehachse P der Wirbel vorwärtsbewegt
wurde, wird das Antriebswerkzeug 80 verwendet, um das Implantat in
der Richtung des Rotationspfeiles R in 14(c) zu
drehen. Während
das Antriebswerkzeug 80 gedreht wird, dreht sich das Teil
selbst so, daß die
ausgesetzten Gewindegänge 18 damit
beginnen, sich in den Wirbelknochen an den Endplatten E zu schneiden.
Auf diese Weise funktioniert das Implantat als ein Nocken, um die
benachbarten Wirbel in der Richtung der Spreizrichtungspfeile S
in 14(c) zu trennen. Diese Nockenverfahrensweise
liefert ein etwas leichteres Einsetzverfahren derart, daß eine einzelne
Drehung erforderlich ist, um das Implantat im Wirbelknochen zu verriegeln.
Im Gegensatz dazu erfordert das früher diskutierte Einsetzverfahren
durch Schrauben ein kontinuierliches Schrauben des Teils in die
Position.
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Bei
beiden Verfahren kann die Position des Fusionsteils 10 mit
Bezugnahme auf die benachbarten Wirbel durch Röntgenographie oder andere geeignete
Verfahren für
das Bewirken der Winkelbeziehung zwischen den Wirbeln kontrolliert
werden. Alternativ kann die bevorzugte Tiefe des Einsetzens des
Implantates im voraus bestimmt und von außerhalb des Patienten gemessen
werden, während
das Implantat zwischen den Wirbeln positioniert wird.
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Es
kann gesehen werden, daß das
Zwischenkörperfusionsteil 10,
der Implantattreiber 50 und die Verfahren bedeutende Vorteile
gegenüber
früheren
Teilen und Verfahren liefern. Genau gesagt, das Fusionsteil 10 stellt
ein hohles mit Gewinde versehenes Implantat zur Verfügung, das
das Potential für
die Knochenfusion zwischen benachbarten Wirbeln maximiert, während die
Integrität
des Implantates selbst aufrechterhalten wird. Es wird verstanden,
daß die
Wirbelsäule
bedeutende Beanspruchungen längs
ihrer axialen Länge
aushält,
wobei die Beanspruchungen durch das Fusionsteil 10 aufgenommen
werden müssen,
zumindestens bis die volle Fusion bewirkt wird. Das Teil 10 liefert
ebenfalls ein Mittel für
das Bewirken der Gefäßbildung
und des Gewebeeinwachsens, was die Fusionsgeschwindigkeit beschleunigt
und die Festigkeit der resultierenden vereinigten Knochenmasse erhöht. Ein
weiterer bedeutender Aspekt ist, daß die kegelförmige Form
des Implantates dem Chirurgen gestattet, die richtige Krümmung oder
den relativen Winkel zwischen den Wirbelkörpern wiederherzustellen und
beizubehalten. Das vermeidet die bedeutenden Probleme in Verbindung
mit früheren Teilen,
bei denen Produktmißbildungen
entstehen und die Wirbelsäule
außer
Gleichgewicht kommt. Ein weiterer Vorteil, der durch das Teil und
seinen Implantattreiber bewirkt wird, ist die Fähigkeit des Einsetzens entweder
anterior oder posterior bei Anwendung einer laproskopischen Verfahrensweise.
In Abhängigkeit
vom Wirbelniveau können
beide Verfahrensweisen bevorzugt werden, so daß es wichtig ist, daß das Implantat
für ein Einsetzen
aus beiden Richtungen angepaßt
ist. Das kontrollierte Einsetzen des Teils wird durch das Einschraubverfahren
bewirkt, das beim anterioren Einsetzen (gegenüber dem Einhämmern) angewandt
wird, und für
das Einschieb- und Nockenverfahren, das für das posteriore Verfahren
angewandt wird.
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Während der
chirurgischen Implantationsverfahrensweise kann der Chirurg ein
osteogenes Material bei einem Fusionsteil 10 oder 30 durch
Füllen
des hohlen Inneren 15 mit einem osteogenen Material anwenden.
Alternativ kann im Fall eines Fusionsteils, wie beispielsweise des
Teils 30 oder 110, das osteogene Material durch
Einführen
einer osteogenen Zusammensetzung in die Poren des Knocheneinwachsmaterials
verwendet werden. Ein geeignetes osteogenes Material oder Zusammensetzung
wird in Betracht gezogen. Die osteogenen Zusammensetzungen weisen
vorzugsweise eine therapeutisch wirksame Menge eines knocheninduktiven
Faktors, wie beispielsweise eines knochenmorphogenetischen Proteins,
in einem pharmazeutisch akzeptablen Träger auf.
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Für die osteogenen
Zusammensetzungen wird irgendein geeigneter Träger in Betracht gezogen, der eine
Trägersubstanz
für das
Einführen
des osteogenen Materials in die Poren des Knocheneinwachsmaterials oder
das hohle Innere des Teils liefert. Derartige Träger sind gut bekannt und kommerziell
verfügbar.
Die Auswahl des Trägermaterials
basiert auf der Biokompatibilität,
biologischen Abbaubarkeit, den mechanischen Eigenschaften und Grenzflächeneigenschaften.
Die spezielle Anwendung der Zusammensetzungen der Erfindung wird
die geeignete Formulierung definieren. Der Träger kann irgendein geeigneter
Träger
sein, der Proteine zum Implantat liefern kann. Am meisten bevorzugt
ist der Träger
in der Lage, daß er
im Körper
resorbiert wird. Ein bevorzugbarer Träger ist ein absorbierbarer
Kollagenschwamm, der von der Integra Life Sciences Corporation unter
dem Markennamen Helistat® Absorbable Collagen Hemostatic
Agent auf den Markt gebracht wird. Ein weiterer bevorzugter Träger ist
ein offenzelliges Polymilchsäurepolymer
(OPLA). Weitere potentielle Grundmassen für die Zusammensetzungen können biologisch
abbaubares und chemisch definiertes Calciumsulfat, Tricalciumphosphat
(TCP), Hydroxyapatit (HA), zweiphasiges TCP/HA-Keramikmaterial,
Polymilchsäuren
und Polyanhydride sein. Weitere potentielle Materialien sind biologisch
abbaubar und biologisch gut definiert, wie beispielsweise Knochen-
oder Hautkollagen. Weitere Grundmassen weisen reine Proteine oder
extrazellulare Grundmassekomponenten auf. Das osteoinduktive Material
kann ebenfalls eine Beimischung von osteoinduktivem Zytokin und
einem polymeren Acrylesterträger
sein. Der polymere Acrylester kann Polymethylmethacryl sein.
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Für die hohlen
Fusionsteile, wie beispielsweise das Teil 101, können die
Träger
in Streifen oder Folien bereitgestellt werden, die gefaltet werden
können,
um sich an das hohle Innere 15 anzupassen, wie in 15 und 16 gezeigt
wird. Es kann bevorzugt werden, daß sich der Träger aus
den Öffnungen
der Teile heraus erstreckt, wie beispielsweise den Gefäßbildungsöffnungen 24, 25,
um die Berührung
des osteogenen Materials mit dem die Wirbel umgebenden stark gefäßbildenden
Gewebe zu erleichtern. Bei einer Ausführung umfaßt das osteogene Material 100 ein
Polymilchsäurepolymer,
das als ein Träger
für ein
knochenmorphogenetisches Protein wirkt, wie beispielsweise BMP-2.
Bei dieser spezifischen Ausführung
liegt das osteogene Material 100 in der Form einer Folie 101 vor,
die an den Falten 102 innerhalb des hohlen Inneren 15 des
Teils 10 überlappt wird.
Vorzugsweise ist die Folie 101 lang genug, so daß sie, wenn
sie innerhalb des Teils 10 gefaltet wird, im wesentlichen
vollständig
das hohle Innere ausfüllt
und sich mindestens teilweise in die Gefäßbildungsöffnungen 24 und 25 erstreckt.
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Wie
in 15 und 16 gezeigt
wird, wird die Folie 101 im allgemeinen parallel zu den
abgeflachten Seitenwänden 22 gefaltet,
so daß die
Falten 102 der Folie 101 benachbart den Schlitzen 27 im
Gewindeabschnitt des Teils angeordnet werden. Alternativ kann die
Folie 101 so gefaltet werden, daß die Schichten zwischen den
Falten im allgemeinen senkrecht zu den Seitenwänden 22 verlaufen.
In diesem Fall kann sich die Folie 101 zumindestens teilweise
in die Schlitze 27 erstrecken.
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Das
osteogene Material 100 kann ebenfalls in mehreren Streifen
bereitgestellt werden, die so bemessen sind, daß sie in das hohle Innere 15 des
Fusionsteils 10 passen. Die Streifen (nicht gezeigt) können einer am
anderen angeordnet werden, um das Innere zu füllen. Wie bei der gefalteten
Folie 101 können
die Streifen innerhalb des Teils 10 in mehreren Ausrichtungen
angeordnet werden, wie beispielsweise mit der Oberfläche der
Streifen entweder in Richtung der Gefäßbildungsöffnungen 24, 25 oder
in Richtung der Schlitze 27 ausgerichtet. Vorzugsweise
weist das osteogene Material 100, ob es in einer einzelnen
gefalteten Folie oder in mehreren sich überlappenden Streifen bereitgestellt
wird, eine Länge
entsprechend der Länge
des hohlen Inneren 15 des Teils 10, und eine Breite
auf, die der Breite des Teils quer zu seiner Längsachse entspricht.
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Wie
es im Patent von Kaplan diskutiert wird, liefert das offenzellige
Tantalmaterial eine stark miteinander verbundene dreidimensionale
Porosität,
die das Knocheneinwachsen unterstützt. Kaplan-Materialien erleichtern das Knocheneinwachsen
durchgängig
im gesamten Teil für
eine vollständige
Fusion und weisen die Festigkeit von Metall ohne die Nachteile des
Metalls auf, wie beispielsweise Stress Shielding und unvollständige Fusion.
Ein weiterer Vorteil der Porosität
dieser Materialien ist, daß eine
ein Knochenwachstum herbeiführende
Zusammensetzung in die Poren eingeführt werden kann. Beispielsweise
umfaßt
bei einer Ausführung
die Zusammensetzung ein knochenmorphogenetisches Protein in einem
flüssigen
Träger,
der in die Poren eingeführt
werden kann, um die Fusion zu begünstigen. Es wurde ermittelt,
daß BMPs
in bedeutendem Maß die
Zeit verringern, die für
das Bewirken der Arthrodese und Fusion über einem instrumentierten
Bandscheibenzwischenraum erforderlich ist. Am meisten bevorzugt
ist das knochenmorphogenetische Protein ein BMP-2, wie beispielsweise
ein rekombinantes menschliches BMP-2. Es wird jedoch irgendein knochenmorphogenetisches
Protein in Betracht gezogen, einschließlich der knochenmorphogenetischen
Proteine, die mit BMP-1 bis BMP-13 bezeichnet werden. BMPs stehen
kommerziell von der Genetics Institute, Inc., Cambrige, Massachusetts
zur Verfügung
und können
ebenfalls von einem Fachmann hergestellt werden, wie es beschrieben
wird in: den U.S.Patenten Nr. 5187076 von Wozney und Mitarbeitern;
5366875 von Wozney und Mitarbeitern; 4877864 von Wang und Mitarbeitern;
5108922 von Wang und Mitarbeitern; 5116738 von Wang und Mitarbeitern;
5013649 von Wang und Mitarbeitern; 5106748 von Wozney und Mitarbeitern;
und den PCT Patenten Nr. WO 93/00432 von Wozney und Mitarbeitern;
WO 94/26893 von Celeste und Mitarbeitern; und WO 94/26892 von Celeste
und Mitarbeitern.
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Das
BMP kann in einer gefriergetrockneten Form bereitgestellt und in
sterilem Wasser oder einem anderen geeigneten Medium oder Träger wiedergewonnen
werden. Der Träger
kann irgendein geeignetes Medium sein, das Proteine zum Implantat
liefern kann. Vorzugsweise wird das Medium mit einer Pufferlösung ergänzt, wie
es im Fachgebiet bekannt ist. Die das Knochenwachstum hervorrufende
Zusammensetzung kann in die Poren irgendeiner geeigneten Weise eingeführt werden.
Beispielsweise kann die Zusammensetzung in die Poren des Implantates
injiziert werden. Bei anderen Ausführungen wird die Zusammensetzung
auf das biokompatible Material getropft, oder das biokompatible
Material wird in der Zusammensetzung getränkt. Bei einer spezifischen
Ausführung
der Erfindung wird das rhBMP-2 in einem flüssigen Träger, wie beispielsweise Wasser
oder flüssiges
Kollagen, aufgeschlämmt
oder beigemischt. Die Flüssigkeit
kann in das Teil getropft werden, oder das Teil kann in einer geeigneten
Menge der Flüssigkeit
getaucht werden, in beiden Fällen über eine
Zeitdauer, die ausreichend ist, damit die Flüssigkeit in alle miteinander
verbundenen Poren durchgängig im
Porenmaterial des Teils eindringen kann.
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In
einigen Fällen
wird ein BMP-Bindemittel auf das poröse biokompatible Material des
Implantates vor der Einführung
des BMP aufgebracht, so daß das
Mittel die Poren des Teils überziehen
kann. Vorzugsweise ist das Mittel eine Calciumphosphatzusammensetzung.
Es wurde entdeckt, daß die
Geschwindigkeit der Zuführung
der knochenmorphogenetischen Proteine zur Fusionsstelle durch die
Verwendung derartiger Mittel gesteuert werden kann. Man glaubt,
daß sich
die Calciumphosphatzusammensetzungen mit dem knochenmorphogenetischen
Protein verbinden und verhindern, daß das BMP verfrüht aus dem
Teil abgeführt
wird, bevor die Fusion auftreten kann. Man glaubt außerdem,
daß das
Zurückhalten
des BMP durch das Mittel gestattet, daß sich das BMP aus dem Teil mit
einer Geschwindigkeit herauslöst,
die für
eine vollständige
und schnelle Knochenbildung und schließlich die Fusion über den
Bandscheibenzwischenraum nützlich
ist. Irgendeine geeignete biokompatible Calciumphosphatzusammensetzung
wird in Betracht gezogen. Bei einer bevorzugten Ausführung wird
eine Hydroxyapatitschicht mit einer Dicke von mehreren Mikrometern
auf das Kaplan-Material aufgebracht.
Das Hydroxyapatit bedeckt die mit Tantalfolie bedeckten Bänder, während die
Poren offen gelassen werden. Ebenfalls werden Tricalciumphosphatkeramikwerkstoffe
und Hydroxyapatit/Tricalciumphosphatkeramikwerkstoffe in Betracht
gezogen.
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Die
Calciumphosphatzusammensetzung kann auf das poröse biokompatible Material des
Implantates irgendeiner geeigneten Weise aufgebracht werden, wie
beispielsweise Plasmaspritzen oder chemisches Tauchen, wo das poröse Material
in einer Aufschlämmung
der Calciumphosphatzusammensetzung getaucht wird. Verfahren für das Aufbringen
einer Beschichtung aus Calciumphosphatzusammensetzungen werden im
folgenden beschrieben: U.S.Patent Nr. 5164187 von Constantz und
Mitarbeitern; U.S.Patent Nr. 5030474 von Saita und Mitarbeitern;
U.S.Patent Nr. 5330826 von Taylor und Mitarbeitern; U.S.Patent Nr.
5128169 von Saita und Mitarbeitern; Re. 34037 von Inoue und Mitarbeitern;
U.S.Patent Nr. 5068122 von Kokubo und Mitarbeitern; und U.S.Patente
Nr. 5188670 und 5279831 von Constantz, auf die man sich hierin bezieht.
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Für hohle
Distanzstücke,
wie beispielsweise das in 2 abgebildete,
stellt diese Erfindung eine Kappe 300 (17)
für das
Blockieren der Öffnung 15a zur
Verfügung,
um ein Ausstoßen
des Transplantatmaterials innerhalb der Kammer 15 zu verhindern
(siehe 18). Bei bevorzugten Ausführungen
umfaßt
die Kappe 300 einen Verschlußkörper 301, der für ein Berühren und
Schließen
der Öffnung 15a bemessen
und geformt ist, und eine längliche
Gabelzinke oder Anker 310, die aus dem Körper 301 vorsteht.
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Bei
der in 17 gezeigten Ausführung umfaßt der Verschlußkörper 301 eine
Außenwand 304,
eine entgegengesetzte Innenfläche 306 und
einen Flansch 307 in Verbindung mit und verbunden mit der
Außenwand 304.
Der Flansch 307 definiert eine Eingriffsfläche 308 für das Berühren der
Innenfläche
der Körperwand 16 des
tragenden Körpers 11'. Der Flansch 307 verhindert
ebenfalls, daß sich
die Kappe 300 in das Innere des Fusionsteils bewegt.
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Der
Anker 310 umfaßt
ein erstes Ende 311, das am Verschlußkörper 301 befestigt
ist, und ein entgegengesetztes zweites Ende 312 mit einer
Eingriffseinrichtung für
einen Eingriff mit dem tragenden Körper 11', um den Verschlußkörper 301 innerhalb
der Öffnung 15a zu
halten. Bei einer bevorzugten Ausführung ist die Eingriffseinrichtung
ein Ansatz 315, der aus dem zweiten Ende 312 vorsteht,
der die Innenfläche
des tragenden Körpers 11' berührt. Vorzugsweise
weist der Anker 310 eine Länge l auf, die vom Verschlußkörper 301 zu einer
Körperwandöffnung reicht,
wenn die Kappe 300 in die Öffnung 15a eingesetzt
wird. In 18 wird der Ansatz 315 mit
einer Gefäßbildungsöffnung 24' in Eingriff
gebracht. Bei bestimmten Ausführungen
wird die Außenwand 304 der
Kappe 300 mit der Öffnung 15a vorzugsweise
bündig
oder nahezu bündig
sein, wie in 18 für ein Teil mit flachem Profil
gezeigt wird.
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Die
in 17 gezeigte Kappe 300 umfaßt ebenfalls
einen zweiten entgegengesetzten länglichen Anker 325,
der aus dem Verschlußkörper 301 vorsteht.
Es wird natürlich
in Betracht gezogen, daß irgendeine
Anzahl von Ankern bereitgestellt werden könnte. Die Anker bestehen vorzugsweise
aus einem elastischen Material, insbesondere wenn mehr als ein Anker
bereitgestellt wird. Das elastische Material gestattet, daß die Anker 310, 325 etwas
durch eine nach innen gerichtete Kraft F für das Einsetzen durchgebogen
werden. Sobald die Kappe 300 in die Öffnung 15a eingesetzt
wird, wird die Kraft auf die Anker 310, 325 freigegeben,
wodurch die Anker 310, 325 in ihre normale Konfiguration
zurückkehren
dürfen,
in der die Anker 310 mit dem tragenden Körper 11' in Eingriff
kommen.
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Irgendein
geeignetes Material wird für
die Kappen in Betracht gezogen, wie beispielsweise biokompatible
Metalle und Polymere. Bei einer bevorzugten Ausführung besteht die Kappe aus
Titan. Bei einer weiteren bevorzugten Ausführung ist die Kappe ein Polymer,
wie beispielsweise Polyethylen, Polyvinylchlorid, Polypropylen,
Polymethylmethacrylat, Polystyrol und deren Copolymere, Polyester,
Polyamide, Fluorelastomere, Kautschuke, Polyurethane, Polyacetale,
Polysulfone und Polycarbonate. Biologisch abbaubare Polymere, die beispielsweise
Polymere auf Glykolid-, Laktid- und Polycarbonatbasis einschließen, werden
ebenfalls für
die Kappe in Betracht gezogen. Derartige Polymere könnten hergestellt
werden, um sich nach der erwarteten Einverleibung/Abbau des Transplantatmaterials
oder des Transplantatersatzmaterials abzubauen. Polyethylen wird
besonders bevorzugt, weil es inert ist und eine glatte nichtreizende
Oberfläche
bereitstellt. Ein weiterer Vorteil ist, daß Polyethylen röntgenstrahlendurchlässig ist
und nicht die radiologische Visualisierung stört. Weitere geeignete Materialien
umfassen nichtrostenden Stahl und HEDROCEL®.
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Die
Kappe umfaßt
vorzugsweise ebenfalls osteogene Öffnungen 305, die
durch die Außenwand 304 definiert
werden, die so bemessen sind, daß sie das Knocheneinwachsen
und den Proteinaustritt gestatten. Die osteogenen Öffnungen 305 werden
besonders bevorzugt, wenn ein Material, wie beispielsweise Polyethylen,
für die
Kappe ausgewählt
wird. Es ist nicht bekannt, daß derartige
biokompatible Polymere Knochenbefestigungen gestatten, wie es andere
Materialien tun, wie beispielsweise Titan. Daher könnte eine
volle Kunststoffkappe die Knochenbildung im Bereich der Kappe behindern.
Die osteogenen Öffnungen
sind ebenfalls vorteilhaft, weil sie die kontrollierte Diffusion
der Knochenwachstumsproteine erleichtern, die innerhalb der Kammer
implantiert werden, um die Knochenüberbrückung und die Fusion um das
Teil zu erleichtern. Die resultierende Fusion um das Teil ergänzt die
Teileinwachsfusionsmasse innerhalb des Teils für eine vollere Gesamtfusion.
Die Knochenüberbrückung um
das Teil ist ebenfalls günstig,
weil sie als besserer Indikator für den Erfolg des Verfahrens
dient. Das Knocheneinwachsen innerhalb eines Teils ist bei Verwendung
von einfachen Filkmröntgenaufnahmen
schwer einzuschätzen,
aber eine Knochenbrückenbildung
außerhalb
eines Teils kann leicht visualisiert werden.
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Jede
geeignet bemessene Kappe wird in Betracht gezogen. Die Abmessungen
der Kappen werden nach Forderung variieren, um wirksam die Öffnungen
der Fusionsteile zu blockieren. Mit Bezugnahme auf 17 weist
eine Kappe eine Länge
L (des Verschlußkörpers einschließlich des
Flansches) von 0,548 in. (13,7 mm), eine Länge L' des Verschlußkörpers ohne den Flansch von
0,488 in. (12 mm), eine Breite W von 0,330 in. (8,25 mm) und eine
Höhe H
von 0,377 in. (9,4 mm) auf.
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Werkzeuge
für das
Handhaben der Kappen für
Zwischenkörperfusionsteile
werden ebenfalls bereitgestellt. Die Werkzeuge umfassen Einrichtungen
für einen
Eingriff mit der Kappe und Einrichtungen für einen Eingriff mit dem Fusionsteil
für das
Einsetzen und Entfernen einer Kappe. Während eines chirurgischen Verfahrens
könnte
die Kappe 300 in die Öffnung 15a eingesetzt
werden, nachdem das Fusionsteil 10' implantiert und die Kammer mit
dem osteogenen Material gefüllt
ist. In bestimmten Fällen kann
es erforderlich sein, eine Kappe während oder nach dem chirurgischen
Eingriff zu entfernen, um das osteogene Material in der Kammer zu ersetzen
oder zu entfernen, oder um einen Zugang zum Fusionsteil für eine Nachprüfung zu
haben. Die in 17 gezeigte Kappe 300 umfaßt ein Werkzeugloch 320 für das Aufnehmen
eines Einsetz- oder Entnahmewerkzeuges. Das Loch 320 ist
vorzugsweise mit Gewinde versehen, aber irgendeine geeignete Eingriffsfläche, wie
beispielsweise ein Innensechskant oder dergleichen, wird in Betracht
gezogen.
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Eine
Ausführung
eines Werkzeuges 400 wird in 19 und 20 gezeigt.
Das Werkzeug 400 umfaßt
ein Paar Gabelzinken 401, die jeweils ein proximales Ende 402 aufweisen,
die eine erste Eingriffseinrichtung für einen Eingriff mit dem Fusionsteil
definieren, und eine Welle 410 mit einem ersten Ende 411,
das eine zweite Eingriffseinrichtung für einen Eingriff mit einer
Kappe definiert. Das Werkzeug umfaßt ebenfalls eine Einrichtung
für das
verschiebbare Tragen der Welle 410 zwischen den Gabelzinken 401.
Bei einer Ausführung umfaßt das Werkzeug
einen Körper
oder ein Gehäuse 420,
der einen Durchgang 421 dort hindurch definiert. Das distale
Ende 403 der Gabelzinken 401 wird am Gehäuse 420 bei
dieser Ausführung
befestigt. Wie es in 20 dargestellt wird, können die
Gabelzinken 401 am Gehäuse 420 mit
Schrauben 404 befestigt werden. Natürlich wird jegliche geeignete
Befestigungseinrichtung in Betracht gezogen.
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Die
Gabelzinken 401 können
verwendet werden, um das Fusionsteil für das Einsetzen der Kappe zu stabilisieren,
oder sie können
verwendet werden, um das Fusionsteil und/oder die Kappe für das Entfernen
der Kappe in Eingriff zu bringen. Bei der in 19 abgebildeten
Ausführung
umfaßt
das proximale Ende 402 der Gabelzinken 401 gegenüberliegende
Eingriffsflächen 404 für einen
Eingriff mit dem Fusionsteil. Bei einer am meisten bevorzugten Ausführung ist
ein Paar Freigabeelemente 405 auf jeder der gegenüberliegenden
Eingriffsflächen 404 angeordnet.
Mit spezieller Bezugnahme auf 21 weisen
die Freigabeelemente 405 eine Höhe h und eine Breite w auf,
damit sie in Öffnungen 24' in einem Fusionsteil 10' eingesetzt
werden können. Das
Werkzeug aus 19 bis 21 kann
verwendet werden, um eine Kappe 300 dieser Erfindung zu
entfernen, die in die Öffnung 15a eines
Fusionsteils 10' eingesetzt
ist, wie in 18 gezeigt wird. Die Freigabeelemente 405 können in
die Öffnungen 24' für ein Anwenden
des Druckes F auf die länglichen
Arme oder Anker 310 der Kappe 300 eingesetzt werden,
um die Anker 310 nach innen durchzubiegen, um die Kappe 300 aus dem
Zwischenkörperfusionsteil 10' freizugeben.
Bei Ausführungen,
wo die Anker 310 einen Ansatz 315 oder eine andere
Eingriffseinrichtung umfassen, können
die Freigabeelemente 405 in die Öffnungen 24' eingesetzt werden,
um die Ansätze 315 aus
den Öffnungen
zu lösen.
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Der
Abstand d zwischen den proximalen Enden 402 der Gabelzinken 401 ist
vorzugsweise regulierbar, um den Eingriff der Abschnitte des Fusionsteils
und/oder der Kappe zu erleichtern. Bei einer bevorzugten Ausführung wird
das bewirkt, indem die Gabelzinken 401 aus einem elastischen
Material bestehen, wie beispielsweise nichtrostendem Stahl. Das
regulierbare Merkmal kann durch andere Einrichtungen erhalten werden,
wie beispielsweise durch Bereitstellen eines Gelenkes am distalen
Ende 403 der Gabelzinken 401. Jegliche andere
derartige geeignete Einrichtung für das Regulieren des Abstandes
d wird in Betracht gezogen.
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Wieder
mit Bezugnahme auf 19 definiert das erste Ende 411 der
Welle 410 ein Kappeneingriffsende 415, das für einen
passenden Eingriff in ein Werkzeugloch in der Kappe konfiguriert ist.
In der in 19 gezeigten Ausführung definiert
das Kappeneingriffsende 415 Gewindegänge für einen Eingriff in ein Werkzeuggewindeloch
in einer Kappe 300, wie in 22 gezeigt
wird. Jegliche geeignete Werkzeugeingriffseinrichtung wird in Betracht
gezogen, wie beispielsweise ein Sechskant für einen Eingriff in ein Innensechskant
in einer Kappe.
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Bei
der in 19 bis 22 gezeigten
Ausführung
ist die Welle 410 verschiebbar innerhalb des Durchganges 421 des
Gehäuses 420 angeordnet.
Die Welle 410 ist verschiebbar zwischen einer zurückgezogenen
Position (23) und einer ausgezogenen Position
(24), in der das erste Ende 411 benachbart
den und zwischen den proximalen Enden 402 der Gabelzinken 401 ist.
Um eine Kappe in ein Fusionsteil einzusetzen, können die Gabelzinken 401 verwendet
werden, um mit dem Fusionsteil in Eingriff zu kommen und es zu halten.
Das Eingriffsende 415 kommt mit einem Werkzeugloch der
Kappe in Eingriff, und die Kappe wird dem Fusionsteil zugeführt, indem
die Welle 410 in die ausgezogene Position (24)
verschoben wird. Wo das Eingriffsende 415 mit Gewinde versehen
ist, wird die Welle 410 von der Kappe abgeschraubt, indem
die Welle 410 innerhalb des Gehäuses 420 gedreht wird,
nachdem die Kappe in das Fusionsteil eingesetzt ist. Um eine Kappe
zu entfernen, werden die Gabelzinken 401 zuerst mit dem
Fusionsteil in Eingriff gebracht. Die Gabelzinken 401 können mit
einer Körperwand
des Teils in Eingriff gebracht werden. Wenn sie bei einer Kappe 300 verwendet
werden, wie sie beispielsweise in 17 und 18 dargestellt
wird, werden die Freigabeelemente 405 in die Öffnungen 24' eingesetzt,
um die Ansätze 315 zu
lösen und
die Anker 310, 325 nach innen durchzubiegen. Die
Welle 410 wird danach aus der zurückgezogenen Position (23)
in die ausgezogene Position (24) bewegt
und danach gedreht, um mit dem Werkzeugeingriffsloch 320 der
Kappe 300 in Eingriff zu kommen. Die Welle wird danach
in die zurückgezogene
Position (23) zurückgeführt, wobei die Kappe 300 mit
dem Eingriffsende 415 in Eingriff ist.
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Bei
der in 19 abgebildeten Ausführung ist
das erste Ende 411 der Welle 410 ein Metallstab 412, der
an einem autoklavenfesten Kunststoffmittelstab 413 befestigt
ist. Ein autoklavenfester Kunststoff wird für ein leichtes, jedoch wiederverwendbares
Teil ausgewählt.
Bei einer Ausführung
ist der Metallstab 412 im Kunststoffmittelstab mittels
Preßpassung
angebracht und wird außerdem
durch einen Stift 414 festgemacht.
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Bei
einer Ausführung
ist der Mittelstab 413 der Welle 410 im Durchgang 421 des
Gehäuses 420 in Gleitpassung.
Proximale und distale Anschlagelemente sind vorzugsweise vorhanden,
um zu verhindern, daß die
Welle 410 aus dem Gehäuse 420 gleitet.
Ein proximales Anschlagelement ist vorzugsweise am Mittelstab 413 benachbart
dem ersten Ende 411 angeordnet, um zu verhindern, daß das erste
Ende 411 in den Durchgang 421 gelangt. Wie in 19 gezeigt
wird, ist das proximale Anschlagelement ein O-Ring 430,
der mit dem Mittelstab 413 der Welle 410 in Berührung kommt.
Bei einer Ausführung
definiert der Mittelstab 413 eine Nut 431 (25)
für das
Aufnehmen des O-Ringes 430. Die Nut 431 ist so
positioniert, daß,
wenn ein O-Ring 430 darin aufgenommen wird, die Welle 410 sich
nicht über
die in 23 gezeigte zurückgezogene
Position hinaus bewegen kann, um zu verhindern, daß das erste
Ende 411 in den Durchgang 421 gelangt.
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Ein
distales Anschlagelement 440 kann am zweiten Ende 416 der
Welle 410 befestigt werden, das einen Umfang aufweist,
der größer ist
als ein Umfang des Durchganges 421, um zu verhindern, daß das zweite Ende 416 in
den Durchgang 421 gelangt. Wie in 25 gezeigt
wird, wo das Anschlagelement 440 und der Durchgang 421 kreisförmig sind,
weist das distale Anschlagelement 440 einen Durchmesser
D1 auf, der größer ist als ein Durchmesser
D2 des Durchganges 421.
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Die
Werkzeuge dieser Erfindung werden ebenfalls vorzugsweise mit einem
distalen Wellenhandhabeelement versehen, das am zweiten Ende 416 der
Welle 410 für
das Drehen und Verschieben der Welle 410 innerhalb des
Durchganges 421 befestigt ist. Bei der in 19 gezeigten
Ausführung
ist das Handhabeelement ein Rändelrad 441.
Das Rändelrad 441 weist
eine Abmessung oder einen Durchmesser D1 auf,
der größer ist
als der Durchmesser D2 und ist daher ebenfalls
das distale Anschlagelement 440.
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Um
ein weiteres Verständnis
und Anerkennung der Erfindung zu fördern, werden die folgenden
spezifischen Beispiele vorgelegt. Diese Beispiele veranschaulichen
die Erfindung und sollten in keiner Weise als das Wesen einschränkend aufgefaßt werden.
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BEISPIEL 1
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Chirurgisches
Verfahren: Einundzwanzig erwachsene weibliche Hochgebirgsziegen
wurden bei dieser Untersuchung benutzt. Die Ziegen wogen zwischen
42 und 62 Kilogramm. Alle Ziegen wurden einer chirurgischen Verfahrensweise
unter der üblichen
endotrachealen Anästesie
bei Verwendung von intravenösem
Valium und Ketamin für
die Induktion und Inhalation von Halothan für die Unterstützung der
Anästesie
unterzogen. Der anteriore Nacken wurde in einer sterilen Weise vorbereitet,
und eine geeignete anterolaterale Verfahrensweise bei der Halswirbelsäule wurde
mittels eines Längshautschnittes
durchgeführt.
Der gut entwickelte Longus coli Muskel wurde in der Mittellinie
aufgeschnitten, und die Bandscheibenzwischenräume bei C2-C3, C3-C4 und C4-C5
wurden freigelegt. Anteriore Halsdiscectomien wurden auf jedem Niveau
durchgeführt,
indem zuerst die weiche Bandscheibe herausgeschnitten wurde. Ein
8 mm Distraktionsstopfen, der auf einer Stütze zentriert ist, wurde danach
in den Bandscheibenzwischenraum punktiert, wodurch eine Distraktion
des Zwischenraumes bewirkt wird. Ein Arbeitsschlauch wurde danach über die
Stütze
geführt,
und Gabelzinken am Ende des Schlauches wurden in die Wirbelkörper oberhalb
und unterhalb des Bandscheibenzwischenraumes punktiert. Diese Gabelzinken
hielten die Distraktion des Bandscheibenzwischenraumes aufrecht,
während
die als Zentrierstütze
und der Distraktionsstopfen entfernt wurden. Der Bandscheibenzwischenraum
und die Wirbelkörper/Endplatten
wurden danach mit einer 10 mm Reibahle durch den Arbeitsschlauch
aufgerieben. Die aufgeriebenen Knochenmaterialien wurden aufbewahrt
und als Transplantatmaterialien verwendet. Der aufgeriebene Kanal
wurde danach punktiert, gefolgt vom Einsetzen eines Titan-BAK-Teils
mit einem Durchmesser von 10 mm (SpineTech, Minneapolis, Minnesota).
Es wurde kein Versuch unternommen, das posteriore Längsband
auszuschneiden oder den Wirbelkanal freizulegen.
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Die
Ziegen wurden in drei Behandlungsgruppen unterteilt, die jeweils
aus sieben Ziegen bestanden. Die Gruppe I zeigte ein Teil, das mit
autogenem Knochentransplantat gefüllt war, das aus den aufgeriebenen Materialien
erhalten wurde, auf jedem Bandscheibenniveau. Die Gruppe II nutzte
ein mit Hydroxyapatit überzogenes
Implantat, das mit autogenen aufgeriebenen Knochenmaterialien als
Transplantat gefüllt
war. Die Gruppe III nutzte ein Teil, das mit einem Kollagenschwamm
gefüllt
war, der mit 200 μg
des rekombinanten BMP-2 imprägniert
war (Genetics Institute, Cambridge, Massachusetts). Vor dem Einbauen
der Teile wurden die Wunden mit einer Lösung von normalem Salz, Bacitracin
(5 OU/cm3), Polymyxin B (0,05 mg/cm3) und Neomycin (0,5%) ausgespült. Der
Longus coli Muskel wurde danach mit einer laufenden Naht verschlossen.
Das subkutane Gewebe wurde mit unterbrochenen Nähten wieder angenähert und
die Haut mit einer laufenden Naht.
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Postoperativ
wurden die Tiere unter Beobachtung gehalten, bis sie sich vollständig von
der üblichen Anästesie erholt
hatten. Sie empfingen zwei Dosen von Naxcell (Ceftiofur), 500 mg
intravenös
properativ und 500 mg intramuskulär postoperativ. Ein weicher
Verband wurde am Nacken der Tiere angebracht, und ihnen wurde eine
Aktivität
nach Belieben unter täglicher
Beobachtung in einem Verschlag über
mehrere Tage gestattet.
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Eine
klinische Bewertung wurde aller drei Wochen vorgenommen. Laterale
Halswirbelsäulenröntgenaufnahmen
wurden unmittelbar postoperativ und nach drei, sechs und neun Wochen
erhalten. Fluorchrommarkierungen wurden nach drei, sechs und neun
Wochen eingegeben. Diese bestanden aus Oxytetracycline (300 mg/kg
IV) bei drei Wochen, Alizarinkomplex eins (300 mg/kg IV) bei sechs
Wochen und DCAF (20 mg/kg IV) bei neun Wochen. Nach zwölf Wochen
wurden die Ziegen durch eine intravenöse Injektion von Beuthanasia euthanasiert.
Die Halswirbelsäule
wurde danach herausgeschnitten und die gesamten umgebenden Gewebe davon
entfernt. Die Probe wurde danach in den AP- und lateralen Ebenen
durchstrahlt.
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Biomechanische
Prüfung:
Die Wirbelsäulenproben
wurden in frischem Zustand zum Biomechaniklabor für eine biomechanische
Prüfung
gebracht. Die Wirbelsäulen
wurden in Rahmen bei C2 und C7 mit einem Polyesterharz (Lite Weight
3 Fiberglass-Evercoat, Cincinnati, Ohio) montiert. Die biomechanischen
Versuche wurden auf einem modifizierten MTS Bionix 858 Servo-Hydraluic
Material Tester (MTS Corporation, Minneapolis, Minnesota) durchgeführt. Die
MTS-Maschine kann axiale Druck- und
Torsionsbelastungen um die Längsachse
der Wirbelsäule
anwenden. Dieses System gestattet, daß ein konstantes Biegemoment
gleichmäßig über die
Länge der
Wirbelsäule
angewandt wird, was zu einer reinen Sagittalbiegung und einer Dehnungsbelastung
führt,
wobei die axiale Belastung und die Torsion auf Null gehalten werden.
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Separate
Versuche wurden betreffs eines axialen Druckes, einer Torsion, Biegung-Dehnung
und seitliche Biegung durchgeführt.
Die axiale Belastung wurde periodisch von 0 bis 100 N Druck wiederholt.
Eine gekoppelte Bewegung bei der Drehung oder Sagittalbiegung wurde
zugelassen. Die Torsion wurde periodisch von positiven nach negativen
5 N-m mit einer Druckvorbelastung von 50 N wiederholt. Wiederum
wurde eine gekoppelte Bewegung zurückgelassen, indem eine axiale
Belastung und Sagittalbiegung unter Belastungskontrolle blieben.
Die Sagittalbiegung wurde von der Biegung bis zur Dehnung mit einem
gleichmäßigen 2
N-m Biegemoment mit einer Zugvorbelastung von 5 N wiederholt. Die
seitliche Biegung wurde von links nach rechts mit einem gleichmäßigen 2
N-m Biegemoment mit einer Zugvorbelastung von 5 N durchgeführt. Jeder
Versuch bestand aus fünf
sinusförmigen
Belastungszyklen mit 0,1 Hz. Die Proben wurden über die ersten vier Zyklen vorkonditioniert,
wobei Daten vom fünften
Zyklus für
die Analyse verwendet wurden. Die Datenerfassung erfolgte kontinuierlich
durchgängig über jeden
Versuch und wurde in einer Computerdatei gespeichert.
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Axiale
Druckdaten umfaßten
eine axiale Belastung (N) und eine axiale Verschiebung (mm). Biegungs-Dehnungs-,
Torsions- und seitliche Biegungsdaten umfaßten die axiale Belastung (N),
das Drehmomt (N-m) und die Rotationsverschiebung (Grad). Die Messung
der axialen Belastung, Biegung-Dehnung,
seitlichen Biegung und Torsionsverschiebung wurde gleichzeitig bei
Verwendung von Dehnungsmessern durchgeführt, die über jedes der operierten Bandscheibenniveaus
zur Anwendung gebracht wurden. Die Datenanalyse bestand aus einer
Steifigkeitsberechnung über
jeden Bandscheibenzwischenraum für
die axiale Belastung, Biegung-Dehnung, Torsion und seitliche Biegung.
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Radiographische
Analyse: Die Analyse wurde bei allen der Röntgenfilme nach drei, sechs,
neun und zwölf
Wochen durchgeführt.
Die Röntgenaufnahmen
wurden hinsichtlich der Käfigwanderung
und des Fehlens oder Vorhandenseins von durchsichtigen Linien analysiert,
die einen jeden Käfig
umgeben. Wenn eine durchsichtige Linie auf entweder der AP- oder
seitlichen Röntgenaufnahme
gesehen wurde, wurde bemerkt, daß jener Käfig eine Durchsichtigkeit besaß.
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Histologische
Analyse: Im Anschluß an
die biomechanische Prüfung
wurden die Proben aus den Montagegriffen und -rahmen entnommen.
Die Wirbelsäulen
wurden durch den mittelaxialen Abschnitt der C3-, C4- und C6-Wirbelkörper geschnitten,
wodurch drei einzelne Proben bereitgestellt wurden, die das Implantat
in einem Knochen-Bandscheibenzwischenraum-Knochen-Block enthielten.
Die Proben wurden danach in Sagittalschnitte geschnitten, beginnend
auf der rechten Querseite bei Verwendung einer Isomet Plus Präzisionssäge (Buehler
Instruments, Lake Bluff Illinois). Wenn die Sagittalscheibe das
erste Anzeichen des Käfigs
offenbarte, wurden zwei zusätzliche
2,5 mm Scheiben entnommen. Diese zwei Scheiben wurden danach in
70-prozentigem Alkohol für
die mikroradiographische Analyse gelagert. Eine dritte Sagittalscheibe
wurde danach entnommen und für
eine Fluorchrom-Analyse beiseite gelegt. Die verbleibende Probe
wird in 70-prozentigem Alkohol gelagert.
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Die
ersten zwei Scheiben, die den Käfig
enthalten, wurden danach für
die Mikroröntgenaufnahmen vorbereitet.
Eine Sagittalmikroröntgenaufnahme
wurde in einer Hewlett Packard Faxitron-Anlage (Hewlett Packard,
McMinnville, Oregon) erhalten. Jede Sagittalmikroröntgenaufnahme
enthielt zwei Käfig-Wirbelkörper-Grenzflächen. Jede
dieser Grenzflächen
wurde separat und betreffs dessen eingestuft, ob Knochen oder Fasergewebe
vorhanden war, die den Käfig
umgeben, oder nicht. Jede Grenzfläche wurde danach betreffs dessen
unterklassifiziert, ob ein Knochenwachstum in den Käfig hinein
von der entsprechenden Grenzfläche zu
verzeichnen war oder nicht. Daher könnte jede Bandscheibenzwischenraum-Käfig-Endplatte-Verbindung klassifiziert
werden als entweder (1) ein Käfig,
der vollständig
durch Knochen mit einem Knocheneinwachsen umgeben ist (B-B), (2)
ein Käfig,
der vollständig
durch Knochen mit einem Faser- oder keinem Einwachsen umgeben ist
(B-F/E), (3) ein Käfig,
der durch Fasergewebe mit einem Fasereinwachsen umgeben ist (F-F), oder
(4) ein Käfig,
der durch Fasergewebe umgeben und leer ist (F-E).
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Das
Vorhandensein oder Nichtvorhandensein einer erfolgreichen Arthrodese
wurde aus den Sagittalmikroröntgenaufnahmen
ermittelt. Wenn beide Bandscheibenzwischenraum-Käfig-Endplatte-Grenzflächen vollständig durch
Knochen umgeben waren und eine Knochenverdichtung durchgängig im
Zwischenraum zu verzeichnen war, dann wurde es so betrachtet, daß das Niveau
eine volle Arthrodese zeigt. Wenn beide Grenzflächen durch Fasergewebe umgeben
waren und der Käfig
leer war, dann wurde es so betrachtet, daß das Niveau eine mißlungene
Arthrodese zeigt. Wenn eine Grenzfläche durch Knochen und die andere
mit Fasergewebe umgeben war, oder wenn beide Grenzflächen durch
Fasergewebe umgeben waren und der Käfig mit Fasergewebe gefüllt war,
dann wurde es so betrachtet, daß das
Niveau ein dazwischenliegendes Ergebnis zeigt.
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Die
dritte Sagittalscheibe wurde in Polymethylmethacrylat für die Fluorchrom-Analyse
präpariert.
Bei Verwendung der Isomet Plus Säge
wurden 200 bis 360 μm
dicke Scheiben erhalten. Diese Scheiben wurden danach auf eine Dicke
von 100 μm
bei Verwendung einer Maruto ML-512D Speed Lapping Maschine (Maruto Instruments,
Tokio, Japan) geschliffen. Eine Sagittalmikroröntgenaufnahme wurde von der
Probe mit einer Dicke von 100 μm
erhalten, um eine Wechselbeziehung mit der Fluorchrom-Analyse herzustellen.
Nach dem Erhalten dieser Mikroröntgenaufnahme
wurde die Scheibe bis zu einer Dicke von 40 μm abgeschliffen und auf einem
Objektträger
für die
Fluorchrom-Analyse angebracht. Das Vorhandensein oder Nichtvorhandensein
einer jeden Markierung um den und innerhalb des Käfigs gestattete
uns, den relativen Zeitrahmen der Knochenrevaskularisation um den
und innerhalb des Käfigs
zu ermitteln.
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Ergebnisse:
Alle 21 Ziegen wurden erfolgreich einem chirurgischen Eingriff unterzogen
und überlebten ohne
Schwierigkeit während
der Dauer des Versuches. Es trat keine Halswirbelsäulenwundinfektion
auf. Es gab keine neurologischen Komplikationen.
-
Radiographische
Ergebnisse: Keiner der Käfige
in irgendeiner der Gruppen ist verschoben. In der Gruppe I waren
drei Käfige
mit Durchsichtigkeiten vorhanden. In der Gruppe II waren vier Käfige mit
Durchsichtigkeiten vorhanden. In der Gruppe II zeigte keiner der
21 Käfige
Durchsichtigkeiten.
-
Mikroradiographische
Ergebnisse: Die Ergebnisse der Einstufung einer jeden einzelnen
Käfig-Endplatte-Grenzfläche-Verbindung
werden in der Tabelle I zusammengefaßt. Die BMP-gefüllten Käfige zeigten eine
größere Anzahl
von Grenzflächen,
die durch Knochen umgeben waren, und eine größere Menge mit Knocheneinwachsen
als beide der anderen zwei Gruppen.
-
Die
Arthrodeseerfolgsrate war für
die BMP-gefüllten
Käfige
mit 95% am größten, gefolgt
von den HA-beschichteten (62%) und Standardteilen (48%). Dieser
Unterschied war statistisch bedeutend (p = 0,002). Die erfolglose
Arthrodeserate betrug 14% für
sowohl die HA-beschichtete als auch Standardgruppe und Null für die BMP-gefüllten Käfige. Die
dazwischenliegenden Ergebnisse betrugen 38% für den Standardkäfig, 14% für den Hydroxyapatit-Käfig und
5% für
den BMP-gefüllten
Käfig.
-
Biomechanische
Daten: Die mittleren biomechanischen Steifigkeitsdaten beim axialen
Druck, der Torsion, Biegung, Dehnung und seitlichen Biegung werden
nach der Gruppe in der Tabelle II zusammengefaßt. Es gab keine statistischen
Unterschiede nach der Gruppe bei jeglichen der getesteten Belastungsarten.
Während
keine statistisch bedeutenden Unterschiede bei der Steifigkeit bei
jeglicher Belastungsart durch das Arthrodeseergebnis zu verzeichnen
waren, bestand eine Tendenz, daß ein
Käfig mit
einer erfolgreichen Arthrodese steifer war als bei einer mißlungenen
Arthrodese beim axialen Druck, der Torsion, Biegung und Dehnung.
-
Fluorchromanalyse:
Es waren zehn Käfige
in der Gruppe I vorhanden, die eine Knochenbildung vollständig um
den Käfig
herum zeigten. Sieben dieser Käfige
(70%) zeigten eine Knochenrevaskularisation nach der Drei-Wochen-Injektion
und drei (30%) nach der Sechs-Wochen-Injektion. In der Gruppe II zeigten
dreizehn Käfige
eine Knochenbildung vollständig
um den Käfig
herum. Acht von diesen (62%) zeigten eine Revaskularisation nach
der Drei-Wochen-Injektion, drei (23%) nach der Sechs-Wochen-Injektion
und zwei (15%) nach der Neun-Wochen-Injektion. In der Gruppe III
zeigten zwanzig Käfige
eine Knochenbildung vollständig
um den Käfig
herum. Neunzehn von diesen (95%) zeigten eine Knochenrevaskularisation
nach der Drei-Wochen-Injektion und einer (5%) nach der Sechs-Wochen-Injektion.
-
Zweiundzwanzig
der dreiundsechzig Käfige
in allen drei Gruppen zeigten ein Knochenwachstum innerhalb des
Käfigs.
In der Gruppe I zeigte ein Käfig
von sechs (17%) eine Knochenrevaskularisation nach der Sechs-Wochen-Injektion
und fünf
Käfige
(83%) nach der Neun-Wochen-Injektion. In der Gruppe II zeigten alle fünf Käfige eine
Knochenrevaskularisation nach der Neun-Wochen-Injektion. In der
Gruppe III zeigten drei von elf Käfigen (27%) eine Knochenrevaskularisation
nach der Drei-Wochen-Injektion, sechs (55%) nach der Sechs-Wochen-Injektion
und zwei (18%) nach der Neun-Wochen-Injektion. Daher zeigten im
allgemeinen die BMP-gefüllten
Käfige
eine frühere
Revaskularisation des Knochens sowohl um die als auch innerhalb
der Käfige,
verglichen mit den anderen zwei Gruppen.
-
Schlußfolgerung:
Die Verwendung eines Zwischenwirbelfusionskäfigs, der mit BMP gefüllt ist,
führte zu
einer viel höheren
Arthrodeserate und zu einer beschleunigten Knochenrevaskularisation,
verglichen mit entweder den autogenen knochengefüllten Teilen oder den autogenen
Zwischenkörperknochentransplantaten mit
oder ohne Plattenstabilisierung.
-
BEISPIEL 2
-
Absicht:
Zwölf erwachsene
weibliche Schafe wurden einer Mittellendenzwischenkörperfusion
auf einem Niveau unterzogen. Alle chirurgischen Sektionen wurden
in einer identischen Weise durchgeführt. Im Anschluß an die
Vorbereitung der anterioren Fusionsstellen wurden die Implantate
eingesetzt. Die Schafe wurden mit einem Threaded Interbody Fusion
Device (TIBFD) (Gewindezwischenkörperfusionsteil)
behandelt, das rhBMP-2 enthielt, das auf einem fibrillaren Kollagen
Typ I (Helistat) (n = 6) in einem einzelnen Käfig getragen wurde; seitliche
Ausrichtung mittels einer retroperitonealen Verfahrensweise. Frühere untersuchte
Gliedmaßen
(alle n = 6) umfaßten
das TIBFD mit autogenen Knochenstopfen, autogenen Knochenstopfen
allein oder imitierten (leeren) Fusionsstellen. Die Schafe durften
unmittelbar postoperativ weiden, und es wurde keine externe Ruhigstellung
angewandt. Alle Tiere wurden sechs Monate im Anschluß an den
chirurgischen Eingriff geopfert. Vierzehn weitere Wirbelsäulen vpm
Schafskadavern wurden erhalten, um mechanische Zwischenwirbelsteifigkeitsbezugsmaße zu bestimmen.
-
Materialien:
Die Zwischenkörperfusionskäfige, die
von der Sofamor Danek, Inc., Memphis, Tennessee, entwickelt und
hergestellt wurden, wurden aus Ti-6Al-4V Legierung hergestellt und
als geschlossene Zylinder konstruiert. Die Teile zeigten einen Durchmesser
von 14 mm und enthielten eine Einschraubendkappe, um eine Anordnung
von Transplantatmaterialien zu gestatten. Die Porosität der Teile,
wie sie vom Hersteller beschrieben wurde, betrug 35% Gesamtlöcher-zu-Metall-Verhältnis bei
vergrößerter Porosität in Berührung mit den
Zwischenwirbelkörpern.
Die mechanische Belastung bis zum Fließen wird mit 80000 Newton angegeben (maximale
menschliche physiologische Belastungen – 10000 Newton). Eine zyklische
Druckbelastung von 800 bis 9680 Newton bei 15 Hz über 5000000
Zyklen führte
zu keiner zu beobachtenden mikroskopischen Beschädigung oder Verformung.
-
Die
Dosis des rhBMP-2 betrug 0,43 mg/ml. Das Protein in seiner gepufferten
Lösung
wurde durch Tropfen auf kommerzielles Kollagen Typ I (Helistat)
aufgebracht. Das Verbundmaterial wurde danach in die Käfigkammer
eingesetzt, wonach die Käfigkappe
aufgebracht wurde. Das Teil wurde danach an der vorbereiteten Fusionsstelle
eingesetzt.
-
Chirurgische
Verfahrensweise: Ein 10 cm schnabelförmiger bis caudaler linker
Flankenschnitt wurde unter sterilen Bedingungen vorgenommen. Im
Anschluß an
den Schnitt der lateralen Faszie der externen Unterleibsmuskulatur
wurde die retroperitoneale Ebene identifiziert. Weiter durch diese
Ebene wurde die Zwischenwirbelbandscheibe zwischen den L4 und L5
Wirbelkörpern
von weichem Gewebe gereinigt. Segmentäre Gefäße wurden nicht bandagiert,
wenn es nicht für
ein zusätzliches
Freilegen erforderlich war. Die absteigende Aorta wurde retraktiert,
um das anteriore Längsband
und den anterioren Annulus freizulegen. Ein 2 mm Führungsdraht
wurde quer durch die Zwischenwirbelbandscheibe angeordnet, was die
Bandscheibe in der Sagittalebene halbiert. Eine mit Kanülen versehene
Trephinenstanze wurde danach über
dem Draht verwendet, um eine linke laterale Annulotomie zu bewirken.
-
Ein „gewehrkugel"förmiger Dilator mit stumpfer
Spitze mit einem Durchmesser von 7 mm wurde über dem gleichen Draht verwendet,
um den Bandscheibenzwischenraum aufzuweiten und den Annulus unter Spannung
anzuordnen. Eine äußere Hülse mit
vier Gabelzinken wurde über
dem Distraktor angeordnet und so zusammengepreßt, daß die benachbarten Wirbelkörper gehalten
werden. Seitengabelzinken im Bandscheibenzwischenraum unterstützten die
Beibehaltung der Distraktion. Der Dilator wurde danach entfernt.
Eine Knochenschneidreibahle wurde durch die äußere Hülse angeordnet und verwendet,
um ein Querloch durch den Bandscheibenzwischenraum zu bilden. Mindestens
3 mm der Endplatte und des subchondralen Knochens der benachbarten
Wirbelkörper
wurden während
des Vorganges entfernt. An dieser Stelle wurde das Teil vorbereitet
und implantiert. Ein routinemäßiger Verschluß der externen
Unterleibsmuskelfascie, des subkutanen Gewebes und der Haut wurde
vorgenommen.
-
Mechanische
Prüfung:
Alle Schafe, die einem chirurgischen Eingriff unterzogen wurden,
wurden mechanisch auf Fusionssteifigkeit im Anschluß an die
Opferung geprüft.
Außerdem
wurden Kadaverwirbelsäulen von
vierzehn unbehandelten Schafen ebenfalls geprüft, um Bezugslinienparameter
für das
L4-L5-Bewegungssegment festzulegen. Die L4-L5-Zwischenwirbelsegmente
(Fusionsstellen) wurden hinsichtlich Steifigkeit bei den Biegemomenten
(Biegung, Dehnung, rechtes Biegen, linkes Biegen) in der Sagittal-
und Koronalebene bei allen achtzehn Schafen geprüft. Für Bezugslinienmessungen wurden
ebenfalls Wirbelsäulen
von vierzehn unbehandelten Schafskadavern auf Steifigkeit im L4-L5-Zwischensegment in
den gleichen Bewegungsebenen geprüft.
-
Im
Anschluß an
die Opferung wurden die Wirbelsäulen
von L3 bis L6 verpflanzt. Zwischensegmentbandgewebe wurden zurückgehalten.
Die Querfortsätze
wurden beschnitten, um das Polymethylmethacrylat(PMMA)-Vergießen des
Wirbels L3 und L6 zu erleichtern. Die PMMA-Füllungen umfaßten nicht
die L3-L4- oder die L5-L6-Bandscheiben.
-
Zerstörungsfreie
mechanische Versuche wurden mit einer servohydraulischen Prüfmaschine
MTS 812 durchgeführt.
Die Probe wurde in einer Vorrichtung so montiert, daß sie senkrecht
zur Betätigungsachse
ausgerichtet war. Ein Ende der Probe wurde befestigt, während sich
die andere ungehindert bewegen konnte und wurde direkt über dem
Betätigungselement
angeordnet. Reine Biegemomente wurden bei Anwendung eines Systems
von Seilen und Rollen angewandt. Drehbare variable Differentialtransformatoren
(RVDT) wurden am Wirbelkörper
mittels Knochenschrauben, um die Drehung im L4-L5-Bewegungssegment
zu messen, und am freien Ende befestigt, um seinen Winkel mit Bezugnahme
zur Horizontalen zu messen. Belastungs-Verschiebungsdaten wurden
festgehalten.
-
Für jeden
Versuch wurden Belastungen in drei Zyklen angewandt, die aus einer
5 Sekunden Rampe pro Zyklus mit einem maximal angewandten Moment
von annähernd
10 N-m bestehen. Es wurden Versuche bei der Biegung, Dehnung, rechten
Biegung und linken Biegung sequentiell durchgeführt. Die Steifigkeit wurde als
die Neigung der Kraft über
der Winkelverschiebungskurve bei 8 N-m für alle Gruppen berechnet.
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Radiographische
Bewertung: Unter einer üblichen
Anästesie
wurden anteriore-posteriore und laterale Röntgenaufnahmen unmittelbar
postoperativ und danach zwei Monate, vier Monate und sechs Montate
im Anschluß an
den chirurgischen Eingriff erhalten. Messungen der Wirbelkörperhöhen und
der Bandscheibenhöhen
längs der
Lendenwirbelsäule
wurden in der Mittelsagittallinie bei Verwendung eines Fotobildanalysators (Monitor
mit superfeinem Zeilenabstand, Image-1/Atsoftware, 1991) durchgeführt. Alle
Messungen wurden bei genauen lateralen Röntgenaufnahmen vorgenommen.
Seither wurden die Maße
der Zwischenkörperscheibenhöhen an den
Fusionsstellen durch Implantatmaterialien undeutlich gemacht, und
der „Zwischenkörperhöhenindex" (IB-Index) wurde
berechnet, um die Zwischenkörperdistraktion
widerzuspiegeln. Dieser Index wurde wie folgt berechnet: Die mittelsagittale
Spannweite der vereinigten Segmente von der Kopfendplatte von L4
bis zur caudalen Endplatte von L5 wurde als die „Fusionshöhe" gemessen. Da die Wirbel von relativ
gleichmäßiger Höhe waren,
wurde die Summe der mittelsagittalen Höhen der Wirbel L3 und L6 verwendet,
um die Summe der Höhen
der Wirbel L4 und L5 einzuschätzen,
ausschließlich
der dazwischenliegenden Zwischenwirbelbandscheibe. Die Summe der
Wirbel L3 und L6 wurde danach von der Fusionshöhe subtrahiert, um die „berechnete Zwischenkörperhöhe" zu ermitteln. Um
die Differenzen bei der Vergrößerung zu
korrigieren, wurde dieser Wert als ein Verhältnis zur durchschnittlichen
Wirbelhöhe
ausgedrückt,
und dieser Wert wurde als der IB-Index definiert.
-
Ergebnisse:
Die mechanischen Prüfungsergebnisse
von einer Probe, die mit TIBFD + rhBMP-2 implantiert wurde, wurden
infolge von Vorrichtungsfehlern ausgeschlossen.
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Ergebnisse
der mechanischen Prüfungsdaten:
Mittelwerte, Standardabweichungen als eine Funktion der Gruppe werden
in der Tabelle III vorgelegt. Ergebnisse von gesamten und paarweise
statistischen Vergleichen werden in der Tabelle IV vorgelegt. Die
mittlere Steifigkeit war zwischen den Gruppen (zwei behandelt und
nicht operierte Kontrolle) für
jede Prüfart
(P = 0,005, P = 0,0001, P = 0,0001, P = 0,0001) bedeutend abweichend.
-
Alle
chirurgisch behandelten Zwischensegmente waren bedeutend steifer
als die unbehandelten Zwischensegmente. Das heißt, die Stellen, die mit TIBFD
+ rhBMP-2 oder TIBFD + autogenes Transplantat implantiert wurden,
verglichen mit jenen unbehandelten, waren bedeutend steifer betreffs
der Momente der Biegung (P = 0,0001, P = 0,055), Dehnung (P = 0,0001,
P = 0,0001), rechten Biegung (P = 0,0001, P = 0,0001) und linken
Biegung (P = 0,0001, P = 0,0001). Es gab keinen Unterschied bei
der Steifigkeit zwischen den Zwischensegmenten, die mit TIBFD +
rhBMP-2 behandelt wurden und jenen, die mit TIBFD + autogenem Transplantat
behandelt wurden (die Vergleiche für alle Prüfarten betrugen P 0,05).
-
Ergebnisse
der Zwischenkörperhöhenmaße, Zwischenkörperhöhenindex:
Mittelwerte, Standardabweichungen und Ergebnisse von den gesamten
und paarweise statistischen Vergleichen werden in der Tabelle V
vorgelegt. Es gibt keine Unterschiede beim Zwischenkörperhöhenindex
zwischen TIBFD + rhBMP-2 und TIBFD + autogenem Transplantat bei
jedem der Zeitmaße
F (4,40) = 0,20 P = 0,94). Ein Nachlassen trat hauptsächlich in
den ersten zwei postoperativen Monaten bei beiden Gruppen auf (annähernd 20%
der anfänglichen Zwischenkörperbandscheibenhöhe), obgleich
die Abnahme der Zwischenkörperhöhe nicht
bedeutend war (F (2,20) = 0,19, P = 0,83).
-
Schlußfolgerung:
Es wurden keine Unterschiede entweder mechanisch oder morphologisch
zwischen den Fusionen bemerkt, die mit TIBFD + rhBMP-2 bewirkt wurden
und jenen, die mit TIBFD + autogenem Transplantat bewirkt wurden.
Es war ein Trend in Richtung einer größeren Steifigkeit bei der Biegung
bei TIBFD + rhBMP-2 zu verzeichnen, aber dieser war nicht bedeutend.
Es tendierte dazu, daß ein
Nachlassen in beiden Gruppen in den ersten zwei Monaten zu verzeichnen
war. Das Gewinnen des autogenen Knochentransplantates liefert keinen
Vorteil, verglichen mit der Verwendung von rhBMP-2 beim fibrillaren
Kollagen Typ I bei diesem Modell.
-
BEISPIEL 3
-
Ein
offenporiges Polymilchsäurepolymer
(OPLA) wird in sterilen verpackten Streifen von 12,0 mm × 6,5 mm × 30 mm
bereitgestellt (zwei Streifen pro Packung). Das reine OPLA wurde
mittels Gammabestrahlung sterilisiert. Das rhBMP-2 wird in gefriergetrockneter
Pulverform bereitgestellt und intraoperativ in sterilem Wasser aufgelöst und mit
einer Pufferträgerlösung ergänzt. Das
rhBMP-2 wird in das Trägermaterial
eingeführt,
und der Träger
wird im hohlen Inneren eines Metallfusionskäfigteils angeordnet. Das Teil
wird danach an der Fusionsstelle implantiert.
-
BEISPIEL 4
-
Ein
rhBMP-2/Kollagen-Implantat wird aus Helistat® Absorbably
Collagen Hemostatic Agent (Integra LifeSciences Corporation) und
rhBMP-2 hergestellt. Der Kollagenträger wird innerhalb des hohlen
Inneren eines Metallfusionskäfigteils
angeordnet. Das Teil wird an der Fusionsstelle implantiert.
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TABELLE
I
Individuelle Käfig-Zwischenraum-Endplatten-Knocheneinwachs-Ergebnisse
von der Käfig-Gruppe
-
TABELLE
II
Biomechanische Steifigkeitsdaten von der Käfig-Gruppe
-
Werte
in runden Klammern verkörpern
die Standardabweichungen
-
TABELLE
III
Ergebnisse der mechanischen Prüfung
-
-
TABELLE
V
Ergebnisse Zwischenkörperhöhenindex:
von 0 bis 6 Monate
-
BEISPIEL 5
-
Logische Grundlage der
Prüfung
-
Die
Prüfung
wurde bei Endkappen durchgeführt,
um den Widerstand der Endkappe gegen ein Austoßen durch einen rhBMP-2-getränkten Kollagenschwamm
zu messen, und um den Widerstand mit einer bekannten Polyethylenendkappe
zu vergleichen.
-
VERSUCH A
-
Ausstoßversuch bei einer mit Preßpassung
angeordneten Endkappe
-
Dieser
Versuch wurde durchgeführt,
um die statische Kraft zu ermitteln, die für das Entfernen einer mit Preßpassung
angeordneten Polyethylenendkappe aus einem BAKTM-Teil
(Spine Tech, Minneapolis, MN) erforderlich ist. Die Endkappe wurde
am BackTM-Teil eingeschnappt, und eine axiale
Belastung wurde durch den Hohlraum des BackTM-Teils
auf die Endkappe angewandt. Die Ausstoßbelastung für fünf (5) Proben
bewegte sich im Bereich von 12 bis 37 lbs Kraft.
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VERSUCH B
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Versuchsanordnung und
Verfahren
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Fünf (5) Proben
einer 12 mm Titan-Endkappe (894-120, Sofamor Danek, USA) (894-XXX,
Sofamor Danek, USA, Memphis, Tennessee) wurden jeweils in einem
12 mm Titan-Implantat NOVUSTMLT (Sofamor
Danek, USA) angeordnet, wie in 18 und 19 gezeigt
wird. Das 12 mm Implantat wurde starr am Tisch einer servohydraulischen
Prüfmaschine
mit geschlossenem Kreis befestigt. Das Betätigungselement der Prüfmaschine
wurde an der Endkappe mittels eines Verbindungsstückes befestigt,
das in die Endkappe geschraubt wurde. Eine axiale Belastung wurde
angewandt, um die Endkappe mit einer Geschwindigkeit von 25 mm/min.
herauszuziehen, bis die Endkappe vollständig aus dem 12 mm Implantat
entfernt war. Die Daten, einschließlich der maximalen Belastung
und Verschiebung, wurden festgehalten und grafisch dargestellt,
indem eine Superscope II Datenerfassungs-Software verwendet wurde.
-
ERGEBNISSE
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Alle
Endkappen werden mittels einer elastischen Durchbiegung der zwei
Ankergabelzinken herausgezogen. Die mittlere Herausziehbelastung
betrug 187 N (41,99 lb Kraft). Die Tabelle I zeigt die unverarbeiteten Daten
für die
Herausziehversuche.
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VERSUCH C
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Die
Verfahren des Versuchs B wurden bei neun (9) Proben wiederholt,
außer
daß die
Belastung mit einer Geschwindigkeit von 12,5 mm/min. angewandt wurde.
Die mittlere Herausziehbelastung betrug 30,57 mittlere Kraft in
lbs.
-
Der
Wert von 30,57 läßt sich
gut mit dem Wert von 41,99 beim Versuch B vergleichen. Der Probenumfang
für diese
Prüfung
betrug 9, während
der Probenumfang beim Versuch B 5 betrug.
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DISKUSSION UND SCHLUSSFOLGERUNGEN
-
Die
Prüfungsergebnisse
zeigen, daß die
Endkappe dieser Erfindung gegen ein Ausstoßen in vivo aus zwei Gründen beständig ist.
Erstens ist gut bekannt, daß die
Zwischenwirbelbandscheibe unter einer komplizierten kombinierten
Belastung steht. Keine der Belastungen, die auf den Bandscheibenzwischenraum
wirkt, würde
jedoch direkt auf die Endkappe des Implantates wirken, um ein Ausstoßen der
Endkappe hervorzurufen. Zweitens ist es unwahrscheinlich, daß der rhBMP-2-getränkte Kollagenschwamm
177 N (41,99 lb Kraft) an Kraft ausüben könnte, um die Endkappe auszustoßen.
-
Die
Ankergabelzinkenendkappen dieser Erfindung wurden leicht von Hand
in die Teile eingesetzt. In einem Fall wurde die Endkappe mittels
der servohydraulischen Prüfmaschine
eingesetzt. Die Einsetzlast wurde gemessen und als 3,2 lb Kraft
ermittelt. Das liefert eine zusätzliche
Unterstützung
für den
vollen Endkappeneingriff. Die durchschnittliche Ausstoßkraft beträgt das 13-fache
der Einsetzlast.
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Die
Ankergabelzinkenendkappen dieser Erfindung lassen sich sehr günstig mit
einer bekannten durch Preßpassung
angeordneten Polyethylenendkappenkonstruktion vergleichen. Die mit
Preßpassung
angeordnete Kappe zeigte durchschnittlich 25 lbs Kraft mit einem
Bereich von 12 bis 37 lbs. Die Ankergabelzinkenkappe dieser Erfindung überschritt
jene Werte mit einem Mittelwert von 30,57 lbs und einem Bereich
von 12,5 bis 46,62 lbs Kraft über
neun (9) Proben.