фиксатор для позвоночника

Формула изобретения

1. Фиксатор для позвоночника, содержащий транспедикулярные винты, продольные и поперечные балки, узлы крепления с двумя взаимно перпендикулярными отверстиями под транспедикулярный винт и продольную балку, отличающийся тем, что продольные балки выполнены из материала с эффектом памяти формы, обеспечивающего жесткость фиксатора на изгиб в пределах от 10 до 80 Н/мм.

2. Фиксатор для позвоночника по п.1, отличающийся тем, что продольная балка имеет, по крайней мере, одну лыску, а отверстие под балку в узле крепления имеет сечение, по форме соответствующее поперечному сечению продольной балки.

3. Фиксатор для позвоночника по п.1 или 2, отличающийся тем, что поверхность узла крепления, находящаяся в контакте с продольной балкой и транспедикулярным винтом, выполнена с шероховатостью поверхности в интервале R _z от 10 до 60 мкм.

4. Фиксатор для позвоночника по п.1, отличающийся тем, что продольная балка имеет изгибы, соответствующие анатомически правильным изгибам отдела позвоночника в месте его установки.

5. Фиксатор для позвоночника по п.1, отличающийся тем, что поверхность транспедикулярного винта, контактирующая с костными структурами позвонка, выполнена с шероховатостью поверхности в интервале R_z от 10 до 60 мкм.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к медицине, а именно к нейрохирургии, травматологии и ортопедии, и может быть использовано для стабилизации поврежденных сегментов позвоночника.

Известны конструкции, состоящие из транспедикулярно вводимых в тела позвонков винтов и соединяющих их балок или пластин /Аганесов А.Г. и др. // Вестник травматологии и ортопедии. - 2003. - №3, - с.48-52/. Их использование для фиксации позвоночника иногда приводит к осложнениям вследствие слишком высокой жесткости конструкции по сравнению с жесткостью позвоночника. Особенно этот недостаток проявляется в том случае, когда пациент страдает остеопорозом, и функциональные нагрузки на стабилизированный сегмент позвоночника приводят к разрушению костной ткани вокруг винтов, миграции последних и потере стабилизирующего эффекта конструкции.

Этот недостаток пытаются устранить созданием динамичных конструкций, которые должны амортизировать функциональные нагрузки на оперированный сегмент позвоночника. Так, в изобретении, которое выбрано за прототип (патент РФ №2197915 "Фиксатор для позвоночника"), продольные балки конструкции предложено выполнять с динамическим компенсатором, образованным втулкой с задающими жесткость прорезями, которая выполнена из металла с высоким модулем упругости. Однако такая конструкция балки приводит к увеличению объема, который она занимает в организме и имеет открытые полости, заполняемые биологическими тканями. Последние будут блокировать подвижность динамического компенсатора и травмироваться при действии функциональных нагрузок. Кроме того, наличие динамического компенсатора усложняет процедуру установки фиксатора и затрудняет создание правильной репозиции оперированного сегмента, так как препятствует свободному перемещению узлов крепления по продольной балке. Также следует отметить, что в рассматриваемом изобретении предложено создавать шероховатую поверхность на элементах узла крепления, не контактирующих с продольной балкой и транспедикулярным винтом. Это, по нашему мнению, не обеспечивает достаточный страгивающий момент между элементами конструкции и может приводить к их развороту в процессе эксплуатации.

Задачей предложенного технического решения является повышение надежности стабилизации травмированного сегмента позвоночника за счет снижения жесткости фиксатора на изгиб до величин, характерных жесткости здорового позвоночного сегмента, а также упрощение техники его установки и расширение показаний к применению.

Дополнительной задачей является обеспечение сохранения достигнутой в ходе операции репозиции структур позвоночника за счет повышения страгивающих моментов, предотвращающих поворот продольной балки и транспедикулярного винта относительно узла крепления, а также более полной интеграции винта и костных структур.

Для решения поставленных задач фиксатор для позвоночника содержит транспедикулярные винты, продольные и поперечные балки, узлы крепления с двумя взаимно перпендикулярными отверстиями под транспедикулярные винты и продольную балку, причем продольные балки выполнены из материала с эффектом памяти формы, обеспечивающего жесткость фиксатора на изгиб в пределах от 10 до 80 Н/мм.

Повышение страгивающих моментов при повороте продольной балки и транспедикулярного винта относительно узла крепления для обеспечения надежности фиксации может быть реализовано тем, что балка имеет, по крайней мере, одну лыску, а отверстие под балку в узле крепления имеет сечение, по форме соответствующее поперечному сечению продольной балки, и/или тем, что поверхность узла крепления, находящаяся в контакте с продольной балкой и транспедикулярным винтом, выполняется с шероховатостью поверхности в интервале R_z от 10 до 60 мкм.

Использование в конструкции фиксатора продольных балок с пониженной жесткостью позволяет снизить напряжения на границе транспедикулярный винт - костная структура тела позвонка. Это позволяет обеспечить условия для возможной интеграции костных структур и винта. Для ускорения этого процесса поверхность транспедикулярного винта, контактирующую с костными структурами позвонка, желательно выполнять шероховатой с R_z от 10 до 60 мкм.

Кроме того, продольная балка может иметь изгибы, соответствующие анатомически правильным изгибам отдела позвоночника в месте его установки.

Проведенные эксперименты на анатомических препаратах нижнегрудного и поясничного отдела позвоночника показали, что жесткость фиксатора должна находится в пределах от 10 до 80 Н/мм. При более высоких значениях жесткости система позвоночник - фиксатор становится слишком регидна, что приводит к лизису костных структур сегмента и резорбции ткани вокруг транспедикулярных винтов. При меньших значениях жесткости фиксатор не способен обеспечить требуемую стабильность травмированного сегмента позвоночника. Определение жесткости фиксатора для позвоночника на изгиб проводилось в соответствии со стандартом ASTM F1717 (США). Кроме того, использование материала с эффектом памяти формы для изготовления продольных балок позволяет упростить технологию установки фиксатора на позвоночник и расширить показания к применению конструкции. Это достигается тем, что балка перед ее креплением к транспедикулярным винтам охлаждается ниже температуры превращения материала и легко может быть изогнута руками так, чтобы отвечать форме травмированного позвоночника и проходить через места крепления транспедикулярных винтов. После крепления продольной балки к транспедикулярным винтам и ее нагрева до температуры человеческого тела она будет стремиться к своей первоначальной форме и оказывать на позвоночник усилия (дистракции или компрессии), исправляющие положение травмированных позвонков.

Для обеспечения наибольшей эффективности этого процесса исходная форма продольной балки должна отвечать анатомически правильной форме позвоночника в оперируемом отделе. Так, для пояснично-крестцового отдела балки должны быть изогнуты на 20-50 градусов, а для нижнегрудного - прямые. Для повышения усилий страгивания при провороте продольной балки и транспедикулярного винта относительно узла крепления балка выполняется хотя бы с одной продольной лыской, а узел крепления имеет отверстие, форма которого отвечает форме поперечного сечения балки. Кроме того, поверхности узла крепления, контактирующие с продольной балкой и транспедикулярным винтом, выполняются шероховатыми с R _z от 10 до 60 мкм.

На чертеже изображен общий вид заявленного устройства, где 1 - транспедикулярные винты, 2 - узлы крепления, 3 - продольные балки, 4 - поперечная балка.

Пример использования заявляемого устройства. Больной П. поступил в клинику с диагнозом осложненный компрессионный перелом тела позвонка L1 в результате падения с высоты. В процессе операции из заднего доступа проведена ляминэктомия с ревизией спинно-мозгового канала и декомпрессией корешков спинного мозга и стабилизация травмированного сегмента фиксатором с продольными балками из материала с памятью формы (сплава на основе никелида титана, Ti-55,6% Ni). С этой целью под рентгеновским контролем через ножки (педикулы) в тела позвонков Т12 и L2 попарно ввели транспедикулярные винты, имеющие поверхность с шероховатостью R_z=30 мкм, на которые установили узлы крепления. Прямые продольные балки с одной лыской охлаждали в стерильном физиологическом растворе с температурой 5°С. Охлажденные балки руками изгибали в соответствии с формой сегмента позвоночника Т12-L2. Этот сегмент в норме имеет анатомическую ось, близкую к прямой, но в результате травмы приобрел кифотическую деформацию около 20 градусов. Поэтому балки изгибали так, чтобы их концы составляли между собой угол около 20 градусов. В таком состоянии балки с помощью узлов крепления установили на транспедикулярных винтах. В результате за счет тепла человеческого тела продольные балки нагреваются до температуры 35-37°С, при которой они стремятся вернуться к исходной прямой форме и оказывают дистракционное действие на позвонки, к которым они закреплены транспедикулярными винтами. Рана дренировалась и послойно ушивалась. Контрольные рентгеновские снимки, сделанные на следующий день после операции, показали, что продольные балки полностью выпрямились, а кифотическая деформация травмированного сегмента отсутствует. Через 10 дней больной П. выписан для амбулаторного лечения, а через 3 месяца приступил к трудовой деятельности.

Таким образом, использование заявленного фиксатора при операциях на позвоночнике позволяет снизить осложнения в послеоперационный период и стабилизировать травмированный сегмент позвоночника. Кроме того, использование изобретения упрощает технику установки фиксатора, обеспечивает надежность его фиксации, а также расширяет показания к его применению, т.к. позволяет использовать фиксатор в случаях, когда у больного наблюдается остеопороз, а также для создания постоянно действующей дистракции или компрессии, что особенно важно при лечении сколиозов. И, наконец, в сравнении с прототипом предложенный фиксатор занимает значительно меньший объем.