способ моделирования стабилизирующих металлоконструкций при операциях на позвоночнике

Формула изобретения

Способ моделирования стабилизирующих металлоконструкций при операциях на позвоночнике, характеризующийся тем, что первоначально определяют степень поражения позвоночника путем систематизации данных рентгеновской компьютерной и магниторезонансной томографии, определяют параметры линейных измерений для расчета модели имплантатов, в качестве параметров используют толщину и высоту ножки дуги позвонка, длину стержня каждого винта, длину соединительной балки; после обработки всех необходимых измерений данные вносят в таблицу и в соответствии с полученными параметрами по каталогу имплантатов выбирают подходящий элемент стабилизирующей металлоконструкции, после чего с помощью компьютерной программы производят совмещение полученной трехмерной модели стабилизирующей металлоконструкции с изображениями компьютерной томографии позвоночного сегмента пациента.

Описание изобретения к патенту

Способ относится к медицине, в частности к нейрохирургии, травматологии, и может быть использован при хирургическом лечении больных с патологией позвоночника с использованием металлических имплантатов.

Широко известны способы и устройства, применяемые для оперативной стабилизации позвоночника при лечении больных спондилолистезом. В большинстве случаев стабилизирующие устройства изготовлены из пористого или литого сплава на основе никелида титана. Они успешно применяются в качестве костно-замещающих материалов благодаря ряду уникальных свойств: сверхупругость, сверхэластичность, биологическая инертность, эффект памяти формы, наличие сквозных пор и их заданные размеры (Пахоменко Г.С. Стабилизация позвоночника конструкциями из сплавов на основе никелида титана // Имплантаты с памятью формы. - 1992, № 4. - с.8-9 // Патенты РФ: № 2120789, опубл. 27.10.1998; № 2125416, опубл. 27.01.1999; № 2129411, опубл. 27.04.1999; № 2186541, опубл. 10.08.2002).

При помощи этих стабилизирующих устройств во время операции проводится прочная долговременная фиксация двух или нескольких позвонков в правильной позиции. В настоящее время наибольшую популярность при операциях на грудном и поясничном отделах позвоночника приобрела транспедикулярная стабилизация (Радченко В.А., Корж Н.А. Практикум по стабилизации грудного и поясничного отделов позвоночника. - Харьков: ПРАПОР, 2005. - 142 с.; Сергеев К.С., Дуров М.Ф., Кучерюк В.И. и соавт. Хирургическая стабилизация переломов нижних грудных и поясничных позвонков. Тюмень: Принтмастер, 2005. - 194 с.).

Однако выполнение стабилизирующих операций при смещении позвонков связано с целым рядом технических трудностей, требующих точного выполнения определенных стандартов при установке имплантатов по отношению к структурам позвонков конкретного больного. При этом возникает проблема разработки индивидуальной модели стабилизирующей конструкции на дооперационном этапе для каждого пациента. В условиях операционной это не всегда возможно и связано с увеличением времени и травматичности операции.

Точно выполнить требования методики "на глаз" представляет трудную задачу для хирурга. Во время операции необходимо несколько раз выполнить линейные замеры для правильного выбора размера винта, приходится поэтапно углублять и расширять диаметр канала. На каждом этапе необходим рентгенологический контроль, тем самым пациент получает дополнительные дозы лучевой нагрузки, увеличивается время оперативного вмешательства и возрастает травматичность. В среднем во время операции на это уходит 40-75 минут (30-40%) в зависимости от вида оперативного вмешательства.

При неправильном проведении имплантата возникает риск повреждения спинного мозга, сосудов, спинномозговых нервов и несостоятельность стабилизации в послеоперационном периоде.

Прямых аналогов заявляемого изобретения не выявлено.

Задачей, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, является разработка способа моделирования стабилизирующих металлоконструкций при операциях на позвоночнике на дооперационном этапе конкретно для каждого пациента.

Техническим результатом является сокращение времени оперативного вмешательства при хирургическом лечении больных с патологией позвоночника, уменьшение кровопотерь и, следовательно, травматичности операции, предупреждение технических ошибок и связанных с ними осложнений.

Для достижения указанного технического результата способ моделирования стабилизирующих металлоконструкций при операциях на позвоночнике характеризуется тем, что первоначально определяют степень поражения позвоночника путем систематизации данных рентгеновской компьютерной и магниторезонансной томографии, определяют параметры линейных измерений для расчета модели имплантатов, в качестве параметров используют: толщину и высоту ножки дуги позвонка, величину аксиальных и сагиттальных углов наклона для каждого винта, длину стержня каждого винта, длину соединительной балки; после обработки всех необходимых измерений данные вносят в таблицу и, в соответствии с полученными параметрами, по каталогу имплантатов выбирают подходящий элемент стабилизирующей металлоконструкции, после чего с помощью компьютерной программы производят совмещение полученной трехмерной модели стабилизирующей металлоконструкции с изображениями компьютерной томографии позвоночного сегмента пациента.

Между существенными признаками и достигаемым техническим результатом существует следующая причинно-следственная связь.

Возможность получения трехмерной модели стабилизирующей конструкции для конкретного пациента с использованием определенных параметров позволяет сократить время оперативного вмешательства, уменьшить кровопотерю и травматичность операции, предупредить технические ошибки и осложнения.

По имеющимся у заявителя сведениям совокупность существенных признаков заявляемого изобретения не известна из уровня техники, что позволяет сделать вывод о соответствии предлагаемого изобретения «Способ моделирования стабилизирующих металлоконструкций при операциях на позвоночнике» критерию «новизна».

По мнению заявителя, сущность заявляемого изобретения не следует явным образом из известного уровня техники, так как не выявлены решения, имеющие признаки, совпадающие с признаками заявляемого изобретения при достижении указанного технического результата, что позволяет сделать вывод о соответствии предлагаемого изобретения критерию "изобретательский уровень".

Совокупность существенных признаков, характеризующих сущность заявляемого изобретения, может быть многократно использована при хирургическом лечении больных с патологией позвоночника с достижением технического результата, заключающегося в сокращении времени оперативного вмешательства, уменьшении кровопотерь и травматичности операции, предупреждении технических ошибок и связанных с ними осложнений, что позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого изобретения критерию «промышленная применимость».

Сущность предлагаемого способа поясняется чертежами, где на фиг.1 показан фрагмент рентгеновской компьютерной томограммы, на фиг.2 - измерения по данным рентгеновской компьютерной томографии, на фиг.3 - совмещение модели элементов металлоконструкции с изображениями компьютерной томографии.

Способ осуществляют следующим образом.

Создание модели стабилизирующей металлоконструкции начинают с первоначальной оценки поражения позвоночника пациента с традиционной рентгенографии. Спондилограммы дают общую картину и позволяют выявить аномалии, которые важны для установления уровня хирургического вмешательства. Снимки демонстрируют степень различных смещений позвонков относительно друг друга (спондилолистез).

Определяют косвенные признаки изменения межпозвоночных дисков.

Проводят рентгеновскую компьютерную томографию (РКТ), которая обеспечивает отличную визуализацию в поперечной плоскости с более полным представлением о степени сужения позвоночного канала, состоянии корешковых каналов, околопозвоночной области (фиг.1).

Затем проводят магниторезонансную томографию (МРТ).

Достоинствами МРТ являются широкое поле изображения, возможность получения срезов любой плоскости. МРТ дает ценную информацию о состоянии костного мозга позвонков, о межпозвонковых дисках и связочном аппарате, спинном мозге, корешковых каналах.

По данным рентгеновской компьютерной томографии пациентов со спондилолистезами различной степени выраженности определяют параметры для линейных измерений и расчеты для моделирования металлоконструкции.

В формате Dicom, используя программу для обработки медицинских изображений eFilmLT, проводят измерение следующих величин (фиг.2):

- длина стержня каждого винта (1);

- толщина ножки дуги с обеих сторон (2);

- величина аксиальных углов наклона для каждого винта (3);

- высота ножки дуги с обеих сторон (4);

- величина сагиттальных углов наклона для каждого винта (5);

- кривизна дуги соединительных балок (6);

- длина соединительной балки (7).

После обработки всех необходимых измерений данные вносят в таблицу и в соответствии с полученными параметрами по каталогу имплантатов выбирают подходящий элемент стабилизирующей металлоконструкции.

Таблица
Величина линейных измерений для расчета модели имплантатов
Параметры для линейных измерений	Справа	Слева
Толщина ножки дуги	0,9 см	0,8 см
Высота ножки дуги	1,0 см	1,0 см
Величина аксиальных углов наклона	27°	27°
Величина сагиттальных углов наклона	10°	14°
Длина стержня каждого винта	5,0 см	5,0 см
Длина соединительной балки	3,6 см	3,3 см

С помощью Adobe Photoshop CS-3 совмещают модель металлоконструкции с изображениями компьютерной томографии (фиг.3).

Предлагаемый способ был применен при хирургическом лечении 28 пациентов со спондилолистезами различной степени выраженности и позволил снизить осложнения, вызванные неправильной установкой имплантатов, более чем на 60% от общего числа возможных осложнений.

Способ поможет травматологам, нейрохирургам рассчитать комплектацию, размеры, форму, расположение имплантата. Кроме того, объективное пространственное представление модели металлоконструкции предполагает корректное введение винтов через дуги позвонков, исключая риск возможного "перепроведения", что позволит сократить продолжительность операций на 30-40% и, следовательно, снизить травматичность, избежать осложнений в послеоперационном периоде.