Элемент динамической стабилизации для позвонков

Группа изобретений относится к медицине. Элемент динамической стабилизации для позвонков выполнен с возможностью взаимодействия по меньшей мере с двумя имплантируемыми соединительными узлами, каждый из которых содержит средство крепления к позвонку, выполненное с возможностью размещения в нем элемента динамической стабилизации, и зажимное средство, предназначенное для зажима элемента динамической стабилизации на указанном средстве крепления. Указанный элемент содержит стержень, который проходит вдоль продольной оси и содержит трос, снабженный оболочкой, изготовленной из эластичного материала. Упомянутый элемент также содержит фиксационный кожух, содержащий жесткие зоны, расположенные на расстоянии друг от друга и окружающие стержень, и кольца для амортизации движения указанного элемента. Указанные кольца состоят из радиальных выступов оболочки, соответственно расположенных между жесткими зонами смежно с фиксационным кожухом. Соединительный элемент содержит по меньшей мере один упомянутый элемент динамической стабилизации. Указанный элемент динамической стабилизации удлинен по меньшей мере одним жестким стержнем. Система фиксации позвоночника содержит по меньшей мере два имплантируемых соединительных узла для позвоночника, которые по меньшей мере соединены упомянутым элементом динамической стабилизации. Изобретение обеспечивает возможность быстрого расположения элемента динамической стабилизации на средстве крепления с обеспечением требуемой между средствами крепления упругости или по меньшей мере гибкости. 3 н. и 7 з.п. ф-лы, 9 ил.

 

Настоящее изобретение относится к области динамической стабилизации позвонков.

Более конкретно, изобретение относится к элементу для динамической стабилизации соседних позвонков, предназначенному для взаимодействия по меньшей мере с двумя соединительными узлами позвоночника, имплантируемыми в позвонок.

Как правило, элементы динамической стабилизации предназначены для выравнивания позвонков относительно друг друга, в то же время уменьшая ограничения на суставных поверхностях и межпозвоночных дисках, при этом оставляя позвонкам возможность совершать некоторые движения.

Из уровня техники известны такие элементы динамической стабилизации.

В частности, элемент динамической стабилизации известен из международной заявки WO 2004/024011. Описанный там элемент состоит из, по меньшей мере частично, основы, изготовленной из полимерного материала, и двух стержней: первого стержня, который выполнен по существу соосным с основой, и второго стержня, образованного витками, окружающими первый стержень, при этом указанные витки, по меньшей мере частично, утоплены в основу.

Также гибкий соединительный элемент известен из международной заявки WO 2005/087121. Этот элемент содержит трос, по меньшей мере частично, окруженный полимерной оболочкой, при этом указанный трос состоит из по меньшей мере одной эластичной жилы, соосной с указанной оболочкой.

Элементы стабилизации в силу их предназначения для восстановления выравнивания позвонков прикрепляют к позвонкам при помощи имплантируемых соединительных узлов. Традиционно соединительные узлы содержат средство крепления к кости, выполненное с возможностью размещения в нем элемента динамической стабилизации. Элемент динамической стабилизации фиксируют на указанном средстве крепления при помощи дополнительной запирающей части. Таким образом, элемент динамической стабилизации удерживается между средством крепления к кости и запирающей частью. Элемент динамической стабилизации удерживается в фиксированном положении на средстве крепления путем прижатия этого элемента к средству крепления. Прижатие обычно обеспечивают гайкой, которую располагают в контакте с элементом динамической стабилизации. Элемент динамической стабилизации прижимается к средству крепления под зажимающим воздействием гайки.

Обычно между гайкой и элементом динамической стабилизации предусмотрено жесткое защитное кольцо, предназначенное для того, чтобы обеспечить зажимание гайки на элементе динамической стабилизации и, таким образом, обеспечить возможность его удержания на средстве крепления. Наличие защитного кольца между гайкой и элементом динамической стабилизации препятствует упругой деформации этого элемента вследствие зажимающего действия.

Однако при такой конфигурации необходимо приспосабливать длину элемента стабилизации и обеспечивать точное расположение защитных колец на элементе динамической стабилизации в соответствии с положением средства крепления. Вследствие этого расположение элементов динамической стабилизации может быть очень длительным и требовать много внимания и усилий.

Цель настоящего изобретения состоит в том, чтобы устранить вышеупомянутый недостаток путем создания элемента динамической стабилизации, для которого обеспечена возможность его быстрого расположения на средстве крепления, с обеспечением требуемой между средствами крепления упругости или по меньшей мере гибкости.

Для решения поставленной цели согласно первому аспекту настоящее изобретение относится к элементу динамической стабилизации для позвонков, выполненному с возможностью взаимодействия по меньшей мере с двумя имплантируемыми соединительных узлами, каждый из которых содержит средство крепления к кости, выполненное с возможностью размещения в нем элемента динамической стабилизации, и зажимное средство, предназначенное для зажима элемента динамической стабилизации на указанном средстве крепления, причем указанный элемент динамической стабилизации содержит стержень, проходящий вдоль продольной оси и содержащий трос, снабженный оболочкой из эластичного материала. Отличительной особенностью элемента динамической стабилизации является то, что он содержит фиксационный кожух, окружающий указанный стержень, при этом указанный кожух содержит жесткие зоны, расположенные на расстоянии друг от друга.

Наличие жесткого фиксационного кожуха дает возможность обеспечить и сохранять зажимание элемента динамической стабилизации на средстве крепления, в то же время позволяя совершать движения растяжения, сжатия и изгиба благодаря наличию зазоров между жесткими зонами фиксационного кожуха.

Образованный таким образом фиксационный кожух защищает гибкую часть элемента стабилизации в каждой точке вдоль его длины, в то же время сохраняя качества указанного элемента при работе на изгиб, растяжение и/или сжатие, придаваемые самой структурой стержня.

Предпочтительно жесткие зоны расположены на расстоянии друг от друга, которое меньше номинальной длины зоны контакта, образованной зажимным средством и элементом динамической стабилизации.

Снабженный таким кожухом элемент дополнительно имеет преимущество в том, что его можно быстро располагать на средстве крепления, зафиксированном на позвонках. На самом деле, благодаря заданию расстояния между жесткими зонами получается, что зажимное средство находится в контакте в основном с жесткими зонами. Таким образом, нет необходимости точно располагать элемент динамической стабилизации на средстве крепления.

Согласно частной конфигурации жесткие зоны состоят из отдельных колец, расположенных друг от друга на расстоянии, которое меньше длины зоны контакта.

Согласно другой конфигурации фиксационный кожух состоит из геликоидальной полосы, содержащей витки, проходящие вокруг стержня вдоль оси, по существу соосной с продольной осью указанного соединительного стержня, причем указанные витки образуют жесткие зоны фиксационного кожуха.

Предпочтительно элемент динамической стабилизации содержит средство удержания фиксационного кожуха на стержне, расположенное между жесткими зонами фиксационного кожуха.

С целью амортизации движений сжатия элемента динамической стабилизации могут быть выполнены кольца амортизации сжатия, каждое из которых размещено между двумя соседними жесткими зонами фиксационного кожуха. Согласно частной конфигурации амортизирующие кольца образуют средства удержания фиксационного кожуха. Помимо этого, предпочтительно средства амортизации образованы радиальными выступами оболочки.

Таким образом, во время изготовления элемента динамической стабилизации путем формования эластичного материала вокруг троса эластичный материал, предназначенный для формирования оболочки, распределяется в образованные в кожухе отверстия, т.е. в зазоры, образованные между жесткими зонами. Таким образом фиксационный кожух жестко удерживается, поскольку он «заперт» в материале, образующем оболочку. Таким образом, предотвращается скольжение фиксационного кожуха вследствие растяжения пластичного материала.

В жестких зонах также могут быть обеспечены одна или более пустот. Наличие пустот усиливает удерживающие функции удлинительных частей оболочки (удлинений). Такая конфигурация, в частности, предпочтительна, особенно когда фиксационный кожух образован отдельными кольцами.

Согласно частной конфигурации элемента динамической стабилизации жесткие зоны находятся на равных расстояниях друг от друга.

Для улучшения общего сопротивления свободные концы элемента динамической стабилизации снабжены жесткими наконечниками. Согласно частному варианту выполнения наконечники предпочтительно зафиксированы на концах тросов сваркой или штамповкой.

Согласно второму аспекту изобретение относится к соединительному элементу, содержащему по меньшей мере один охарактеризованный выше элемент динамической стабилизации, причем этот соединительный элемент удлинен по меньшей мере одним жестким стержнем. В зависимости от требуемого применения может быть предпочтительно выполнить жесткий стержень, проходящий с одного конца или с обоих концов удлиненного стержня элемента динамической стабилизации. Тогда можно будет с помощью только одного соединительного элемента выполнить как соединение остеосинтеза, так и динамическое соединение.

Согласно другому аспекту изобретение относится к системе фиксации позвоночника, содержащей по меньшей мере два имплантируемых соединительных узла для позвоночника, при этом по меньшей мере два соединительных узла соединены охарактеризованным выше элементом динамической стабилизации.

Прочие цели и преимущества настоящего изобретения станут лучше ясны при прочтении нижеследующего подробного описания, сделанного со ссылками на приложенные чертежи, на которых:

- на фиг.1 показан частичный вид в аксонометрии системы фиксации позвоночника, содержащей элемент динамической стабилизации согласно первой конфигурации изобретения, удерживаемый двумя соединительными узлами для позвоночника;

- на фиг.2 схематически показан частичный вид сбоку предложенного элемента динамической стабилизации, который находится в контакте с зажимными средствами соединительных узлов;

- на фиг.3 показан размер проиллюстрированного на фиг.2 элемента динамической стабилизации, по линии III-III;

- на фиг.4 показан элемент динамической стабилизации согласно второй конфигурации изобретения;

- на фиг.5а, 5b, 5с показан гибридный соединительный элемент, содержащий по меньшей мере часть, предназначенную для динамической стабилизации;

- на фиг.6а и 6b показан схематический вид в аксонометрии элемента динамической стабилизации согласно третьей конфигурации изобретения, соответственно, с оболочкой и без нее;

- на фиг.7 показан элемент динамической стабилизации согласно четвертой конфигурации изобретения, без оболочки;

- на фиг.8а и 8b показан схематический вид в аксонометрии элемента динамической стабилизации согласно пятой конфигурации изобретения, соответственно, с оболочкой и без нее;

- на фиг.9 показан элемент динамической стабилизации согласно шестой конфигурации изобретения, без оболочки.

Далее со ссылками на фиг.1-3 приведено описание элемента динамической стабилизации соседних позвонков. В соответствии с замыслом конструкции элемент 1 динамической стабилизации должен удерживаться вдоль позвонков с помощью по меньшей мере двух имплантируемых в позвоночник соединительных узлов 2.

Традиционно соединительный узел 2 содержит средство 3 крепления к кости, выполненное с возможностью установки в нем элемента 1 динамической стабилизации, и зажимное средство 4, предназначенное для зажима элемента 1 на указанном средстве 3 крепления.

В описываемом варианте выполнения средство 3 крепления содержит резьбовую часть 30, предназначенную для анкерного крепления в позвонке и имеющую на своей верхней части U-образную головку 31, предназначенную для размещения элемента 1, причем нижняя часть U-образного участка ограничивает зону, предназначенную для размещения элемента 1. Элемент 1 удерживается на месте на нижней части U-образного участка головки 31 при помощи запирающей части 32. Головка 31 средства 3 крепления и часть 32 выполнены с возможностью взаимодействия между собой путем защелкивания.

Зажимное средство 4, предназначенное для зажима элемента 1 в головке 3, состоит из элемента, образующего гайку или зажимной винт и предназначенного для размещения в сквозной полости, образованной в запирающей части 32. Находясь в полости запирающей части 32, зажимное средство 4 опирается на элемент 1 и прижимает его к нижней части U-образного участка головки 31. Предпочтительно полость имеет форму, сопряженную с формой зажимного средства 4.

Разумеется, следует понимать, что конфигурация средства крепления приведена в качестве примера и что изобретение не ограничивается такой конфигурацией. В частности, головка 31 может быть выполнена в виде детали, отдельной от средства 3 крепления, как это традиционно реализуется в системах для соединения позвоночника.

Элемент 1 выполнен в виде стержня 5, проходящего вдоль продольной оси А, при этом указанный стержень содержит трос 6, окруженный оболочкой 7 из эластичного материала. Таким образом, такая конструкция обеспечивает возможность придавать требуемую гибкость для обеспечения динамического соединения позвонков вместе. Предпочтительно, трос изготовлен из титана, а оболочка 7 изготовлена из полимера, такого как уретановый поликарбонат.

Кроме того, соединительный элемент 1 содержит фиксационный кожух 8, содержащий жесткие зоны 9, расположенные последовательно. Такие жесткие зоны 9 разнесены друг от друга на расстояние, достаточное для того, чтобы обеспечить возможность изгибания указанного стержня 5. Таким образом, сохраняются присущие стержню 5 свойства гибкости.

В описываемом варианте выполнения фиксационный кожух 8 состоит из независимых и отдельных колец 10, которые фиксированы на оболочке 7. Конечно, это только частный иллюстративный вариант выполнения, поскольку фиксационный кожух 8 может иметь любую другую конструкцию, позволяющую образование расположенных с промежутком жестких зон, например кожух геликоидальной формы (см. фиг.9).

Как видно из изложенного выше, стержень 5 расположен на нижней части U-образного участка головки 31 средства 3 крепления, где он и удерживается в «фиксированном состоянии» зажимным средством 4, которое доводят до положения в контакте со стержнем 5, при котором оно опирается на этот стержень. Зажимное средство 4 ограничивает зону 11 контакта со стержнем 5. Характерной особенностью зоны 11 контакта является ее номинальная длина.

Расстояние между указанными кольцами 10 определяют исходя из того, чтобы оно было меньше номинальной длины зоны 11 контакта, таким образом, что зажимающее усилие зажимного средства 4 может действовать главным образом на кольца 10. Таким образом, нет необходимости специально располагать стержень 5 на соединительных узлах, так как средство 4 каждого соединительного узла в основном прикладывает давление на кольца 10, в каком бы положении они не находились на стержне 5.

На фиг.2 показана иллюстративная конфигурация такого стержня, в которой для облегчения понимания показано зажимное средство 4 только трех соединительных узлов. В этом примере стержень 5 содержит кольца 10 длиной 5 мм. Такие кольца 10 расположены на оболочке 7 стержня 5 на равном расстоянии друг от друга. Каждое кольцо 10 расположено на расстоянии 2 мм от соседних колец. Показанное зажимное средство 4 имеет по существу круглую форму. Сторона зажимного средства 4, контактирующая с соединительным элементом 1, предпочтительно имеет диаметр 5 мм. Зажимное средство 4 опирается на стержень 5 и образует зоны 11 контакта номинальной длиной 5 мм, т.е. такой длины, которая превышает промежуток между каждыми двумя соседними кольцами 10. Таким образом, вне зависимости от положения средства 4 на стержне 5 давление, приложенное зажимными средствами 4 на стержень 5, передается на кольца 10.

Кольца 10, а следовательно, весь фиксационный кожух 8, блокированы на оболочке 7. На самом деле, в процессе изготовления элемента 1 тот материал, из которого изготавливают оболочку 7, проходит в зазоры, образованные между тросом и кольцами 10. Затем кольца 10 удерживают на некотором расстоянии друг от друга, и они блокируются радиальными выступами 12 оболочки 7, образовавшимися между указанными кольцами (см. фиг.3).

Наличие изготовленных из пластичного материала выступов 12 дает два преимущества. С одной стороны, выступы 12 дают возможность «сковать» кольца, как только что показано, таким образом препятствуя их скольжению на оболочке 7. С другой стороны, в силу того, что выступы 12 расположены между жесткими зонами фиксационного кожуха, они, соответственно, создают зоны, которые амортизируют движения растяжения, сжатия и изгиба элемента 1.

Согласно предпочтительной конфигурации кольца 10 содержат пустоты 14 (см. фиг.4). Наличие таких пустот улучшает удерживание колец 10 на стержне 5. Они усиливают удерживающую функцию выступов 12 оболочки 7.

На фиг.2 проиллюстрированы все возможные положения зажимного средства 4 на стержне 5. Первое зажимное средство (крайнее слева на стержне) накрывает два соседних кольца 100, 101 на стержне 5. Таким образом, первое зажимное средство имеет контактную поверхность, расположенную поверх участков двух соседних колец 100, 101 и зазора 110 между этими двумя кольцами 100, 101. Зажимающее усилие воздействует на кольца 100, 101 благодаря присущей им жесткости. Второе (центральное) зажимное средство находится полностью в контакте с кольцом стержня 5 (кольцо 102). Таким образом, зажимающее усилие, сообщаемое центральным зажимным средством, прикладывается только на одно задействованное кольцо. Третье зажимное средство (крайнее справа на стержне) частично накрывает зазор 120, расположенный между кольцами 103, 104, а также указанное кольцо 104. И здесь зажимающее усилие приложено на кольцо 104 только благодаря присущей ему жесткости.

Зажимное средство 4 такой конструкции обеспечивает достаточное зажимание и удержание стержня 5 на средстве 3 крепления.

Кроме того, и это предпочтительно, свободные концы 15, 16 элемента 1 снабжены, соответственно, жесткими наконечниками 17, 18. Согласно частному варианту выполнения наконечники 17, 18 прикрепляют к указанным концам предпочтительно путем приваривания или штамповкой.

Согласно частной конфигурации одно или более колец устанавливают с возможностью скольжения на стержне 5.

На фиг.1-4 проиллюстрирован элемент динамической стабилизации, содержащий фиксационный кожух 7, жесткие зоны 9 которого имеют одинаковую длину и находятся на равном удалении друг от друга. Очевидно, понятно, что изобретение не ограничено такой конфигурацией, и что можно выполнять жесткие зоны, которые имеют отличающиеся размеры и/или жесткие зоны, зазор между которыми может отличаться для разных колец (не показано), при этом понятно, что расстояние между каждыми соседними кольцами должно оставаться меньше номинальной длины зоны контакта.

Кроме того, по меньшей мере один из концов элемента 1 динамической стабилизации может быть удлинен жестким элементом (фиг.5b и 5с), который, в свою очередь, также может быть удлинен другим элементом 1' динамической стабилизации (фиг.5а), для образования гибридного соединительного элемента 100, обеспечивающего как соединение остеосинтеза, так и динамическое соединение. В частности, показанный на фиг.5а соединительный элемент 100 снабжен двумя частями 1, 1', обеспечивающими динамическое соединение и соединенными частью 50, обеспечивающей соединение остеосинтеза. Показанный на фиг.5b соединительный элемент 100 является иллюстрацией соединительного элемента, снабженного двумя частями 50, 50', обеспечивающими соединение остеосинтеза и соединенными частью 1, обеспечивающей динамическое соединение. Конечно, следует понимать, что изобретение не ограничено такой компоновкой элементов и что можно предусмотреть соединительный элемент, состоящий из последовательности элементов, обеспечивающих соединение остеосинтеза, и элементов динамического соединения.

В описанном выше варианте выполнения фиксационный кожух образован кольцами 10, при этом каждое кольцо 10 имеет концевые поверхности 20, перпендикулярные продольной оси А стержня 5. Для улучшения сопротивления кручению элемента 1 предпочтительно выполнить кольца 10 такой конфигурации, при которой они имеют, соответственно, концевые поверхности 20, наклонные относительно продольной оси А стержня 5, причем концевые поверхности 20 каждого кольца 10 расположены параллельно друг другу (фиг.6а и 6b).

На фиг.6b концевые поверхности 20 показаны плоскими. Конечно, следует понимать, что это только частный иллюстративный вариант выполнения, так как концы каждого кольца 10 могут иметь любую форму поверхности, как в приведенном на фиг.7 примере.

Также можно выполнить кольца 10 геликоидальной формы (см. фиг.8а и 8b). Такая конфигурация фиксационного кожуха 8 дает возможность улучшить свойства, характеризующие сжатие и растяжение элемента 1. Предпочтительно шаг образующей геликоида и число витков колец 10 в такой конфигурации определяются согласно необходимым рабочим свойствам элемента 1 в ответ на сжимающее или растягивающее воздействие.

Описание изобретения приведено в качестве примера. Понятно, что специалисты могут привнести различные модификации в настоящее изобретение без отступления от его объема.

1. Элемент (1) динамической стабилизации для позвонков, выполненный с возможностью взаимодействия по меньшей мере с двумя имплантируемыми соединительными узлами (2), каждый из которых содержит средство (3) крепления к позвонку, выполненное с возможностью размещения в нем элемента (1) динамической стабилизации, и зажимное средство (4), предназначенное для зажима элемента (1) динамической стабилизации на указанном средстве (3) крепления, при этом указанный элемент (1) содержит стержень (5), который проходит вдоль продольной оси, и трос (6), снабженный оболочкой (7), изготовленной из эластичного материала, отличающийся тем, что он содержит фиксационный кожух, содержащий жесткие зоны (9), расположенные на расстоянии друг от друга и окружающие стержень (5), и кольца для амортизации движения указанного элемента (1), при этом указанные кольца состоят из радиальных выступов (12) оболочки (7), соответственно расположенных между жесткими зонами (9) смежно с фиксационным кожухом.

2. Элемент (1) по п.1, отличающийся тем, что жесткие зоны (9) расположены на расстоянии друг от друга, которое меньше номинальной длины зоны (11) контакта, образованной зажимным средством (4) и элементом (1) динамической стабилизации.

3. Элемент (1) по п.1 или 2, отличающийся тем, что жесткие зоны (9) состоят из отдельных колец (10).

4. Элемент (1) по п.1 или 2, отличающийся тем, что фиксационный кожух состоит из геликоидальной полосы, содержащей витки, проходящие вокруг стержня (5) вдоль оси, по существу, соосной с продольной осью указанного стержня, причем указанные витки образуют жесткие зоны фиксационного кожуха.

5. Элемент (1) по п.1 или 2, отличающийся тем, что жесткие зоны (9) содержат одну или более пустот (14) для облегчения фиксации фиксационного кожуха на оболочке (7).

6. Элемент (1) по п.1 или 2, отличающийся тем, что жесткие зоны (9) находятся на одинаковых расстояниях друг от друга.

7. Элемент (1) по п.1 или 2, отличающийся тем, что он содержит средство удержания фиксационного кожуха на стержне (5), образованное указанными амортизирующими кольцами.

8. Элемент (1) по п.1 или 2, отличающийся тем, что он содержит жесткие наконечники (17, 18), зафиксированные на обоих концах (15, 16) троса.

9. Соединительный элемент, содержащий по меньшей мере один элемент (1) динамической стабилизации по любому из пп.1-8, причем указанный элемент (1) динамической стабилизации удлинен по меньшей мере одним жестким стержнем.

10. Система фиксации позвоночника, содержащая по меньшей мере два имплантируемых соединительных узла для позвоночника, которые по меньшей мере соединены элементом (1) динамической стабилизации по любому из пп.1-8.