Устройство для имплантации протеза межпозвонкового диска поясничного отдела

 

Изобретение относится к медицине, а именно к травматологии и ортопедии. Устройство обеспечивает повышение точности погружения протеза при сокращении времени операции и снижении ее травматичности, а также упрощении манипуляций хирурга путем осуществления с помощью него единого последовательного цикла операции, включающем дистракцию позвонков, репозицию позвонков и имплантацию протеза. Устройство содержит две шарнирно-соединенные бранши, соединенные через многозвенный шарнирно-рычажный механизм с кронштейнами, на концах которых выполнены рабочие губки с фиксаторами, а также регулируемый сжимающий механизм на рукоятках бранш и регулируемый механизм перемещения. Регулируемый механизм перемещения включает рукоятку, расположенную на планке и червячно-соединенную с кронштейном, имеющим продольное отверстие, внутри которого проходят шарниры, на которых установлена эта планка. В кронштейнах выполнены симметричные углубления, образующие полость под протез, внутри которой по ее оси расположена направляющая, один конец которой расположен между рабочими губками, а другой прикреплен к центральному звену шарнирно-рычажного механизма. 3 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к устройствам для имплантации конструкций в позвоночник и может быть использовано в нейрохирургии, нейротравматологии, ортопедии, в том числе нейроортопедии и травматологии.

Устройство предназначено, в частности, для операций, проводимых из вентрального доступа.

Известны устройства для имплантации позвоночного протеза [1, 2], содержащие два раздвижных опорных кронштейна, на концах которых выполнены рабочие губки с фиксирующими элементами. Кронштейны закреплены на концах механизма перемещения, выполненного в виде осевой втулки с внутренней резьбой под винтовую направляющую ось, причем первый кронштейн соединен с осью, а второй - со втулкой. Для привода механизма перемещения кронштейнов на осевой цилиндрической втулке, размещенной между кронштейнами, выполнены отверстия под ключ-стержень.

После осуществления доступа к телам позвонков, локализации места повреждения и обнажения двух соседних сегментов выше и ниже уровня травмы, при установке устройства производят дискэктомию выше и ниже уровня травмы и в межпозвонковые пространства вводят рабочие губки так, чтобы рабочие фиксирующие элементы упирались в определенные участки тел смежных позвонков, а осевая цилиндрическая втулка располагалась сбоку от тел позвонков. Ключ-стержень вставляют в отверстие и вращают втулку вокруг направляющей оси, тем самым осуществляя дистракцию позвонков на заданную величину на начальном этапе операции.

Устройства позволяют производить дистракцию позвонков строго параллельно. Однако посредством данных устройств невозможно производить репозицию позвонков. Устройства не удобны в работе, так как вращать ключ-стержнем втулку и одновременно удерживать устройство трудно, нет достаточного операционного пространства для введения имплантата (втулка находится в непосредственной близости к позвонкам).

Широко известны устройства, используемые при имплантации поясничного протеза [3-5], содержащие две шарнирно соединенные бранши, на концах которых выполнены рабочие губки.

Рабочие губки этих устройств вводят в межпозвонковое пространство двух соседних позвонков, сжиманием рукояток бранш осуществляют дистракцию позвонков. Имплантацию протеза проводят вручную. Устройство [4] позволяет производить репозицию позвонков.

Общим недостатком подобных устройств является то, что в процессе дистракции позвонки раздвигаются не параллельно (эффект ножниц), вследствие чего основные усилия приходятся на передние кромки лимбов позвонков, что может вызвать их разрушение. После имплантации протеза в процессе декомпрессии позвонки будут сжиматься также не параллельно, что может вызвать смещение правильно установленного протеза. Точность установки протеза низкая. Требуется проводить Rо-графический контроль, что удлиняет время операции и увеличивает лучевую нагрузку.

Кроме того, усилия, прикладываемые кистью руки хирурга к рукояткам бранш, значительны и составляют ≈500 Н, что крайне опасно при нейрохирургических операциях. Это обусловлено тем, что по конструкции данные устройства представляют собой однозвенный рычаг, а для облегчения прикладываемого усилия нельзя, с одной стороны, увеличить длину рукояток бранш (кисть руки имеет ограниченные размеры), с другой стороны, уменьшить размеры рабочих губок, определяемые размерами позвонков, и уменьшить длину рабочих концов бранш (малых плеч рычагов), обеспечивающих достаточное операционное пространство для имплантации протеза.

Устройство [3] для имплантации протеза содержит две подружиненные шарнирно соединенные бранши, на концах которых выполнены рабочие губки.

Устройство позволяет расширять межпозвонковое пространство. Однако отсутствие возможности зафиксировать бранши в сжатом состоянии и необходимость удерживать их вручную вызывает большие трудности для хирурга. Кроме того, при имплантации протеза вручную без фиксации бранш возможны повторные смещения позвонков, точность установки протеза низкая. Устройство не позволяет производить репозицию позвонков.

Устройство [4] для открытого вправления смещенных позвонков, содержит две шарнирно соединенных бранши, одна из которых снабжена рабочей зубчатой губкой, а на другой бранше выполнена плоская опорная площадка, по которой двигается толкатель вправляющего механизма. Перемещение производится посредством винта и рукоятки.

С помощью этого устройства можно расширять межпозвонковое пространство и репонировать смещенные позвонки. Однако толкатель устройства малой площади при репозиции грубо травмирует вентральную поверхность позвонка, вызывая переломы верхне-передних лимбов позвонков.

Кроме того, малые размеры рычагов инструмента не обеспечивают свободу при манипуляциях, осуществляемых в ходе репозиции и дистракции позвонков.

Шипы - фиксаторы сменных площадок не обеспечивают стойкого и нетравматичного зацепления позвонка и часто соскальзывают с его поверхности, грубо травмируя замыкательную пластину тела позвонка. В устройстве отсутствуют измерительные приспособления величины дистракции и репозиции позвонков, что может привести к повреждению нервных структур позвоночного канала.

Отсутствие возможности зафиксировать бранши в сжатом состоянии и необходимость удерживать их вручную с одновременным вращением рукоятки вызывают большие трудности для хирурга. Кроме того, при имплантации протеза без фиксации бранш возможны повторные смещения позвонков, точность установки протеза низкая.

Устройство [5] для имплантации содержит две шарнирно соединенные бранши, на внутренних поверхностях рабочих губок выполнены направляющие, по которым с помощью толкателя устанавливается протез, на рукоятках бранш выполнено винтовое сжимающее устройство.

Устройство расширяет межпозвонковое пространство. Винтовое сжимающее устройство позволяет снизить усилия врача при дистракции и обеспечивает фиксацию бранш. Выполнение на внутренних поверхностях рабочих губок направляющих обеспечивает более точное установление протеза. Однако данное устройство не позволяет осуществлять репозицию позвонков.

Известно также устройство [6] для имплантации поясничного протеза, содержащее две шарнирно соединенные бранши, соединенные через многозвенный шарнирно-рычажный механизм с рабочими губками, на внешней поверхности которых выполнены ребра. На рукоятках бранш выполнено винтовое сжимающее устройство. В зависимости от применения рабочие губки закреплены на концах жестко либо шарнирно. Жестко закрепленные губки используются для дистракции позвонков, шарнирно закрепленные рабочие губки используются для репозиции позвонков.

Многозвенный шарнирный механизм позволяет снизить усилия, необходимые для сжатия бранш, обеспечить достаточное операционное пространство для введения протеза. Винтовое сжимающее устройство позволяет зафиксировать бранши в сжатом состоянии.

Однако конструкция устройства не позволяет раздвигать рабочие губки плоскопараллельно, а следовательно, в процессе дистракции позвонки также раздвигаются не параллельно (эффект ножниц), вследствие чего основные усилия приходятся на передние кромки лимбов позвонков, что может вызвать их разрушение. После имплантации протеза, в процессе декомпрессии позвонки будут сжиматься также не параллельно, что может вызвать смещение правильно установленного протеза. Точность установки протеза низкая. Требуется проводить Ro-графический контроль, что удлиняет время операции и увеличивает лучевую нагрузку.

Устройство не позволяет проводить дистракцию позвонков, репозицию позвонков и имплантацию протеза за одну операцию внедрения рабочих губок в межпозвонковое пространство. На первой стадии операции используется устройство с шарнирно соединенными рабочим губками и осуществляется репозиция позвонков. Затем это устройство извлекается и внедряется устройство с жестко закрепленными рабочими губками, осуществляются дистракция позвонков и имплантация протеза.

Двойное внедрение рабочих губок в межпозвонковое пространство увеличивает возможность травмирования передних кромок лимбов позвонков. Кроме того, поскольку репозиция осуществляется на замкнутых позвонках, усилия, необходимые для их смещения, значительны, поэтому увеличивается вероятность травмирования позвонков за счет их взаимно соприкасаемого перемещения, а также ребрами рабочих губок.

Отсутствие в устройстве прицельных и измерительных приспособлений не обеспечивает безопасность его применения в контакте с нейроваскулярными структурами позвонкового канала.

Наиболее близким к заявляемому по технической сущности и достигаемому результату является устройство для имплантации, содержащее две шарнирно соединенные бранши, которые через многозвенный шарнирно-рычажный механизм соединены с кронштейнами, на концах которых выполнены рабочие губки. Рукоятки бранш снабжены винтовым сжимающим механизмом и стержнем со шкалой [7].

Устройство позволяет за счет использования кронштейнов осуществлять плоскопараллельное раздвижение рабочих губок (дистракцию). Наличие стержня со шкалой позволяет точно устанавливать необходимую величину дистракции.

Устройство не содержит средств контроля и конструктивных элементов, используемых для имплантации протеза. Хирург осуществляет имплантацию протеза вручную, что снижает точность погружения протеза, ведет к увеличению травматичности операции и времени ее проведения, поскольку требуется применение Ro-скопического и Ro-графического контроля положения имплантируемого протеза. Кроме того, устройство не позволяет осуществлять репозицию позвонков.

В основу изобретения положена задача создания устройства для имплантации протеза межпозвонкового диска, преимущественно поясничного отдела, позволяющего повысить точность погружения протеза, при сокращении времени операции и снижении ее травматичности, а также для упрощения манипуляций хирурга, путем осуществления с помощью него единого последовательного цикла операции, включающей дистракцию позвонков, репозицию позвонков и имплантацию протеза.

Поставленная задача решается тем, что устройство для имплантации протеза межпозвоночного диска поясничного отдела, содержащее две шарнирно соединенные бранши, соединенные через многозвенный шарнирно-рычажный механизм с кронштейнами, на концах которых выполнены рабочие губки с фиксаторами и регулируемый сжимающий механизм на рукоятках бранш, дополнительно снабжено регулируемым механизмом перемещения, включающем рукоятку, расположенную на планке и червячно соединенную с кронштейном, имеющим продольное отверстие, внутри которого проходят шарниры, на которых установлена эта планка, в кронштейнах выполнены симметричные углубления, образующие полость под протез, внутри которой по ее оси расположена направляющая, один конец которой расположен между рабочими губками, а другой - прикреплен к центральному звену шарнирно-рычажного механизма.

Фиксаторы выполнены в виде атравматических ребер. Направляющая снабжена измерительной шкалой и на поверхности планки регулируемого механизма перемещения также нанесена измерительная шкала с риской, один конец которой закреплен на кронштейне.

Снабжение устройства регулируемым механизмом перемещения, включающем расположенную на планке рукоятку, вращение которой через червячную передачу передается верхнему кронштейну, имеющему продольное отверстие, а также измерительная шкала, установленная на поверхности планки, позволяют осуществить точную репозицию позвонков, восстанавливая их анатомически правильное положение.

Наличие в устройстве "полости" под протез и направляющей с нанесенной на ней измерительной шкалой, по которой протез вводится в межпозвонковое пространство, упрощает его установку и повышает точность имплантации, снижая тем самым травматичность операции.

Таким образом, заявляемое устройство обеспечивает возможность проведения единого последовательного цикла операции, включающей дистракцию позвонков, репозицию позвонков и имплантацию протеза межпозвонкового диска поясничного отдела при упрощении операции, сокращении времени ее проведения, повышении точности погружения протеза и снижении травматичности.

Изобретение поясняется чертежами.

На Фиг.1 изображен общий вид устройства, вид сбоку (крайнее положение с замкнутыми рабочими губками).

На Фиг.2 изображен общий вид устройства, вид сбоку (крайнее положение со смещенными и максимально разведенными рабочими губками).

На Фиг.3 изображен общий вид устройства, вид сверху.

На Фиг.4 изображен общий вид протеза.

Устройство состоит из двух шарнирно соединенных (верхней 1 и нижней 2) бранш, которые соответственно через многозвенный рычажно-шарнирный механизм соединены с кронштейнами 3, 4, на концах которых выполнены рабочие губки 5, по две на каждой. На внешних поверхностях рабочих губок 5 выполнены фиксаторы в виде атравматических ребер 6. Кронштейн 3 соединен с многозвенным шарнирно-рычажным механизмом посредством двух верхних шарниров 7, а кронштейн 4 - двух нижних шарниров 8, причем нижний кронштейн 4 установлен на нижних шарнирах 8 жестко, а в верхнем кронштейне 3 выполнено продольное отверстие 9, позволяющее ему перемещаться относительно верхних шарниров 7. К верхним шарнирам 7 прикреплена П-образная планка 10, на которой крепится с возможностью вращения рукоятка 11, которая через червячную передачу (на чертеже не показана) соединена с верхним кронштейном 3. На поверхности планки 10 нанесена измерительная шкала 12, а к верхнему кронштейну 3 одним концом прикреплена риска 13. Рукоятка 11 с червячной передачей, планка 10, измерительная шкала 12 и риска 13 образуют регулируемый механизм перемещения. Вместо червячной передачи может быть использована любая механическая передача, преобразующая вращательное движение в поступательное, в частности зубчатая или фрикционная. Измерительная шкала может быть расположена на верхней поверхности кронштейна 3 либо выполнена круговой на рукоятке 11.

Средние шарниры 14 соединены с верхними 7 и нижними 8 шарнирами посредством рычагов 15, а между собой стержнем 16, причем к рабочей (передней) части стержня 16 крепится направляющая 17, проходящая между рабочими губками 5 и внутри полости 18, образованной углублениями в верхнем 3 и нижнем 4 кронштейне. Конец направляющей 17 достигает концов рабочих губок 5. На поверхности направляющей 17 нанесена измерительная шкала 19. Полость 18, образованная в верхнем 3 и нижнем 4 кронштейнах, представляет собой "патронник", в который устанавливается протез 20 перед началом операции.

Регулируемый винтовой сжимающий механизм устройства содержит рукоятку 21, на оси которой закреплен стержень 22 с резьбой, проходящий через отверстия с резьбой, выполненные в компрессионных шарнирах 23, 24 на концах бранш 1, 2. Резьба на верхней и нижней части стержня 22 и, соответственно, в верхнем 23 и нижнем 24 компрессионных шарнирах выполнена разнонаправленной. На боковых поверхностях компрессионных шарниров 23, 24 расположена измерительная шкала (на чертеже не показана), позволяющая регулировать величину дистракции рабочих губок 5.

Протез 20 межпозвонкового диска поясничного отдела содержит полый корпус 25 с соосными отверстиями 26 на передней и задней поверхности, элементы фиксации 27 и продольные симметричные выемки 28 на верхней и нижней поверхностях. (Протез является предметом самостоятельного изобретения и в заявляемом изобретении подробно не рассматривается).

Устройство работает следующий образом.

Механическая работа устройства происходит следующим образом. В начальном положении рабочие губки 5 сомкнуты без смещения, винтовой механизм компрессии максимально разведен (Фиг. 1). Линии, соединяющие центры верхних, центральных и нижних шарниров 7, 8, 14, образуют два симметричных параллелограмма. Соответственно рычаги 15 шарнирно-рычажного механизма, стержень 16 и кронштейны 3, 4 (их задняя часть) располагаются в подобной конфигурации. Вращая рукоятку 21, сжимают рукоятки бранш 1, 2, что приводит их к вращению вокруг центрального заднего шарнира 16, при этом маленькие плечи бранш 1, 2, вращаясь, перемещают задние верхний 7 и нижний 8 шарниры относительно центрального заднего шарнира 14. Аналогичные перемещения совершают все передние шарниры 7, 8, поскольку они жестко скреплены с задними. В конечном состоянии, когда рукоятки бранш 1, 2 сомкнутся, линии, соединяющие оси шарниров, образуют два симметричных прямоугольника. Расстояние между верхними 7 и нижними 8 шарнирами максимально и составляет размер двух малых плеч рычагов 15. Соответственно, максимально раздвинуты рабочие губки 5 кронштейнов 3, 4 (Фиг.2). Конструкция позволяет многократно увеличивать усилия, прилагаемые к регулируемому винтовому механизму, обеспечивая раздвижение рабочих губок 5 строго параллельно. Величину раздвижения рабочих губок 5 контролируют по измерительной шкале.

Вращая рукоятку 11 регулируемого механизма перемещения, приводят в действие червячную передачу, что обеспечивает смещение верхнего кронштейна 3 относительно верхней планки 10 и, соответственно, относительно нижнего кронштейна 4. Величину смещения контролируют по положению риски 13 на измерительной шкале 12. После выполненных манипуляций устройство приходит в состояние, приведенное на Фиг.2, когда верхние и нижние губки 5 максимально разведены и смещены одна относительно другой.

Медицинское применение устройства осуществляется следующим образом. Устройство используется при вентральных вмешательствах на позвонках после выполнения дисэктомии. Предварительно, по направляющей 17 вставляют протез 20 в "патронник" 18, вращением рукоятки 21 добиваются полного совмещения рабочих губок 5 (нулевой зазор). Рабочие губки 5 устройства вводят в межпозвонковое пространство на контролируемую глубину. После установления прицела устройства (на чертеже не показан) по сагитальной оси тела больного вращением рукоятки проводят расширение межпозвонкового пространства на необходимую величину. Величину контролируют по измерительной шкале. При наличии у больного смещения позвонков в сагитальной плоскости вращением рукоятки 11 перемещают верхние рабочие губки 5 и репонируют смещенный позвонок, восстанавливая прерванные анатомические отношения в позвоночном сегменте. Величину смещения контролируют по положению риски 13 на измерительной шкале 12.

После дистракции и репозиции тел позвонков проводится погружение протеза 20 по направляющей 17 в межпозвонковое пространство на необходимую глубину, величина которой контролируется оператором по измерительной шкале 19.

После внедрения протеза 20 обратным вращением рукоятки 21 уменьшают зазор, замыкая рабочие губки 5. Тела смежных позвонков плотно зажимают протез 20. Продольные симметричные выемки 28, выполненные на верхней и нижней поверхностях протеза 20, обеспечивают свободный выход рабочих губок 5 устройства из зоны операции.

Таким образом, предлагаемое устройство обеспечивает возможность установления устройства строго по сагитальной оси тела больного, контроля величины дистракции и репозиции тел позвонков, а также одновременную имплантацию протеза диска в межпозвонковое пространство на контролируемую глубину.

Манипуляции на устройстве легки, свободны, безопасны для нервно-сосудистых образований позвоночного канала позвонков, перемещаемых в прерванное анатомическое положение.

Строго параллельное перемещение рабочих губок не приводит к смещению протеза в момент его сжатия смежными телами позвонков на конечной стадии операции.

Конструкция позволяет легко удерживать устройство неподвижно в течение всей операции, исключает травмирование и ранение удерживаемых в отведенном положении органов тканей, сосудов и устраняет связанные с этим послеоперационные осложнения.

Исключаются причины, ухудшающие обзор операционного поля вследствие непроизвольных перемещений устройства, а также резко снижается нагрузка на руки хирурга.

Список литературы 1. Патент RU, 2085140, "Дистрактор позвоночника", оп. 27.07.1997 г.

2. Патент RU, 2012278, "Ретрактор позвоночника", оп. 15.05.1994 г.

3. Патент US, 5314477, "Prosthesis for intervertebral discs and instruments for implanting it", oп. 24.05.1994 г.

4. Авторское свидетельство SU, 567445, "Устройство для открытого внедрения смещенных позвонков", оп. 25.12.1972 г.

5 Международная заявка РСТ, WO 00/44288, "Surgical instrument for inserting intervertebral implants", oп. 03.08.2000 г.

6. Международная заявка РСТ, WO 00/19911, "Spinal disc space distractor", oп. 13.04.2000 г.

7. Авторское свидетельство SU, 680732, "Устройство для наложения фиксатора", оп. 25.08.1979 г. (прототип).

Формула изобретения

1. Устройство для имплантации протеза межпозвоночного диска поясничного отдела, содержащее две шарнирно-соединенные бранши, соединенные через многозвенный шарнирно-рычажный механизм с кронштейнами, на концах которых выполнены рабочие губки с фиксаторами и регулируемый сжимающий механизм на рукоятках бранш, отличающееся тем, что оно снабжено регулируемым механизмом перемещения, включающим рукоятку, расположенную на планке, и червячно-соединенную с кронштейном, имеющим продольное отверстие, внутри которого проходят шарниры, на которых установлена эта планка, в кронштейнах выполнены симметричные углубления, образующие полость под протез, внутри которой по ее оси расположена направляющая, один конец которой расположен между рабочими губками, а другой - прикреплен к центральному звену многозвенного шарнирно-рычажного механизма.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что фиксаторы выполнены в виде атравматических ребер.

3. Устройство по пп. 1 и 2, отличающееся тем, что направляющая снабжена измерительной шкалой.

4. Устройство по пп. 1-3, отличающееся тем, что на поверхности планки установлена измерительная шкала с риской, один конец которой закреплен на кронштейне.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4