RU2735061C1 - Multifunctional device for vertebral column repair in case of traumatic injuries - Google Patents

Abstract

FIELD: medicine.

SUBSTANCE: multifunctional apparatus for vertebral spinal repair in case of traumatic injuries is presented in the form of a vertebra prosthesis including a hollow body with a basal and ventral wall. Basal wall is equipped with heat exchanger in form of "coil" for circulation of cooling liquid formed by system of hollow radiator openings, which through channels is connected to inlet and outlet holes made in housing and serving for connection of supply and discharge branch pipes respectively. Ventral wall is configured to adjust its height position. In the basal wall, through holes are additionally provided, providing the possibility of visual control of the level of immersion of the body before contact of the basal wall with a solid shell of the spinal cord. Body is additionally provided with a canal for administering medicinal agents into the injured zone or feeding the gas component when performing oxygenation. Inside the body there are electrodes for electrostimulation, through the supply wire connected to the generator of electric pulses and a feedback sensor connected to the external interface and serving for determination of oxygen content in cells of biological tissue.

EFFECT: invention enables expansion of the device operating capabilities.

1 cl, 3 dwg

Description

Заявляемое изобретение относится к медицине, а именно к области спинальной нейрохирургии, вертебрологии, травматологии и ортопедии и может быть использовано для стабилизации травмированных сегментов позвоночника, профилактики и лечения отека спинного мозга, преимущественно, шейного отдела, а также его сосудов и корешков.The claimed invention relates to medicine, namely to the field of spinal neurosurgery, vertebrology, traumatology and orthopedics and can be used to stabilize injured segments of the spine, prevent and treat edema of the spinal cord, mainly of the cervical spine, as well as its vessels and roots.

Поиск наиболее эффективного хирургического способа лечения переломов позвонков шейного, грудного и поясничного отделов позвоночника с восстановлением анатомических взаимоотношений в позвоночных сегментах является одной из самых актуальных задач в современной травматологии. Как правило, лечение подобных травм начинается со срочной декомпрессивно-стабилизирующей операции, направленной на устранение сдавления спинного мозга и восстановления утраченной стабильности в поврежденном сегменте и установления различных имплантов. Помимо механического повреждения спинного мозга существует опасность его отека, восходящий характер которого приводит к фатальным исходам вследствие дисфункции и депрессии кардио-респираторных центров продолговатого мозга. The search for the most effective surgical method for treating vertebral fractures of the cervical, thoracic and lumbar spine with the restoration of anatomical relationships in the vertebral segments is one of the most urgent tasks in modern traumatology. As a rule, the treatment of such injuries begins with an urgent decompression and stabilization surgery aimed at eliminating the compression of the spinal cord and restoring the lost stability in the damaged segment and installing various implants. In addition to mechanical damage to the spinal cord, there is a danger of its edema, the ascending nature of which leads to fatal outcomes due to dysfunction and depression of the cardio-respiratory centers of the medulla oblongata.

Распространение отека спинного мозга затрагивает сосудистый и дыхательный центры и может привести к остановке дыхания и сердца. Современные реанимационные мероприятия, направленные на устранение последствий прогрессирующего отека спинного мозга не всегда эффективны. Spinal cord edema spreading affects the vascular and respiratory centers and can lead to respiratory and cardiac arrest. Modern resuscitation measures aimed at eliminating the consequences of progressive spinal cord edema are not always effective.

В настоящее время существует два основных типа имплантов позвонков: трубчатая сетка и телескопическая трубка, которые, как правило, предназначены для выполнения единственной функции, а именно, приема на себя механических осевых нагрузок тела человека. Все остальные действия, например, доставка в зону повреждения лекарственных препаратов и/или охлаждающей жидкости для проведения гипотермии, осуществляются в процессе лечения и реабилитации и зависят от квалификации врача. Currently, there are two main types of vertebral implants: tubular mesh and telescopic tube, which, as a rule, are designed to perform a single function, namely, to take on mechanical axial loads of the human body. All other actions, for example, delivery of drugs and / or coolant to the damaged area for hypothermia, are carried out in the course of treatment and rehabilitation and depend on the qualifications of the doctor.

Исследования подтверждают разрушительное воздействие повышенной температуры на моторные клетки спинного мозга и белок миелин, отвечающие за двигательные функции. Чтобы снизить влияние повышенной температуры, необходима гипотермия зон повреждения, в частности, их охлаждение, например, водой, имеющей температуру +2÷5°С. Как правило, гипотермию осуществляют при проведении первичной операции и только в течение первых 5-10 минут, в то время как опасность развития отека спинного мозга может существовать до 10 суток. Research confirms the damaging effects of high temperatures on the motor cells of the spinal cord and the protein myelin, which are responsible for motor functions. To reduce the effect of elevated temperature, hypothermia of the damaged zones is necessary, in particular, their cooling, for example, with water having a temperature of + 2 ÷ 5 ° C. As a rule, hypothermia is performed during the primary operation and only during the first 5-10 minutes, while the risk of developing spinal cord edema can exist for up to 10 days.

После проведенной операции в эпидуральное пространство (травмированную зону) вводят лекарственные средства. Однако локализация лекарства также не всегда эффективна, т.к. лекарственное средство может растекаться вблизи этой зоны.After the operation, drugs are injected into the epidural space (injured area). However, drug localization is also not always effective, because the drug may spread near this area.

Третья стадия лечения заключается в проведении последующих оперативных вмешательств, в том числе, с целью подведения электродов, предназначенных для электростимуляции, благодаря которой активизируются моторные нервные клетки и нормализуются их функции. Операции преимущественно проводят с передней или боковой стороны шеи или груди, т.к. доступ сзади не позволяет подводить электроды эффективно. The third stage of treatment consists in carrying out subsequent surgical interventions, including for the purpose of supplying electrodes intended for electrical stimulation, due to which motor nerve cells are activated and their functions normalized. Operations are mainly carried out from the front or side of the neck or chest. rear access does not allow efficient electrode delivery.

В результате процесс восстановления пациента замедляется. As a result, the patient's recovery process is slowed down.

Известно, что при уменьшении температуры всего на один градус клеточный обмен уменьшается примерно на 5-7%, при этом снижается потребление кислорода. It is known that with a decrease in temperature by only one degree, cellular metabolism decreases by about 5-7%, while oxygen consumption decreases.

Задержка процессов клеточного и миелинового разрушения, вызванного травмой позвоночника и, соответственно, нарушением кровоснабжения, может быть реализована за счет гипотермии в зоне повреждения биологической ткани и около этой зоны.Delay of the processes of cellular and myelin destruction caused by spinal trauma and, accordingly, a violation of blood supply, can be realized due to hypothermia in the zone of damage to biological tissue and around this zone.

Из предшествующего уровня техники известно применение гипотермии при проведении операций на травмированном позвоночнике с использованием имплантов (например, US 6699269 «Selective brain spinal cord hypothermia method and apparatus», дата приоритета 2001-04-03, опубликовано US2002198579 (А1) 2002-12-26; WO 2012006184 «Therapeutic brain cooling system and spinal cord coling system», дата приоритета 2010-06-29, опубликовано WO2012006184 (А1) 2012-01-12; US 20030028137 «Novel hypothermic modalities and direct application of protective agents to neural structures or into CSF», дата приоритета 2001-05-18, опубликовано US2003028137 (А1) 2003-02-06; WO 2005034801 «Pain managements using localized hypothermia», дата приоритета 2003-10-08, опубликовано WO2005034801 (А2)2005-04-21). From the prior art it is known the use of hypothermia in operations on an injured spine using implants (for example, US 6699269 "Selective brain spinal cord hypothermia method and apparatus", priority date 2001-04-03, published US2002198579 (A1) 2002-12-26 ; WO 2012006184 "Therapeutic brain cooling system and spinal cord coling system", priority date 2010-06-29, published WO2012006184 (A1) 2012-01-12; US 20030028137 "Novel hypothermic modalities and direct application of protective agents to neural structures or into CSF ", priority date 2001-05-18, published US2003028137 (A1) 2003-02-06; WO 2005034801" Pain managements using localized hypothermia ", priority date 2003-10-08, published WO2005034801 (A2) 2005-04- 21).

Гипотермия травмированного участка спинного мозга с использованием охлаждающей жидкости в течение кратковременного периода 5-10 минут не позволяет говорить о полноценной гипотермии, препятствующей образованию отеков.Hypothermia of the injured area of the spinal cord with the use of a coolant for a short period of 5-10 minutes does not allow us to speak of full-fledged hypothermia, which prevents the formation of edema.

Введение в зону повреждения над твердой мозговой оболочкой катетеров, служащих для подачи охлажденной воды, на 3-5 суток, также имеет недостатки из-за возможности образования над спинным мозгом водяной подушки, которая сдавливает мозг и, как следствие, травмирует его.The introduction of catheters over the dura mater into the damaged area for supplying chilled water for 3-5 days also has drawbacks due to the possibility of a water cushion forming over the spinal cord, which compresses the brain and, as a result, injures it.

Применение для гипотермии жидкого азота или иных газов, или жидкостей при температуре ниже 0°С может привести к некрозу тканей в зоне травмы.The use of liquid nitrogen or other gases or liquids for hypothermia at temperatures below 0 ° C can lead to tissue necrosis in the area of injury.

Системы охлаждения в виде воротников или шапочек (например, производства компании Blanketrol), производимых компанией CSZ Cincinnati Sub-Zero (США) и выполненных с возможностью присоединения к холодильнику, охлаждают травмированную зону поверхностно, что снижает эффективность процедуры из-за возникающей разницы температур на поверхности и внутри травмы. Cooling systems in the form of collars or caps (for example, manufactured by Blanketrol), manufactured by CSZ Cincinnati Sub-Zero (USA) and designed to be connected to a refrigerator, cool the injured area superficially, which reduces the effectiveness of the procedure due to the resulting temperature difference on the surface and inside the injury.

Принцип действия оксигенации заключается в насыщении организма кислородом, в который часто вводят и другие газы, их смеси или активные молекулы. The principle of operation of oxygenation is to saturate the body with oxygen, into which other gases, their mixtures or active molecules are often introduced.

Из уровня техники известно использование оксигенации при устранении повреждений позвоночника, например, US 5127407 «Epidul oxygen sensor», дата приоритета 1989-08-17, публикация US5127407 (А), 1992-07-07; US9044179 «Oxygen Sensor for Internal Monitoring of Tissue in Vivo», дата приоритета 2006-01-04, публикация US2009216097 (А1) 2009-08-27; US2016081603 «Reflection-Type Multi-Sensor Array Blood Oxygen Detection Device», дата приоритета 2013-05-17, публикация US2016081603 (А1) 2016-03-24; WO2013090658 «Fiber Optic Flow And Oxygenation Monitoring using Diffuse Correlation», дата приоритета 2011-12-14, публикация WO2013090658(А1) 2013-06-20.It is known in the art to use oxygenation in repairing spinal lesions, for example, US 5127407 "Epidul oxygen sensor", priority date 1989-08-17, publication US5127407 (A), 1992-07-07; US9044179 "Oxygen Sensor for Internal Monitoring of Tissue in Vivo", priority date 2006-01-04, publication US2009216097 (A1) 2009-08-27; US2016081603 "Reflection-Type Multi-Sensor Array Blood Oxygen Detection Device", priority date 2013-05-17, publication US2016081603 (A1) 2016-03-24; WO2013090658 "Fiber Optic Flow And Oxygenation Monitoring using Diffuse Correlation", priority date 2011-12-14, publication WO2013090658 (A1) 2013-06-20.

Применение электростимуляции известно, например, из US2004122477 «Fully implantable miniature neurostimulator for spinal nerve root stimulation as a therapy for angina and peripheral vascular disease», дата приоритета 2002-12-19, публикация US2004122477 (А1) 2004-06-24.The use of electrical stimulation is known, for example, from US2004122477 "Fully implantable miniature neurostimulator for spinal nerve root stimulation as a therapy for angina and peripheral vascular disease", priority date 2002-12-19, publication US2004122477 (A1) 2004-06-24.

Из предшествующего уровня техники известен имплант межпозвонкового диска шейного отдела, включающий U-образный корпус, образованный из нижней, верхней и несущей стенок, и клинообразный распорный механизм, установленный с возможностью перемещения внутри корпуса, причем на наружных поверхностях верхней и нижней стенок выполнены треугольные профильные фиксаторы, в верхней и нижней стенках корпуса выполнены перфорационные отверстия, на несущей стенке выполнена площадка, в которой имеется резьбовое отверстие, осесимметрично резьбовому отверстию в противоположной части на внутренней поверхности верхней и нижней стенок выполнены конические распорные полусферы, клинообразный распорный механизм выполнен в виде винта с конической головкой с возможностью перемещения конической головки в конических распорных полусферах за счет вращения в резьбовом отверстии (патент RU № 131611 на полезную модель «Имплант межпозвонкового диска шейного отдела», дата подачи 25.03.2013 г., опубликовано 27.08.2013 г.). From the prior art, an implant of an intervertebral disc of the cervical spine is known, which includes a U-shaped body formed from the lower, upper and supporting walls, and a wedge-shaped spacer mechanism mounted with the possibility of movement inside the body, and on the outer surfaces of the upper and lower walls there are triangular profile clamps , perforations are made in the upper and lower walls of the housing, a platform is made on the bearing wall, in which there is a threaded hole, axially symmetric to the threaded hole in the opposite part on the inner surface of the upper and lower walls, conical spacer hemispheres are made, the wedge-shaped spacer mechanism is made in the form of a screw with a conical a head with the ability to move the conical head in the conical spacer hemispheres due to rotation in the threaded hole (patent RU No. 131611 for the useful model "Implant of the cervical intervertebral disc", filing date 03/25/2013, published 08/27/2013).

Наиболее близким техническим решением к заявляемому изобретению является устройство для локальной гипотермии спинного мозга и восстановления стабильности позвоночника при травматических повреждениях, включающее корпус с теплообменником, при этом корпус представляет собой протез позвонка в виде полого короба, изготовленного из порошка титана методом селективного лазерного сплавления (SLM), с базальной и вентральной стенками, базальная стенка корпуса выполнена с системой полых отверстий – «змеевик» для циркуляции охлаждающей жидкости, который соединен каналами в боковой стенке корпуса с входным и выходным отверстиями, расположенными на вентральной поверхности корпуса, причем отверстия имеют резьбу для присоединения к подающей и отводящей трубкам для охлаждающей жидкости, вентральная стенка имеет снаружи округлую поверхность и удлинена по краям, на которых размещены отверстия под фиксирующие винты, кроме того, протез позвонка имеет различные типоразмеры для шейного, грудного и поясничного отделов (патент RU № 177347 на полезную модель «Устройство для локальной гипотермии спинного мозга и восстановления стабильности позвоночника при травматических повреждениях», дата подачи 26.04.2017 г., опубликовано 16.02.2018 г.). The closest technical solution to the claimed invention is a device for local hypothermia of the spinal cord and restoration of spine stability in traumatic injuries, including a housing with a heat exchanger, while the housing is a vertebral prosthesis in the form of a hollow box made of titanium powder by selective laser fusion (SLM) , with the basal and ventral walls, the basal wall of the body is made with a system of hollow holes - a "coil" for circulation of the coolant, which is connected by channels in the side wall of the body with inlet and outlet holes located on the ventral surface of the body, and the holes are threaded for attaching to supply and outlet tubes for coolant, the ventral wall has a rounded surface on the outside and is elongated at the edges, on which holes for fixing screws are located, in addition, the vertebral prosthesis has various standard sizes for the cervical, thoracic and lumbar on departments (patent RU No. 177347 for a useful model "Device for local hypothermia of the spinal cord and restoration of spinal stability in traumatic injuries", filing date 04/26/2017, published 02/16/2018).

Недостатки известных решений обусловлены ограниченными функциональными возможностями, т.к. конструкции имплантов не позволяют при проведении первичной операции на трамвированном позвоночнике одновременно осуществлять и гипотермию, и микроперфузию лекарственных средств, и электростимуляцию, и оксигенацию поврежденного участка, при этом, пациенту в дальнейшем требуется проведение дополнительного хирургического вмешательства. При установке известного протеза в позвоночник пациента отсутствует возможность определения степени его погружения. В результате могут возникнуть ситуации, связанные со сдавлением спинного мозга, его корешков и сосудов. И наоборот, при отсутствии соприкосновения импланта со спинным мозгом эффективность лечения значительно снижается. The disadvantages of the known solutions are due to limited functionality, since implant designs do not allow simultaneous hypothermia, drug microperfusion, electrical stimulation, and oxygenation of the damaged area during primary surgery on the trammed spine, while the patient further requires additional surgical intervention. When installing a known prosthesis in the patient's spine, it is not possible to determine the degree of his immersion. As a result, situations may arise associated with compression of the spinal cord, its roots and blood vessels. Conversely, in the absence of contact of the implant with the spinal cord, the effectiveness of treatment is significantly reduced.

Техническим результатом, на достижение которого направлено заявляемое изобретение, заключается в расширении функциональных возможностей устройства. The technical result to be achieved by the claimed invention is to expand the functionality of the device.

Указанный технический результат достигается тем, что в многофункциональном устройстве для восстановления позвоночника при его травматических повреждениях, изготовленного в виде протеза позвонка, включающего полый корпус с базальной и вентральной стенками, при этом базальная стенка оснащена теплообменником в виде «змеевика» для циркуляции охлаждающей жидкости, образованного системой полых радиаторных отверстий, который через каналы связан с входным и выходным отверстиями, выполненными в корпусе и служащими для присоединения подводящего и отводящего патрубков соответственно, вентральная стенка выполнена с возможностью регулирования своего положения по высоте, согласно изобретению в базальной стенке дополнительно выполнены сквозные отверстия, обеспечивающие возможность проведения визуального контроля за уровнем погружения корпуса до соприкосновения базальной стенки с твердой оболочкой спинного мозга, в корпусе дополнительно выполнен канал, предназначенный для введения лекарственных средств или подачи газового компонента при осуществлении оксигенации, при этом внутри корпуса установлены электроды для электростимуляции, через питающий провод подключаемые к генератору электроимпульсов и датчику обратной связи, присоединяемому к внешнему интерфейсу и служащему для определения содержания кислорода в клетках биологической ткани. The specified technical result is achieved by the fact that in a multifunctional device for the restoration of the spine with its traumatic injuries, made in the form of a vertebra prosthesis, including a hollow body with basal and ventral walls, while the basal wall is equipped with a heat exchanger in the form of a "coil" for circulation of the cooling fluid formed a system of hollow radiator openings, which through channels is connected to the inlet and outlet openings made in the housing and serving to connect the inlet and outlet nozzles, respectively, the ventral wall is configured to adjust its position in height, according to the invention, through holes are additionally made in the basal wall, providing the ability to visually control the level of immersion of the body until the basal wall comes into contact with the hard shell of the spinal cord; a channel is additionally made in the body for the introduction of medicinal media STV or supply of a gas component during oxygenation, while electrodes for electrostimulation are installed inside the housing, through a supply wire connected to an electric pulse generator and a feedback sensor connected to an external interface and serving to determine the oxygen content in biological tissue cells.

Заявляемое техническое решение поясняется чертежами, гдеThe claimed technical solution is illustrated by drawings, where

Фиг. 1 – поперечный разрез многофункционального устройства для восстановления позвоночника при травматических повреждениях;FIG. 1 is a cross section of a multifunctional device for spinal rehabilitation in traumatic injuries;

Фиг. 2 – продольный разрез многофункционального устройства для восстановления позвоночника при травматических повреждениях; FIG. 2 is a longitudinal section of a multifunctional device for spinal rehabilitation in traumatic injuries;

Фиг. 3 – ломаный разрез А-А на фиг. 1.FIG. 3 - broken section A-A in Fig. 1.

Предлагаемое к защите многофункциональное устройство для восстановления позвоночника при его травматических повреждениях представляет собой протез позвонка, заменяющий поврежденный позвонок или его фрагменты. При этом протез позвонка относится к соответствующему отделу спинного мозга: или шейного, или грудного, или поясничного. Устройство содержит биосовместимый титановый полый корпус 1, который устанавливают между здоровыми позвонками на место удаленного поврежденного позвонка или его фрагментов после полного освобождения травмированного участка от сдавления ими твердой мозговой оболочки спинного мозга. The proposed for protection multifunctional device for the restoration of the spine in case of its traumatic injuries is a vertebra prosthesis that replaces the damaged vertebra or its fragments. In this case, a vertebral prosthesis belongs to the corresponding part of the spinal cord: either the cervical, or thoracic, or lumbar. The device contains a biocompatible titanium hollow body 1, which is installed between healthy vertebrae in the place of the removed damaged vertebra or its fragments after complete release of the injured area from their compression of the dura mater of the spinal cord.

Корпус 1 изготовлен с использованием аддитивных технологий – селективного лазерного сплавления (SLM) порошка титана на 3D-принтере. Данная технология позволяет получать изделия заданных размеров, конфигурации и с поверхностью повышенной шероховатости, которая способствует остеоинтеграции имплантов. Изготовленные по данной технологии изделия по прочности не уступают аналогичным изделиям, произведенным по традиционной технологии. Кроме того, значительно снижаются экономические затраты. Body 1 is made using additive technologies - selective laser alloying (SLM) of titanium powder on a 3D printer. This technology makes it possible to obtain products of a given size, configuration and with a surface with increased roughness, which contributes to the osseointegration of implants. Products manufactured using this technology are not inferior in strength to similar products manufactured using traditional technology. In addition, economic costs are significantly reduced.

Внутри полости корпуса 1 размещают костную ткань 2 пациента. В базальной, обращенной к спинному мозгу, стенке 3 корпуса 1 выполнена система полых радиаторных отверстий подводящего 4 и отводящего 5 каналов. Система полых отверстий образует теплообменник в виде «змеевика» и обеспечивает циркуляцию охлаждающей жидкости, используемую при проведении гипотермии зоны повреждения позвоночника. «Змеевик» через каналы связан с входным и выходным отверстиями, выполненными в корпусе и служащими для присоединения подводящего 6 и отводящего 7 патрубков соответственно. В качестве охлаждающей жидкости используют стерильный физиологический раствор. Подводящий 6 и отводящий 7 патрубки обеспечивают взаимосвязь с внешними гипотермическими магистралями (на чертеже не показаны), по которым с помощью насоса, например, роликового, и через термостат (на чертеже не показаны) под заданным давлением поступает охлаждающая жидкость. На подводящем 6 и отводящем 7 патрубках размещены термодатчики (на чертеже не показаны), предназначенные для осуществления контроля за температурой циркулирующего стерильного физиологического раствора. Термодатчики подключены к интерфейсу (на чертеже не показан). The patient's bone tissue 2 is placed inside the body cavity 1. In the basal wall 3 of the housing 1 facing the spinal cord, a system of hollow radiator openings of the supply 4 and 5 outflow channels is made. The system of hollow holes forms a heat exchanger in the form of a "coil" and circulates the coolant used for hypothermia in the area of spinal injury. The "coil" through the channels is connected to the inlet and outlet openings made in the housing and serving to connect the inlet 6 and outlet 7 nozzles, respectively. A sterile saline solution is used as a cooling liquid. The inlet 6 and outlet 7 nozzles provide interconnection with external hypothermic lines (not shown in the drawing), through which, using a pump, for example, a roller, and through a thermostat (not shown in the drawing), coolant flows at a given pressure. The inlet 6 and outlet 7 branch pipes are equipped with temperature sensors (not shown in the drawing), designed to control the temperature of the circulating sterile saline solution. Thermal sensors are connected to an interface (not shown in the drawing).

К корпусу 1 посредством конических разрезных резьбовых втулок 8 присоединяется передняя вентральная (обращенная к брюшной поверхности) фиксирующая стенка 9, по длине превосходящая корпус. Разрезные резьбовые втулки 8 размещают в соосных сквозных отверстиях 13, выполненных соответственно в корпусе 1 и вентральной стенке 9. На резьбовые втулки нанесена наружная резьба, которая может быть правой или левой. За счет применения резьбовых втулок обеспечивается возможность регулирования положения вентральной стенки по высоте за счет изменения расстояния между ней и корпусом 1.The front ventral (facing the abdominal surface) fixing wall 9, which is longer than the body, is connected to the body 1 by means of tapered split threaded bushings 8. Split threaded bushings 8 are placed in coaxial through holes 13 made respectively in the housing 1 and in the ventral wall 9. The threaded bushings have an external thread, which can be right or left. Due to the use of threaded bushings, it is possible to adjust the position of the ventral wall in height by changing the distance between it and the body 1.

В торцовых зонах вентральной стенки 9 выполнены отверстия под крепежные элементы 10, в качестве которых могут быть использованы, например, винты, с помощью которых вентральную стенку 9 фиксируют на соседних здоровых позвонках пациента, примыкающих к протезу. Вентральная стенка удерживает смежные позвонки и препятствует их смещению. In the end zones of the ventral wall 9 holes are made for fasteners 10, which can be used, for example, screws, with which the ventral wall 9 is fixed on the adjacent healthy vertebrae of the patient adjacent to the prosthesis. The ventral wall holds the adjacent vertebrae and prevents them from displacement.

Каждая из резьбовых втулок 8 снабжена заглушками 11, препятствующими попаданию различных загрязнений внутрь протеза и/или в зону травмы. Each of the threaded bushings 8 is equipped with plugs 11 to prevent various contaminants from entering the inside of the prosthesis and / or into the area of injury.

В базальной стенке 3 корпуса 1 дополнительно выполнены смотровые отверстия 12, обеспечивающие возможность осуществления визуального контроля за глубиной погружения протеза позвонка вплоть до его соприкосновения с твердой оболочкой спинного мозга. In the basal wall 3 of the housing 1, viewing holes 12 are additionally made, which make it possible to visually monitor the depth of immersion of the vertebral prosthesis up to its contact with the hard shell of the spinal cord.

Для осуществления перфузии лекарственных средств в зону травмы позвоночника дополнительно предусмотрен канал 14, выполненный в корпусе 1 со стороны отверстия подводящего канала 4. Помимо этого, по этому же каналу в трамвированную зону также может подводиться газовый компонент, например, кислород, предназначенный для проведения оксигенации и нагнетаемый с помощью насоса (на чертеже не показан). Определение степени оксигенации может быть реализовано на основе, например, оптических методов с применением портативных устройств (датчиков) на базе маломощной высокоскоростной электроники и применения, в том числе, световодов. Такие датчики (на чертеже не показаны) не потребляют кислород, стабильны длительное время и имеют быстрое время отклика. To carry out the perfusion of drugs into the area of spinal injury, a channel 14 is additionally provided, made in the housing 1 from the side of the opening of the supply channel 4. In addition, a gas component, for example, oxygen, intended for oxygenation, can also be supplied through the same channel to the tram area. pumped by a pump (not shown in the drawing). Determination of the degree of oxygenation can be realized on the basis of, for example, optical methods using portable devices (sensors) based on low-power high-speed electronics and applications, including light guides. Such sensors (not shown in the drawing) do not consume oxygen, are stable for a long time, and have a fast response time.

Для выполнения электростимуляции в зоне травмы позвоночника на базальной стенке 3 корпуса 1 установлены электроды 15, подключаемые через питающий провод 16 к генератору электроимпульсов тока (на чертеже не показан). To perform electrical stimulation in the area of spinal injury, electrodes 15 are installed on the basal wall 3 of the housing 1, which are connected through the supply wire 16 to the generator of electrical current pulses (not shown in the drawing).

Электроимпульсы (электротоки), проходящие через каналы, выполненные в изготовленном из титанового порошка корпусе 1, не должны распространяться по всей конструкции, а должны воздействовать локально, только на определенные зоны позвоночника. Для реализации такого локального воздействия применяют конструктивные элементы, например, в виде пластин или площадок, в качестве материала для которых используют инертные металлы, например, золото или платину. Применение инертных металлов способствует более корректной работе генератора импульсов, а также препятствует возникновению внутренней коррозии в устройстве. Электростимуляция осуществляется известными способами. Electric impulses (electric currents) passing through the channels made in the case 1 made of titanium powder should not propagate throughout the structure, but should act locally, only on certain areas of the spine. To implement such a local effect, structural elements are used, for example, in the form of plates or platforms, for which inert metals, for example, gold or platinum, are used as the material. The use of inert metals contributes to a more correct operation of the pulse generator, and also prevents the occurrence of internal corrosion in the device. Electrical stimulation is carried out by known methods.

Подключение внешнего оборудования, в том числе, термостата, насоса, генератора электроимпульсов может быть выполнено на базе известных решений с учетом согласованности подключения интерфейсов. Внешний входной интерфейс (на чертеже не показан), подключаемый к импланту, должен быть реализован таким образом, чтобы кожные покровы в зоне поврежедния могли быть легко интегрированы вокруг него, при этом все выходящие наружу сквозные отверстия устройства должны быть защищены от попадания в них нежелательных сред и механических включений. Такая защита может быть выполнена за счет применения, например, защитных крышек.Connection of external equipment, including a thermostat, a pump, a generator of electrical impulses can be performed on the basis of known solutions, taking into account the consistency of the interface connection. The external input interface (not shown in the drawing) connected to the implant must be implemented in such a way that the skin in the damaged area can be easily integrated around it, while all outward through holes of the device must be protected from the ingress of unwanted media into them. and mechanical inclusions. Such protection can be achieved by using, for example, protective covers.

Изобретение осуществляется следующим образом.The invention is carried out as follows.

У пациента с позвоночно-спинномозговой травмой при проведении первичной операции, например, декомпрессии любого из отделов спинного мозга: шейного, грудного, поясничного, выполняют резекцию (удаление) поврежденных позвонков или их фрагментов и смежных дисков. В образовавшийся межтеловой участок устанавливают многофункциональный протез позвонка, при этом его корпус развернут базальной стенкой в сторону твердой оболочки спинного мозга. При этом параметры протеза, в частности, высота, ширина и длина изначально подбираются с учетом антропометрических данных оперируемого пациента. In a patient with spinal cord injury, during a primary operation, for example, decompression of any part of the spinal cord: cervical, thoracic, lumbar, resection (removal) of damaged vertebrae or their fragments and adjacent discs is performed. A multifunctional vertebral prosthesis is installed in the formed interbody area, with its body turned by the basal wall towards the hard shell of the spinal cord. In this case, the parameters of the prosthesis, in particular, the height, width and length are initially selected taking into account the anthropometric data of the operated patient.

На корпусе 1 с помощью крепежных винтов монтируют вентральную стенку 9, фиксируя её на соседних верхнем и нижнем нетравмированных позвонках, при этом длину вентральной стенки также выбирают в зависимости от отдела позвоночника, на котором проводят операцию. The ventral wall 9 is mounted on the body 1 with the help of fastening screws, fixing it on the adjacent upper and lower non-injured vertebrae, while the length of the ventral wall is also chosen depending on the spine section on which the operation is performed.

Затем протез погружают до контакта с твердой мозговой оболочкой. Визуальный контроль за глубиной погружения осуществляют через смотровые отверстия 11. Фиксация вентральной стенки 9 на корпусе 1 на необходимой высоте осуществляется посредством вращения втулок 8.Then the prosthesis is immersed until it contacts the dura mater. Visual control of the immersion depth is carried out through the inspection holes 11. Fixation of the ventral wall 9 on the body 1 at the required height is carried out by rotating the bushings 8.

В полость корпуса через отверстия, в которых установлены резьбовые втулки, дополнительно могут быть введены алло- или аутотрансплантант, способствующие увеличению площади контакта протеза позвонка с костной тканью соседних здоровых позвонков: верхнего и нижнего, что, в свою очередь, обеспечивает образование более прочного блока между протезом и соединяемыми с ним позвонками.An allo- or autograft can be additionally introduced into the body cavity through the holes in which the threaded bushings are installed, contributing to an increase in the contact area of the vertebra prosthesis with the bone tissue of adjacent healthy vertebrae: upper and lower, which, in turn, ensures the formation of a stronger block between the prosthesis and the vertebrae connected to it.

По окончании заполнения внутренней полости корпуса протеза алло- или аутотрансплантантом на резьбовые втулки устанавливают заглушки, а подводящие и отводящие патрубки присоединяют к внешним гипотермическим магистралям от насоса и термостата, которые выводят на поверхность кожи пациента через разрезы небольших размеров, примерно 3 мм. Расположение выводов внешних магистралей определяют в зависимости от оперируемого отдела позвоночника. Так, например, при проведении операции на шейном отделе выводы выполняют на боковой поверхности шеи.At the end of filling the internal cavity of the prosthesis body with allo- or autograft, plugs are installed on the threaded bushings, and the inlet and outlet pipes are connected to the external hypothermal lines from the pump and thermostat, which are brought out to the patient's skin surface through small incisions, about 3 mm. The location of the conclusions of the external highways is determined depending on the operated part of the spine. So, for example, when performing an operation on the cervical spine, conclusions are made on the lateral surface of the neck.

Для осуществления циркуляции охлаждающей жидкости к подводящему патрубку подключают роликовый насос с емкостью, содержащей стерильную жидкость, в качестве которой может быть использованы, например, физиологический раствор или вода температурой +2÷5°С. To circulate the coolant, a roller pump is connected to the inlet pipe with a container containing a sterile liquid, which can be used, for example, saline or water with a temperature of + 2 ÷ 5 ° C.

Контроль за температурой охлаждающей жидкости на входе и выходе устрорйства осуществляется с помощью термодатчиков, установленных соответственно на подводящем и отводящем патрубках.Control over the temperature of the coolant at the inlet and outlet of the device is carried out using temperature sensors installed respectively on the inlet and outlet pipes.

Процедура гипотермии может быть реализована по любому из выбранных контуров: закрытому или открытому. В случае проведения гипотермии по открытому контуру охлаждающая жидкость сливается в емкость (на чертеже не показана).The hypothermia procedure can be implemented in any of the selected circuits: closed or open. In the case of hypothermia in an open circuit, the coolant is drained into a container (not shown in the drawing).

Длительность гипотермии спинного мозга и его корешков зависит от общего состояния пациента, моторного дефицита, а также показателей гемодинамики и сатурации. Длительность гипотермии может составлять от 6 до 10 суток. По окончании процедуры устройство отсоединяют от гипотермических магистралей путем выкручивания магистральных трубок из соответствующих отверстий, при этом каких-либо дополнительных оперативных вмешательств не требуется. The duration of hypothermia of the spinal cord and its roots depends on the general condition of the patient, motor deficit, as well as indicators of hemodynamics and saturation. The duration of hypothermia can be from 6 to 10 days. At the end of the procedure, the device is disconnected from the hypothermic lines by unscrewing the main tubes from the corresponding holes, while no additional surgical interventions are required.

Одновременно с проведением гипотермии могут быть выполнены оксигенация и/или электростимуляция, а также перфузия лекарственных препаратов, для осуществления которых предусмотрены соответствующие каналы.Simultaneously with hypothermia, oxygenation and / or electrical stimulation can be performed, as well as perfusion of drugs, for the implementation of which appropriate channels are provided.

Предлагаемая к защите конструкция позволяет повысить эффективность работы оперирующих специалистов-нейрохирургов за счет возможности одновременного выполнения нескольких эффективных процедур, таких как перфузия, оксигенация, гипотермия, что, в свою очередь, сокращает сроки восстановления пациентов с различными поражениями позвоночника, а также снижает риск проведения у них повторных или дополнительных операций.The design proposed for protection allows to increase the efficiency of the operating neurosurgeon specialists due to the possibility of simultaneous execution of several effective procedures, such as perfusion, oxygenation, hypothermia, which, in turn, reduces the recovery time for patients with various spinal lesions, and also reduces the risk of them repeated or additional operations.

Таким образом, заявляемое устройство является не только протезом позвонка, но и многофункциональной конструкцией, обеспечивающей проведение одновременно нескольких процедур, причем не только во время операции, но и после нее – при реабилитаци пациента.Thus, the inventive device is not only a vertebral prosthesis, but also a multifunctional design that allows several procedures to be carried out simultaneously, not only during the operation, but also after it - during the patient's rehabilitation.

Claims (2)

1. Многофункциональное устройство для восстановления позвоночника при его травматических повреждениях в виде протеза позвонка, включающего полый корпус с базальной и вентральной стенками, при этом базальная стенка оснащена теплообменником в виде «змеевика» для циркуляции охлаждающей жидкости, образованного системой полых радиаторных отверстий, который через каналы связан с входным и выходным отверстиями, выполненными в корпусе и служащими для присоединения подводящего и отводящего патрубков соответственно, вентральная стенка выполнена с возможностью регулирования своего положения по высоте, отличающееся тем, что в базальной стенке дополнительно выполнены сквозные отверстия, обеспечивающие возможность проведения визуального контроля за уровнем погружения корпуса до соприкосновения базальной стенки с твердой оболочкой спинного мозга, в корпусе дополнительно выполнен канал, предназначенный для введения лекарственных средств в зону повреждения или подачи газового компонента при осуществлении оксигенации, при этом внутри корпуса установлены электроды для электростимуляции, через питающий провод подключаемые к генератору электроимпульсов и датчику обратной связи, присоединяемому к внешнему интерфейсу и служащему для определения содержания кислорода в клетках биологической ткани. 1. A multifunctional device for the restoration of the spine in case of its traumatic injuries in the form of a vertebral prosthesis, including a hollow body with basal and ventral walls, while the basal wall is equipped with a heat exchanger in the form of a "coil" for circulation of the cooling fluid formed by a system of hollow radiator holes, which through the channels connected to the inlet and outlet holes made in the body and serving to connect the inlet and outlet nozzles, respectively, the ventral wall is configured to adjust its position in height, characterized in that through holes are additionally made in the basal wall, providing the possibility of visual monitoring of the level immersion of the body until the basal wall touches the hard shell of the spinal cord, a channel is additionally made in the body for introducing drugs into the damaged area or supplying a gas component when performing oxygenation, while inside the body there are electrodes for electrostimulation, through a supply wire connected to a generator of electrical impulses and a feedback sensor connected to the external interface and used to determine the oxygen content in the cells of biological tissue. 2. Многофункциональное устройство по п. 1, отличающееся тем, что корпус выполнен титановым. 2. Multifunctional device according to claim 1, characterized in that the body is made of titanium.

Images