Способ хирургической коррекции и стабилизации позвоночника и стержневая система дулаева для его осуществления

 

Использование: изобретение относится к медицине, а конкретно к методам и устройствам хирургического лечения позвоночника. Задача изобретения - уменьшение риска повреждения спинного мозга и его инфекции, ускорение операции, упрощение конструкции стержневой системы и снижение ее веса. Способ хирургической коррекции и стабилизации позвоночника, в котором биологически нейтральные металлические стержни предварительно заданной кривизны с осевыми фиксаторами располагают по обе стороны остистых отростков позвонков, закрепляют их на поврежденном участке позвоночника, сверлят сквозные отверстия в основаниях остистых отростков и фиксируют каждый позвонок проволокой, протянутой через отверстие, и прикручивают ее к стержню, при этом каждый отрезок проволоки сгибают полной петлей посредине и надевают на один стержень, оба конца каждой проволоки протягивают в отверстие и располагают по обе стороны другого стержня, стягивают их так, что оба стержня фиксируют пространственное положение каждого позвонка и закрепляют закруткой; крепление ведут, начиная с позвонка вершины дуги деформации и попеременно повторяют крепление остальных позвонков к стержням. Причем для осевого растяжения петлю и закрутку располагают от отверстия на 1-3 фиксатора ближе к концам стержней, а для их осевого сжатия - на 1-3 фиксатора ближе к центру. Стержневая система Дулаева для осуществления способа хирургической коррекции и стабилизации позвоночника содержит стержни, осевые фиксаторы и гибкие тяги-крепления, при этом осевые фиксаторы выполнены в виде парных элементов периодически повторяющихся утолщений на стрежнях и проволочных петель, охватывающих стержни. Диаметр утолщений 6-8 мм, диаметр углублений 3-5 мм при шаге 0,3-1,0 высоты одного позвонка. Периодически утолщения могут быть выполнены в виде винтовой выпуклой линии или в виде периодически расположенных в осевой плоскости стержня парных отверстий с зенковкой диаметром, 1,5 - 2,0 диаметра проволоки 2 с. и 2 з.п. ф-лы 5 ил.

Изобретение относится к медицине, в частности к методам хирургического лечения травм и заболеваний позвоночника, а конкретно для его осевых, поперечных и поворотно-поперечных коррекций с помощью стержневых систем.

Попытки коррекции позвоночника при заболеваниях и травмах известны давно, но были неэффективны, пока в 1960 г. Харрингтон не предложил новый метод коррекции, имеющей до настоящего времени широкое применение. Он заключается в применении стержневой системы растяжения (сжатия) позвоночника в осевом направлении. При этом Г-образные крюки-фиксаторы вставляются между крайними (нейтральными) позвонками дуги деформации в эпидуральное пространство (канал спинного мозга), двигая которые вдоль стержней, можно растягивать (сжимать) позвоночник. Недостаток этого способа в том, что поскольку стержни закреплены только в двух крайних точках, то это не исключает поперечных и поворотных движений позвонков и возможность нарушения процесса коррекции позвоночника (Journal Bone Joint Surdery. 1973, 55A, 983).

В 1970 г. Люке развил этот метод путем крепления каждого позвонка к стрежням с помощью плоской проволоки, протянутой вокруг пластичных частей душек позвонка в эпидуральное пространство и затем закрученной на этих стержнях [2] Хотя этот метод резко снижал вероятность поперечных и поворотных сдвигов, но многократно усугублял другой недостаток метода Харрингтона вероятность нейроповреждения спинного мозга, его корешков и оболочек, увеличивая опасность нейроинфекции. Возникал еще один недостаток уменьшалось поле регенерации костного тела при операции трансплантации костного тела в местах прохождения проволок. Кроме того, время операции возрастало на 45 мин. Причем некоторые работы (Journal, Bone Joint Surgery, 1983, 65A, 1939; Journal Orthopedic Trans, 1984, 8, 172) отмечают поломку проволок в канале позвонка. При этом извлечение фрагментов проволоки из него трудная задача при неизбежности травм и инфецирования спинного мозга.

Друммонд в 1984 г. значительно исправил метод Люке. Здесь каждый позвонок крепится двумя проволоками с дисками, закрепленными на середине каждой проволоки. Концы проволоки протягиваются через отверстие, сделанное хирургом в основании остистого отростка позвонка так, чтобы диски оказались по обе стороны основания. Натягивая проволоки и закручивая их вокруг стержней, закрепляют позвонки [1] Jhe spinal instr Catalog, 1987, D-30). При этом видно, что осевые фиксации стержней и растяжение позвоночника остались старыми Харрингтона помещение в канал мозга Г-образных крюков-фиксаторов, расположенных на краях стержня (круг А, который с поворотом по стрелке Б увеличенно показан с размером по Y-Y. В разрезе видно, что шнур мозга 20 сдавлен Г-образным крюком 14, который перемещают по стержню гайкой 16. Метод Друммонда и его стержневая система наиболее близки к заявляемым и приняты за прототипы.

Недостатки прототипов те же, что описаны выше: опасность повреждения спинного мозга и его нейроинфекции; длительность операции, так как поворот гайки ключом ограничен отростками позвонков в пределах 30-40^o за один захват гайки ключом, а также за счет времени потребном более, чем вдвое на протягивание четырех концов двух проволок в одно и то же отверстие; сложность осевых Г-образных крюков-фиксаторов и относительная сложность их крепления.

Целью изобретения является уменьшение риска повреждений спинного мозга и его инфекции, ускорение операции, а также упрощение конструкции стержневой системы и снижение ее веса.

Цель в способе достигается тем, что метод хирургической коррекции и стабилизации позвоночника, при котором биологически нейтральные металлические стержни предварительно заданной кривизны с осевыми фиксаторами располагают по обе стороны остистых отростков позвонков, закрепляют их на поврежденном участке позвоночника, сверлят сквозные отверстия в основании остистых отростков и фиксируют каждый позвонок проволокой, протянутой через отверстие и прикручивают ее к стержню, при этом согласно изобретению, каждый отрезок проволоки сгибают полной петлей посредине и надевают на один стержень, оба конца каждой проволоки протягивают в отверстие и располагают по обе стороны другого стержня, стягивают их так, что оба стержня фиксируют пространственное положение каждого позвонка и закрепляют проволоки закруткой, причем стягивают и закручивают их, начиная с позвонка вершины дуги деформации и попеременно повторяют крепление остальных позвонков к стержням. При этом для осевого растяжения и фиксации позвонков петлю и закрутку располагают от отверстия на 1-3 фиксатора ближе к концам стержней, а для их осевого сжатия на 1-3 фиксатора ближе к центру.

Поставленная цель в стержневой системе Дулаева для осуществления хирургической коррекции и стабилизации позвоночника по способу, описанному выше, достигается тем, что система содержит стержни, осевые фиксаторы и гибкие, например, проволочные, поперечные тяги-крепления, а согласно изобретению, осевые фиксаторы выполнены из парных элементов в виде периодически повторяющихся утолщений на стержнях и проволочных петель, охватывающих стержни. Диаметр стержней по вершинам утолщений равен 6-8 мм, а диаметр в углублениях между ними 3-5 мм, при шаге 0,3-1,0 высоты одного позвонка. Кроме того, стержневая система Дулаева может иметь периодические утолщения, выполненные в виде винтовой выпуклой линии с полукруглой вершиной. Еще один вариант формы элементов фиксаторов на стержнях может быть выполнен в виде периодически расположенных в осевой плоскости стержня парных отверстий с зенковкой, диаметром 1,5-2 диаметра проволоки.

Сопоставительный анализ с прототипом по способу показал, что заявляемый способ отличается тем, что крепления проволок закруткой к стержню осуществляют только на одном стержне, а на другом петлей, что вдвое ускоряет процесс крепления закруткой, а учитывая, чем применяется только одна проволока и без дисков, то время операции крепления сокращается примерно в 4 раза. Кроме того, определенное закрепление проволок относительно отверстия обеспечивает не только поперечную, но и осевую фиксацию с созданием как растягивания, так и сжатия позвоночника. Но самое главное впервые в мировой практике оказалось возможным осуществлять одновременно и растяжение, и сжатие отдельных позвонков на одном и том же позвоночнике, как это показано на фиг. 1 (позвонки Пс-ПIа растягиваются размер "м" увеличивается, а позвонки Пс-ПIб сжимаются - размер "н" уменьшается). Это обеспечивается расположением под углом к позвоночнику (стержням) проволоки, начиная от среднего позвонка. Таким образом, способ соответствует критерию "новизна".

Сравнение заявляемого способа с другими способами коррекции и стабилизации позвоночника не позволило выявить признаки, отличающие заявляемый способ от прототипа, и поэтому он соответствует критерию "изобретательский уровень".

Тот факт, что в настоящее время уже выполнено 9 операций и все закончились с благополучным исходом, можно сделать вывод, что способ соответствует критерию "применимость".

Сопоставительный анализ стержневой системы Дулаева с прототипом показал, что она отличается конструкцией стержней и формой фиксаторов как осевое, так и поперечное крепления. Поэтому она отвечает критерию "новизна".

При излучении других источников известных технических решений в области хирургии признаки, отличающие заявляемое изобретение от прототипа, не были выявлены и это позволяет считать стержневую систему Дулаева для коррекции и стабилизации позвоночника соответствующей критерию "изобретательский уровень".

Способ хирургической коррекции и стабилизации успешно проведен на 9 больных с помощью заявляемой стержневой системы, причем было изготовлено 10 комплектов систем в условиях промышленного производства, в рамках подготовки производства к их выпуску. Именно это подтверждает факт соответствия изобретения критерию "промышленно применимо".

На фиг. 1 представлены две проекции боковая и фронтальная со спины - позвоночника со стержневой системой Дулаева, расположенной по обе стороны его остистых отростков на фиг. 2 варианты фиксаторов: а) в виде винтовой выпуклой линии, б) в виде расположенных по оси стержня отверстий с зенковкой; на фиг. 3 векторные картины сил в стержневой системе при различных видах коррекции и стабилизации (вид со спины, стержни условно разнесены от позвоночника): а) при боковом искривлении позвоночника влево, чем характерно, например, для сколиоза; б) при необходимости растяжения нормально сжатого позвоночника; в) при необходимости сжатия (компрессии) ненормального растянутого позвоночника.

Здесь: 1 и 2 стержни, 3 проволока, 4 петля, 5 закрутка проволоки, 6 утолщение, 7 отверстия в основаниях остистых отростков позвонков, 8 - тело позвонка, 9 остистый отросток, 10 эпидуральное пространство позвонка, 11 отверстия с зенковкой в стержне, T вектор силы тяги в проволоке, T_o вектор осевой составляющей силы T, П_c позвонок средний, ПI_а позвонок со стороны А от среднего позвонка, ПI_б позвонок со стороны Б от среднего позвонка.

Фиг. 4-5 представляют конструкцию стержневой системы Друммонда - прототипа заявляемых изобретений. Фиг. 4 общий вид со стороны спины; фиг. 5 увеличенная часть фиг. 1 по кругу А. Здесь: 12 и 13 стержни, 14 15 - Г-образные крюки, 16 17 гайки, 18 фиксаторы дисковые, 19 проволоки, 20 шнур спинного мозга.2 Пример 1. Больной А. 36 лет, поступил с диагнозом: закрытый, неосложненный, компрессионный III степени, клиновидный, проникающий, нестабильный перелом 1-го поясничного позвонка. После вскрытия мягких тканей спины осуществлялась коррекция пространственного положения позвоночника путем наложения к позвонкам с обеих сторон их остистых отростков 9, освобожденных от мышечной ткани, предварительно заданной кривизны стержней 1 и 2 ( показаны только три средних позвонка). В основании каждого остистого отростка 9 сверлилось сквозное отверстие 7 перпендикулярно оси позвоночника. Затем проволоки (по числу корректируемых позвонков) изгибались в полную петлю 4. Петли надевались на левый стержень (если же хирург-исполнитель левша, то петля надевается на правый стержень). Петли проволок распределялись по длине левого стержня по одной на каждое отверстие. Концы проволок протягивались через отверстие. С другой стороны остистого отростка концы проволоки располагались по обе стороны правого стержня 2. Затем на уровне среднего позвонка Пс петлю размещали в углубление между утолщениями на стержне и, придерживая стержень 2, стягивали оба конца проволоки так, что стержни плотно прилегали к позвонку Пс у основания остистого отростка. Не ослабляя натяжения концов проволоки, их скручивали закруткой 5, разместив в углубление. Этим фиксировался позвонок Пс у стержней. Затем переходили к закреплению позвонка ПIа, осуществляя ту же операцию по закреплению, но с учетом осуществления растяжения позвоночника. Для этого петлю проволоки перемещали по направлению к верхнему концу стержня 1 на 1 2 утолщения на нем и закрепляли ее, стягивая петли. Протянув проволочные концы через отверстие, их закрепляли на стержне 2 также выше на одно-два утолщения, натягивали и закручивали. Сила натяжения определялась достижением заданного размера "м" между позвонками Пс ПIа. После этого переходили к закреплению позвонка ПIб, руководствуясь схемой расположения проволок данной на фиг. 3б), (на фиг. 1 закрепление позвонка П1б дано уже для случая компрессии). После закрепления позвонка П1б переходили к закреплению позвонка на стороне А П2а и после этого к П2б и т.д.

После закрепления позвонков весь позвоночник оказывался откорректированным в заданном хирургом пространственном положении, близком к естественному и, кроме того, в растянутом положении. На фиг. 3б) видно, что от первоначального (до операции) положения штриховые линии его осевой размер стал несколько больше. Стабилизация позвоночника длилась около года. После этого была проведена операция по извлечению стержней и проволок и визуального контроля сращивания и восстановления функции позвоночника.

Пример 2. Больной Ф. 42 лет, поступил с диагнозом закрытый неосложненный, компрессионный, II степени, клиновидный, проникающий, стабильный перелом 12 грудного позвонка. После подготовительной коррекции позвонков стержни, изогнутые в заданной форме, были расположены по обе стороны остистых отростков, стянуты и закреплены приемами и в последовательности, описанной в примере 1, но уже руководствуясь схемой фиг. 3в, поскольку теперь требовалась операция по компрессии позвоночника. При этом петли проволоки и закрутка их концов на противоположном стержне проводилась при размещении их сдвигом в сторону к позвонку Пс. Через 1,5 года после операции извлечения стержней и проволок больной после заживления шва выписан.

Пример 3. При более простых операциях, например, коррекции и стабилизации позвоночника при сколиозе или кифозе, петли и закрутки проволок располагают строго напротив отверстий согласно схеме фиг. 3а.

При этом коррекция сводится только к выпрямлению позвоночника и фиксации его в этом положении путем натяжения проволок перпендикулярно к стержням 1 и 2.

На фиг. 1 и 2 представлена конструкция стержневой системы Дулаева в виде двух стержней и набора проволок уже закрепленной на позвоночнике. Для наглядности позвонки несколько раздвинуты, межпозвонковые элементы и спинной мозг на фиг. 1 не приведены. Конструкция стержней представляет собой периодически повторяющиеся элементы фиксаторов, выполненных в виде утолщений 6, соединенных перемычками в углублениях между ними. Эти элементы могут быть выполнены в виде непрерывной винтовой выпуклой ленты с полукруглой вершиной. По сути, в плане лента представляет те же повторяющиеся утолщения (фиг. 2а). Кроме того, элементы осевых фиксаторов могут быть выполнены в виде периодически расположенных в осевой плоскости стержня парных отверстий с зенковкой (фиг. 2б).

Как показала практика, диаметр стержней по вершинам утолщений достаточен в пределах 6 8 мм, а диаметр углублений между ними должен быть 3 5 мм. Размеры в таких пределах обеспечивают достаточную жесткость для любых возрастов больных. При этом длина стержней, как и у прототипа, могут колебаться от 150 до 700 мм в зависимости от размеров повреждений позвоночника по длине, от возраста и пола больного. Указанные диаметры углублений диктуются, с одной стороны, достаточностью жесткости стержней, т.е. способностью выдерживать заданную форму, заданную коррекцией, а с другой - надежностью закрепления вторых элементов фиксации проволочных петель и закруток предотвращающей скольжение проволок вдоль стержня. Шаг "ш" между утолщениями (шаг винтовой линии или шаг между отверстиями) выбран 0,3 1,0 высоты одного позвонка и определяется удобством работы хирурга по закреплению петель и закруток (желательно, чтобы закрутки не накладывались одна на другую), а также исходя из стремления обеспечить "стандартность" стержней для разных возрастных групп больных. Диаметры отверстий в стержнях для проволок, естественно, должны быть таковы, чтобы проволока легко проходила в него даже при некотором изгибе. Практика показала, что оптимальным диаметром отверстия является 1,5 2,0 диаметра проволоки. Так, при диаметре стержня в 8 мм и диаметре проволоки 2 мм отверстие должно быть 3 4 мм. Зенковка не лимитирована ничем и служит для более легкого протягивания проволоки. Практически она делается сверлом на 2 3 диаметра больше диаметра отверстия и глубиной 1,5 2 мм.

Стержневая система Дулаева для осуществления способа хирургической коррекции позвоночника работает следующим образом (см. фиг. 1). После того, как стержни расположены по обе стороны остистых отростков позвоночника, а проволоки протянуты в отверстиях их оснований, производится натяжение проволоки силой Т. В системе "стержень-проволока-стержень" появляются напряжения, равные силе Т, но противоположные по направлению. Так, в начальный момент, когда закрепляется средний позвонок Пс в вершине дуги деформации позвоночника (фиг. 1 и фиг. 3) силой тяги, перпендикулярной стержню (позвоночнику), возникает поперечная сила Тп (для простоты чертежа векторы приведены только с одной стороны), притягивающая стержни к позвоночнику. Если же сила тяги Т приложена под некоторым углом к стержню (проволока выходит из отверстия в позвонке под углом), то она разлагается на два вектора: Тп - поперечная сила и То осевой силы. Первая Тп притягивает позвонок к стержню, а вторая То в зависимости от направления тяги относительно среднего позвонка Пс либо вызывает тенденцию движения позвонка, например, ПIа от среднего позвонка Пс (режим растяжения позвоночника) (фиг. 3б), либо его движения, например, ПIб, к среднему позвонку Пс (режим компрессии позвоночника, фиг. 3в).

Стержневая система Дулаева позволяет, в отличие от прототипа, осуществлять на одном и том же позвоночнике либо растяжение, либо сжатие, либо поперечную стабилизацию, либо позволяет осуществить их комбинацию.

В силу жесткости стержней и натяжения проволок вся система остается неподвижной, удерживая позвоночник в заданном коррекцией положении на время, необходимое для заживления поврежденных структур позвоночника.

Таким образом, равенство сил стержневой системы То и Тп силам реакции внутренних напряжений в позвоночнике обеспечивает успех ее работы.

Элементы фиксаторов на стержнях могут быть выполнены в виде винтовой линии с полукруглой вершиной. Такая форма позволяет значительно упростить изготовление стержней.

Еще одним вариантов выполнения элементов фиксаторов на стержнях являются парные отверстия с зенковкой на стержне, диаметром 1,5 2,0 диаметра проволоки. На фиг. 2б приведен отрезок такого стержня. Сечение его вида сбоку показывает, как закрепляется в отверстиях другой элемент фиксатора - проволока. Как вариант, возможно крепить проволоку только в одном отверстии, но крепление проволоки в двух отверстиях более оптимально, так как осуществляется прижим стержня и позвонка по большей площади.

Использование заявляемого способа позволит значительно уменьшить операционное время, снизить вероятность повреждения и инфицирование мозга при операции, а также позволит расширить круг хирургов, способных выполнять такие операции.

Использование заявляемой стержневой системы Дулаева для хирургической корректировки и стабилизации позвоночника позволит упростить процесс операции; снизить ее вес и, тем самым, снизить весовую нагрузку на больного; позволит пользоваться ею менее квалифицированным хирургам. Кроме того, простота конструкции стержневой системы упрощает и удешевляет ее производство.

Формула изобретения

1. Способ хирургической коррекции и стабилизации позвоночника, при котором биологически нейтральные стержни с предварительно заданной кривизной, с осевыми фиксаторами располагают по обе стороны остистых отростков, сверлят отверстия в основании остистых отростков и фиксируют каждый позвонок проволокой, протянутой через отверстие в основании остистых отростков, и прикручивают ее к стержню, отличающийся тем, что каждый отрезок проволоки сгибают полной петлей посередине и надевают на один стержень, оба конца каждой проволоки протягивают в отверстия в основании остистых отростков и располагают по обе стороны другого стержня, стягивают их так, что оба стержня фиксируют пространственное положение каждого позвонка и закрепляют проволоки закруткой, причем стягивают и закручивают начиная с позвонка вершины дуги деформации, попеременно повторяют крепление остальных позвонков к стержням, при этом для осевого растяжения и фиксации позвонков петлю и закрутку располагают от отверстия на 1 3 фиксатора ближе к концам стержней, а для их осевого сжатия на 1 3 фиксатора ближе у центру стержней.

2. Стержневая система для хирургической коррекции и стабилизации позвоночника, содержащая стержни, осевые фиксаторы и гибкие, например, проволочные, поперечные тяги-крепления, отличающаяся тем, что осевые фиксаторы выполнены из парных элементов в виде периодически повторяющихся утолщений на стержнях и проволочных петель, охватывающих стержни, при этом диаметр стержней по вершинам утолщений равен 6 8 мм, а диаметр углублений между ними 3 5 мм, при шаге 0,3 1,0 высоты одного позвонка.

3. Система по п. 2, отличающаяся тем, что периодические утолщения на стержнях выполнены в виде винтовой выпуклой линии с полукруглой вершиной.

4. Система по п.2, отличающаяся тем, что осевые фиксаторы на стержнях выполнены в виде периодически расположенных в осевой плоскости стержня парных отверстий с зенковкой диаметром 1,5 2,0 диаметра проволоки.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5