RU1771717C - Устройство дл стабилизации позвоночника - Google Patents

Abstract

Использование: хирургическа  коррекци  деформаций и стабилизаци  позвоночника . Повышение надежности фиксации поврежденного сегмента позвоночника путем индивидуального моделировани  пластин в плоскости наибольшей жидкости последней . Сущность изобретени : устройство имеет две несущие перфорированные по всей длине изогнутые пластины из сплава на основе титана с модул ми продольной упругости (0,10-0,12) -106 МПа и продольной текучести 250-350 МПа и фиксирующие элементы из крученых текстильных нитей, например из полиэфира, с коэффициентом крутки 18,4-35,4 и линейной плотностью нитей 338-1045 текс. 1 ил.

Description

(Л

С

Изобретение относитс  к медицине, а именно к травматологии и ортопедии и служит дл  коррекции деформаций и стабилизации позвоночника при его нестабильности.

Жестка  стабилизаци  позвоночника абсолютно необходима после проведенной коррекции деформаций позвоночника, особенно если эта деформаци  сочетаетс  с нестабильностью в поврежденном сегменте . Осложненные травмы позвоночника в большинстве случаев  вл ютс  первично нестабильными. Декомпрессивные операции , в том числе л минэктоми , усугубл ют неустойчивость позвоночника.

Дл  постдекомпрессивной одномоментной задней стабилизации позвоночника широкое распространение получили конструкции стержневого типа: пластинчатые фиксаторы ЦИТО, ХНИИОТ, Рой-Камилл, Люке, дистракторы и контракторы Харрингтона , Джекобса и др. Однако, многие авторы подвергают сомнению возможность первично прочной, т.е. крепкой, и надежной, т.е. неизменной во времени, задней стабилизации позвоночника в грудном и по сничном отделах, основыва сь на экспериментальных и клинических данных.

Известен фиксатор ЦИТО дл  задней стабилизации позвоночника (Г.С.Юмашев. Травматологи  и ортопеди . М., 1977, с.213). серийно выпускаемый медицинской промышленностью . Он представл ет собой две стальные пластины, имеющие отверсти  выт нутой формы вдоль всей своей длины, которые укладывают вдоль остистых отростков фиксируемого участка позвоночника и креп т с помощью болтов и гаек. Дл  более жесткой фиксации наружные поверхности пластин и прилегающие к ним поверхности гаек имеют ребристую поверхность.

ч

4

д

-ч

д VI

Дл  фиксации различных отделов позвоночника выпускают несколько типоразмеров пластин различной длины, пр мых и изогнутых в сагиттальной поверхности. С помощью этих пластин можно фиксировать участок позвоночника из 4-6 позвонков.

Однако, известный фиксатор имеет р д недостатков.

При промышленном выпуске конструкций невозможно предусмотреть все варианты анатомического строени -, позвоночника у пациентов. Поэтому часто имеющийс  фиксатор не соответствует в полной мере форме позвоночника у данного больного. А поскольку он выполнен из стального сплава с модулем упругости 0,19-0,21- 106 МПа и очень жесткий, то его невозможно скорректировать и отмоделировать как до, так и во врем  операции.

Имеющиес  вдоль всей длины пластин отверсти  снижают их прочность против деформирующих нагрузок, что ведет к несосто тельности фиксации. Кроме того, длина выпускаемых пластин недостаточна дл  достижени  прочной фиксации, особенно после многоуровневой л минэктомии, т.к. не удаетс  фиксировать достаточное количество позвонков выше и ниже зоны нестабильности и создать достаточное количество точек фиксации пластин с позвонками. Все это снижает надежность и прочность фиксации .

Пластины известного устройства фиксируютс  к остистым отросткам и между собой с помощью винтов с гайками. Это не дает возможности дл  создани  дозированной нагрузки и дополнительного лечебного коррегирующего воздействи  после фиксации . В местах силового контакта жесткой немоделируемой пластины и фиксирующих ее болтов с живой костной тканью возникают перегрузки, которые ведут к резорбции кости и расшатыванию пластин. Сама манипул ци  свинчивани  пластин в глубокой узкой операционной ранее технически сложна и отнимает много времени.

Все эти недостатки делают фиксацию позвоночника с помощью известных пластин технически сложной и трудоемкой операцией , а получаемую с их помощью фиксацию недостаточно надежной и прочной .

Наиболее близким техническим решением , выбранным за прототип  вл етс  корректор позвоночника, содержащий пластину и элементы фиксации в виде проволоки . Пластина изогнута в плоскости наименьшей жесткости, а в проксимальном конце ее выбраны отверсти  под неподвижное крепление за дужку позвонков (АС СССР № 450572).

Недостатком известной конструкции  вл етс  невозможность достижени  прочной фиксации позвоночника после декомп- рессивных операций из заднего доступа (например, многоуровневых л минэктомии ). Несущие части этой конструкции не поддаютс  индивидуальному моделирова0 нию в двух требуемых плоскост х (сагиттальной и фронтальной). Кроме того фиксирующие элементы не позвол ют регулировать нагрузки в области разрушенных позвоночных сегментов.

5 Цель изобретени  - повышение надежности фиксации поврежденного сегмента позвоночника.

Применение за вл емого изобретени  в клинической практике позволило значи0 тельно улучшить результаты лечени  у одной из самых т желых категорий больных - с нестабильными повреждени ми грудного и по сничного отделов позвоночника. Устройство просто в применении, с его по5 мощью прочно и надежно фиксируетс  поврежденный отдел позвоночника. Прочность и надежность фиксации обеспечивают благопри тные услови  дл  восстановлени  функции спинного мозга,

0 позвол ет проводить раннюю активизацию больных, улучшает клиническое течение, что про вл етс  в менее выраженном болевом синдроме, быстрейшем восстановлении функции тазовых органов и заживлении

5 пролежней. Этап операции - фиксаци  пластин - значительно упростилс  и сократилс  по времени. Использование за вл емого устройства позвол ет сократить сроки и уменьшить затраты на лечение данной кате0 гории больных.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что устройство дл  стабилизации позвоночника имеет несущие перфорированные пластины , выполненные из биологически инертно5 го пластичного материала, поддающегос  деформации во врем  операции, с модулем продольной упругости 0,10-0,12- 106 МПа, например сплава на основе титана, а фиксирующие элементы выполнены из крученых с

0 коэффициентом крутки 18.4-35.4 текстильных синтетических нитей, имеющих линейную плотность 338-1045 текс, выполненных из биологически инертного материала, например полиэфира. Пластины выполнены

5 пр моугольного сечени , например 4x10 мм, имеют длину от 150 до 600 мм и изгибы соответственно изгибам позвоночника данного конкретного больного. Нити продеваютс  через отверсти  в пластинах и в остистых отростках, зав зываютс  узлами

над пластинами, ст гива  при этом пластины и фиксиру  позвоночник.

Сопоставительный анализ за вл емого технического решени  и прототипа показывает , что за вл емое устройство дл  стабилизации позвоночника отличаетс  тем, что пластины выполнены из сплава на основе титана с модул ми продольной упругости 0,10-0,12 х 10 МПа и продольной текучести 250-350 МПа, фиксирующие элементы выполнены из крученых текстильных нитей, например из полиэфира с коэффициентом крутки 18,4-35,4 и линейной плотностью нитей 338-1045 текс. На основании этого сделан вывод, что за вл емое техническое решение соответствует критерию новизна .

Сравнение за вл емого технического решени  не только с прототипом, но и с другими техническими решени ми, примен емыми в медицине, не позволило вы вить в них признаки, отличающие за вл емое решение от прототипа, что позвол ет сделать вывод о соответствии критерию существенные отличи .

Сущность за вл емого технического решени  по сн ет рисунок, где изображены пластины устройства дл  стабилизации позвоночника , фиксирующие грудопо снич- ный отдел позвоночника у пациента с правосторонней сколиотической деформацией .

Устройство дл  стабилизации позвоночника состоит из двух одинаковых пластин 1, изготовленных из биологически инертного пластичного материала, имеющего модуль продольной упругости 0,10-0,12 хЮ МПа, например сплавов на основе титана ОТ-4, ВТ-5, ВТ-6, ВТЗ-3. Пластины 1 имеют пр моугольное сечение, например 4x10, 4x12, 5x12 мм. Длина пластин 1 может быть от 150 до 600 мм, в зависимости от длины стабилизируемого участка позвоночника. Вдоль вертикальной оси пластин 1 имеютс  отверсти  2, например диаметром от 2 до 4 мм, с раззенкован- ными кра ми. Пластины 1 имеют изгибы 3 во фронтальной и сагиттальной плоскост х, соответствующие изгибам позвоночника данного конкретного пациента. Пластины 1 соединены фиксирующими элементами 4, например из крученых с коэффициентом крутки 18,4-35,4 текстильных синтетических нитей с линейной плоскостью 338-1045 текс из биологически инертного материала, например полиэфира.

Устройство примен етс  следующим образом.

После осуществлени  заднего оперативного доступа к позвоночнику, скелетировани  остистых отростков и выполнени  основного этапа операции (л минэктомии. открытого вправлени  вывиха позвонка или

другого вмешательства, ведущего к нестабильности или ее усугубл ющего), выполн етс  задн   стабилизаци  позвоночника с помощью за вл емого устройства.

Хирург, примен   пластину 1 к стабили0 зируемому участку позвоночника, определ ет ее необходимую длину, в соответствии укорачива  пластины 1. Длина пластин выбираетс  как правило такой, чтобы иммоби- лизировать не менее трех позвонков выше

5 и ниже зоны декомпрессии. Затем пластины 1 изгибают в соответствии с анатомическими изгибами стабилизируемого участка позвоночника данного конкретного больного. У пациентов, которым фиксируют толь0 ко грудной или только по сничный отделы поавоночника, пластины 1 будут иметь изгиб 3 по дуге неправильной формы, в каждом отдельном случае различной. У пациентов, которым фиксируют и грудной, и

5 по сничный отделы позвоночника одновременно , пластины 1 будут иметь два изгиба 3 по неправильной формы дугам в сагиттальной плоскости. У пациентов со сколиотической или иной деформацией позвоночника,

0 существовавшей до травмы, пластины 1 будут иметь дополнительный изгиб 3 во фронтальной плоскости. Таким образом, позвоночник фиксируетс  индивидуально моделированной конструкцией из биологи5 чески инертного материала, который не вызовет реакции организма после ее имплантации, т.е. повышаетс  надежность операции. Использу  пластичность материала с модулем продольной упругости

0 0,10-0,12 х 106 МПа, изгиба  пластины 1 в сагиттальной и фронтальной поверхност х, получаем конструкцию сложной формы, точно соответствующую изгибам позвоночника данного конкретного больного. Это обеспе5 чивает наибольшую площадь контакта конструкции с фиксируемым участком позвоночника,а, следовательно, увеличиваетс  прочность и надежность фиксации. Увеличива  площадь контакта конструк0 ции с живой костной тканью, мы тем самым снижаем величину удельной нагрузки на кость, не наруша  трофические процессы в ней.В послеоперационном периоде, благодар  этому, значительно уменьшаетс  ре5 зорбци  костной ткани в зоне контакта кость-металл, тем самым увеличиваетс  надежность фиксации. Пластины 1, отмоде- лированные по форме позвоночника данного конкретного больного и имеющие точно отмеренную длину, укладываютс  вдоль остистых отростков с обеих сторон. В основаии х остистых отростков формируютс  отверсти , например с помощью шила, диаметром 3 мм. Через эти отверсти  пропускаютс  фиксирующие элементы 4, затем они пропускаютс  через отверсти  2 в пластинах и с нат жением зав зываютс  над пластинами 1.

Име  высокий модуль продольной упругости и, следовательно, высокую изгибоч- ную прочность, моделированные пластины 1 будут сохран ть приданную им форму даже при значительных изгибающих нагрузках , прочно фиксиру  позвоночник. Использу  упругие свойства материала пластин- 1, можно создать дополнительный про- лонгированный.во времени лечебный коррегирующий эффект во фронтальной плоскости. Дл  этого-при фиксации позвоночника в пластинах 1 вызывают упругие (но не пластические) деформации во фронтальной плоскости. В послеоперационном периоде пластины 1 будут кроме стабилизирующего оказывать коррегирую- щее воздействие в направлении, обратном деформации, стрем сь вернутьс  в нейтральное положение.

В качестве фиксирующих элементов 4 дл  фиксации пластин 1 к позвоночнику используютс  крученые с коэффициентом крутки 18.4-35,4 текстильные синтетические нити с линейной плотностью 338-1045 текс, выполненные из биологически инерт- -ного материала, например полиэфира (например НПэф-МА 111 текс х 3 х, диаметром 1,3 мм). Экспериментальна  проверка показала: прочность нити на разрыв равна 64,7 кг при удлинении 33%, выносливость на многократный изгиб при раст гивающей нагрузке 8 кг достигает 235 циклов, потер  прочности после 16159 циклов на изгиб при раст гивающей нагрузке 2 кг составила 72,49%, У остальной и титановой проволоки прочности выносливость к многократному изгибу не превышала 15-17 циклов.

Эластичность текстильных синтетических крученых с выбранным нами коэффициентом крутки нитей, имеющих линейную плотность 338-1054 текс в режиме докрити- ческих нагрузок обуславливает их демпферные свойства. Демпферирование в узлах фиксации обеспечивает автоматическое выравнивание нагрузок между ними, защищает их от разрушени , предотвращает прорезывание кости. Фиксирующие элементы 4 из указанных выше нитей за счет своих эластических свойств имеют контакт с костью по всему ходу внутрикостного отверсти  в остистых отростках, тем самым равномерно распредел етс  нагрузка на кость, снижаетс  ее удельна  величина на

каждом участке контакта фиксирующий элемент - кость, предупреждаетс  резорбци  кости - повышаетс  надежность фиксации .

При гипоплазии или переломах остистых отростков фиксаци  может быть выполнена и за дужки позвонков.

За счет своих эластичных свойств нить реагирует на изменени , происход щие в

0 живой костной ткани, при этом.практически не измен етс  прочность фиксации. Выбранный нами интервал коэффициента крутки нити и ее линейной плотности 338- 1045 текс обеспечивает оптимальные эла5 стичные и прочностные свойства крученой текстильной синтетической нити, что дает прочную и надежную фиксацию пластин к позвоночнику. Использование таких нитей исключает саморазв зывание узлов, обес0 печива  тем самым надежность фиксации пластин к позвоночнику. Нити с указанными коэффициентами круток и линейной плотностью 338-1034 текс имеют достаточную прочность(что проверено нами опытным пу5 тем). Сам процесс фиксации пластин 1 во врем  операции предельно прост за счет применени  в качестве фиксирующих элементов указанных нитей, которые просто продергиваютс  с помощью хирургической

0 иглы через отверсти  в пластинах и в остистых отростках и с нат жением зав зываютс  узлами над пластинами. Едина  конструкци  упругие пластины + эластичные фиксирующие элементы обладает де5 мпферными свойствами, сглажива  перегрузки как вертикальные, так и изгибающие , действующие на фиксированный поврежденный участок позвоночника, что повышает надежность, при сохранении

0 прочности фиксации.

Сами фиксирующие элементы 4 выполнены из биологически инертного материала, например полиэфира, что повышает надежность фиксации.

5 Примен   фиксацию пластин кручеными текстильными синтетическими нит ми, мы имеем возможность регулировать величину и направление нагрузки на различных участках стабилизированного позвоночни0 ка, в зависимости от характера повреждени , что повышает надежность операции, позвол   сохранить достигнутый и получить дополнительный лечебный эффект, сохран   простоту фиксации. При одновремен5 ном индивидуальном, моделировании несущих пластин это обеспечит необходимый режим разгрузки в зоне разрушенного позвонка и одномоментную ситуационно прочную стабилизацию позвоночного столба в целом.

Например, при повреждени х заднего отдела тела позвонка, фиксирующий элемент 4 пропускаетс  через каналы в остистых отростках позвонков, смежных с поврежденным и через отверсти  в пластинах 2, расположенных несколько дальше от места повреждени , относительно каналов. Поэтому при зат гивании нитей в зоне повреждени  создаетс  дистрагирующий эффект , способствующий сохранению или восстановлению формы поврежденного позвонка и его скорейшей консолидации. При переломах передних отделов тела позвонка , нить 4 проводитс  через отверсти  2 в пластинах 1, расположенных ближе к месту повреждени , относительно каналов в остистых отростках смежных с поврежденным позвонков. При зат гивании нитей 4 создаетс  компресси  в зоне повреждени , дающа  дополнительный положительный эффект.

Нами изучены биомеханические услови  функционировани  системы неустойчивый позвоночник + стержневой фиксатор после нестабильных травм и многоуровневых л минэктомий. При многоуровневом закреплении стержней (пластин) устойчивость против изгибающих, сдвиговых и продольных нагрузок определ етс  не только жесткостью , сколько прочностью закреплени  в каждом из узлов фиксации.

Мы используем пластины из сплавов ОТ-4, ВТ-5, ВТ-6, ВТЗ-1. Их прочностные характеристики: предел прочности на раст жение - от 750 до 1200 МПа, модуль упругости 0.10-0,12 х 106 МПа, относительное удлинение при разрыве 10-15%, изгибна  прочность 900-1000 МПа, выносливость при изгибе 0,4-0,6 от предельной прочности, чувствительность к концентраторам напр жений (например отверсти м) равна таковой у стали. При испытани х пластин пр моугольного сечени  10x4 мм на консольный изгиб нами установлено, что при плече 120 мм остаточна  деформаци  по вл етс  лишь при нагрузке более 10 кг.

Пластины имеют пр моугольное сечение размерами 4х10х 4x12, 5x16 мм и длину до 600 мм, снабжены отверсти ми диаметром 2-4 мм с раззенкованными кра ми, расположенными по всей длине пластин с

интервалом 10 мм. Необходима  толщина и длина пластин подбираютс  индивидуально в соответствии с прот женностью декомп- рессивного дефекта, наличием переломов

смежных остистых отростков и дужек вне зоны декомпрессии, прочностью отростков, которые определ ютс  в процессе операции , а также конституцией пациента. Они позвол ют перекрыть дефекты 2-3 и даже

4-5 дужек, закрепитьс  на 3-4 позвонка выше и на 4-5 ниже декомпрессивного дефекта . Укорочение заготовок до необходимой длины производитс  простерилизованным рашпилем.

Пластины поддаютс  пластической деформации и могут быть отмоделированы в плоскости наибольшей жесткости индивидуально в соответствии с требуемой коррекцией позвоночника (экстензи , нейтральное

положение) и формой смежных его отделов. Ориентаци  пластин широкой гранью преимущественно в сагиттальной плоскости би- омеханическивыгоднапри

компрессионно-сгибательных деформаци х

позвоночника.

По предлагаемой методике с использованием устройства дл  стабилизации позвоночника нами прооперировано 12 больных с осложненными нестабильными травмами

грудного и по сничного отделов позвоночника , а также их последстви ми.

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Устройство дл  стабилизации позвоночника , содержащее перфорированные по всей длине изогнутые пластины с фиксирующими элементами, отличающеес  тем, что. с целью повышени  надежности

   фиксации поврежденного сегмента путем индивидуального моделировани  пластин в плоскости наибольшей жесткости последней , в нем пластины выполнены из сплава на основе титана с модул ми продольной

   упругости 0,10-0,12 -10 МПа и продольной текучести 250-350 МПа, а фиксирующие элементы выполнены из крученых текстильных нитей, например из полиэфира, с коэффициентом крутки 18,4-35,4 и линейной

   плотностью нитей 338-1045 те кс.