СПОСОБ ФОРМИРОВАНИЯ БИОСОВМЕСТИМОЙ СТРУКТУРЫ Российский патент 2012 года по МПК A61F2/44 A61N5/06 

Описание патента на изобретение RU2438623C1

Изобретение относится к медицине, а именно к травматологии, хирургии и нейрохирургии, и может быть использовано для формирования биосовместимой структуры в межпозвонковых дисках и других тканях и органах внутри организма, например, для лечения остеохондроза позвоночника.

Дегенеративная болезнь дисков служит основной причиной хронического болевого синдрома в поясничном и шейном отделе позвоночника. Межпозвонковый диск теряет влагу, его пульпозное ядро высыхает и распадается на отдельные фрагменты, пульпозное ядро и фиброзное кольцо теряют свою эластичность и упругие свойства. Это приводит к перегрузке фиброзного кольца и появлению в нем циркулярных и радиальных трещин. В результате образуются выпучивания - протрузии, и нередко грыжи диска. Утрачивается также фиксационная способность диска, что приводит к сегментарной нестабильности позвоночника.

Один из подходов к решению этой проблемы состоит в жесткой фиксации соседних позвонков различными жесткими конструкциями (RU 2001111630, опубл. 20.02.2003; RU 2004134385, опубл. 25.11.2004; RU 2220683, опубл. 10.01.2004; RU 2125416, опубл. 27.01.1999). Такой способ предполагает серьезное хирургическое вмешательство. Кроме того, при жесткой фиксации соседние сегменты позвоночника получают повышенную нагрузку в результате нарушения естественной биомеханики, что ускоряет естественный дегенеративный процесс в этих сегментах позвоночника.

Известен метод дискэктомии поясничных дисков, заключающийся в полном удалении пульпозного ядра и выполняющийся с помощью хирургического инструментария или с применением лазера (Dandy W.E. Recent advances in the treatment of ruptured intervertebral disks // Ann. Surg. 1943. V.118. №4. P.639-646; Daniel S.J., Choy M.D. Percutaneous Laser Disc Decompression (PLDD): A First Line Treatment for Herniated Disc // Journal of Clinical Laser Medicine a Surgery. 2001. V.19. №1. P.1-2; Ebeling U., Reichenberg W., Reulen H. Results of Microsurgical Lumbar Discectomy. Review on 465 Patients // Acta Neurochirurgia. 1986. V.81. №1-2. P.45-52). Однако данный вид оперативных вмешательств сопровождается многими отрицательными последствиями. В отдаленном периоде в оперированном сегменте позвоночника развиваются нарушения в виде нестабильности и смещения позвонка. Кроме того, удаление ядра ведет к увеличению компрессионных нагрузок на фиброзное кольцо, приводя к его разрушению. Такой подход лишен естественного репаративного потенциала и во многих случаях не решает проблему хронического болевого синдрома, приводя к инвалидизации пациента.

Данных недостатков лишены способы, основанные на восстановления естественной анатомии диска и его функции. К ним можно отнести, в частности, нуклеопротезирование (RU 96102212, опубл. 10.05.1998), т.е. протезирование пульпозного ядра диска с помощью упругого геля, помещенного в дакроновую сетку. Упругие и эластические свойства геля приближаются к нормальным свойствам пульпозного ядра. Такой протез восстанавливает высоту диска, сохраняет подвижность позвонков и естественную нагрузку на межпозвонковые суставы. Однако его введение требует открытого хирургического вмешательства с обнажением диска и часто нервных структур позвоночника. Это приводит к образованию в дальнейшем в мышечно-связочном аппарате грубых рубцов, формированию фиброза мышц и, как следствие, большому проценту неудовлетворительных исходов.

Данных недостатков лишены способы, основанные на малоинвазивном восстановление функций пульпозного ядра через прокол или небольшой разрез. Самым близким к предлагаемому изобретению является способ восстановления межпозвонковых дисков, описанный в (United States Patent 5976186). При этом способе осуществляется доступ к пульпозному ядру в виде небольшой щели в ткани между позвонками и в полость межпозвонкового диска вводятся стержни из биосовместимого частично гидратированного геля с частицами полимера диаметром 2-10 мм. При последующей гидратации стержни увеличиваются в объеме, заполняя весь объем межпозвонкового диска и формируя внутри диска твердую трехмерную структуру. Гель приготавливается полимеризацией или сополимеризацией полимеров, хотя бы один из которых является гидрофильным. Недостатком этого способа является то, что введение гидрофильных стержней большого диаметра (около 10 мм) является сложной хирургической процедурой, требующей достаточно большого разреза ткани, а при введении стержней слишком малого диаметра (около 2 мм) имплантат может быть выдавлен из межпозвонкового пространства до его гидратации и увеличения объема. Все это приводит к низкой эффективности восстановления диска. Кроме того, такой способ требует большого времени для достижения необходимой механической прочности диска.

Задачей изобретения является повышение эффективности восстановления диска и уменьшение времени для достижения механической прочности диска.

Поставленная задача решается способом формирования биосовместимой структуры, при котором осуществляется пункционный доступ к пульпозному ядру, введение в диск геля с частицами полимера и формирование внутри диска трехмерной структуры под воздействием электромагнитного излучения.

Заявителем проведены исследования формирования внутри полости, моделирующей объем межпозвонкового диска, трехмерной структуры под воздействием электромагнитного излучения. Модель межпозвонкового диска с полостью была изготовлена из двух пластин оргстекла толщиной 5 мм, соединенных винтами. Между пластин зажато резиновое кольцо толщиной 6 мм с внутренним диаметром 40 мм, моделирующее фиброзное кольцо диска. В полость, заполненную физиологическим раствором, через хирургическую иглу с внешним диметром 3 мм и внутренним диаметром 2.5 мм с помощью медицинского шприца вводился гель с частицами полимера. Затем под воздействием электромагнитного излучения производилось формирование твердой трехмерной структуры. Для этого через хирургическую иглу внутрь полости вводился световод, состыкованный с волоконным лазером (Лазерный скальпель - ЛС-097, ИРЭ-Полюс). В качестве световода использовался кварцевый световод с диаметром по кварцу 400 мкм и внешним диаметром 600 мкм. Спекание частиц полимера, приводящее к формированию твердых структур в полости, проводилось при подаче лазерного излучения при перемещении световода внутри объема порошка со скоростью до 3 мм/сек. Для приготовления геля с частицами полимера использовались порошки биорезорбируемого полимера, полилактида (PURASORB PDL 04, Purac, Голландия), размер частиц которого составлял от 100 до 250 мкм. Гелеобразующим агентом являлся гидрогель - 5% альгинат натрия. Длина волны излучения волоконного лазера составляла 0,97 мкм, мощность излучения до 10 Вт. На данной длине волны поглощение в полимерных частицах отсутствует. Для увеличения поглощения в порошки полимеров добавлялись наночастицы углерода в количестве 0,1 весовых процентов.

Способ иллюстрируется фиг.1 и фиг.2.

Фиг.1 - фотография модели межпозвонкового диска без верхней пластины, где 1 - нижняя пластина, 2 - резиновое кольцо, 3 - гель с частицами полимера, 4 - световод, 5 -хирургическая игла.

Фиг.2 - фотография образца структуры, сформированной при перемещении кварцевого световода при мощности лазерного излучения 8 Вт. Указан масштаб.

Фиг.1 иллюстрирует момент, когда в полость, частично наполненную гелем с частицами полимера, через хирургическую иглу введен кварцевый световод, состыкованный с волоконным лазером. На фиг.2 представлена фотография образца полученной твердой структуры с диаметром 3,6 мм.

Эксперименты показали, что скорость нагрева и, соответственно, диаметр полимерных структур зависели от мощности излучения и скорости перемещения световода, т.е. от эффективной энергии излучения, поглощенной единицей объема. При больших эффективных энергиях мог начаться процесс парообразования. При этом пучок лазерного излучения рассеивался и искажался, что снижало эффективность спекания и ухудшало однородность и архитектуру спекаемых структур. В условиях нашего эксперимента диаметр образованных твердых структур составлял от 0,5 до 4 мм. При этом скорость перемещения кварцевого световода при спекании не превышала 3 мм/с. Средняя скорость образования твердой структуры составляла 20 мм2/с. Таким образом для заполнения полости в межпозвонковом диске размером 1 см2 требуется около одной минуты.

Эксперименты показали, что заполнение полости в межпозвонковом диске предложенным способом формирования биосовместимой структуры происходит быстро. Эффективность восстановления диска повышается за счет меньшей травматизации, поскольку осуществляется пункционный доступ к пульпозному ядру, и за счет того, что имплантат не может быть выдавлен из межпозвонкового пространства. Таким образом, поставленная задача полностью решена.

Похожие патенты RU2438623C1

название год авторы номер документа
СПОСОБ ФОРМИРОВАНИЯ БИОСОВМЕСТИМОЙ ПОЛИМЕРНОЙ СТРУКТУРЫ 2012
  • Гудошников Сергей Александрович
  • Любимов Борис Яковлевич
  • Попова Анастасия Владимировна
  • Усов Николай Александрович
RU2512950C2
СПОСОБ ПРОВЕДЕНИЯ ПУНКЦИОННОЙ НЕЭНДОСКОПИЧЕСКОЙ ЛАЗЕРНОЙ НУКЛЕОТОМИИ МЕЖПОЗВОНКОВОГО ДИСКА (ВАРИАНТЫ) И ПУНКЦИОННАЯ ИГЛА ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ 2004
  • Сандлер Борис Ильич
  • Суляндзига Лев Николаевич
RU2268676C1
СПОСОБ ЛЕЧЕНИЯ ОСТЕОХОНДРОЗА ПОЗВОНОЧНИКА 2002
  • Сандлер Б.И.
  • Чудновский В.М.
  • Юсупов В.И.
RU2212916C1
МЕТОД КОМБИНИРОВАННОГО ЛАЗЕРОМЕХАНИЧЕСКОГО ИНТЕРВЕНЦИОННОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ ПРИ ОСЛОЖНЕННЫХ ФОРМАХ ОСТЕОХОНДРОЗА 2008
  • Хасаншин Эдуард Минорович
  • Коляда Андрей Николаевич
RU2388426C1
СПОСОБ ЛЕЧЕНИЯ СПОНДИЛОЛИСТЕЗА 2006
  • Косарева Ольга Васильевна
  • Сандлер Борис Ильич
  • Чудновский Владимир Михайлович
  • Юсупов Владимир Исаакович
RU2307619C2
МЕТОД ЛАЗЕРНОГО ИНТЕРВЕНЦИОННОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ ПРИ ОСТЕОХОНДРОЗЕ 2006
  • Чудновский Владимир Михайлович
  • Юсупов Владимир Исаакович
RU2321373C1
СПОСОБ ХИРУРГИЧЕСКОГО ЛЕЧЕНИЯ КОРЕШКОВОГО СИНДРОМА ПРИ ОСТЕОХОНДРОЗЕ ПОЯСНИЧНОГО ОТДЕЛА ПОЗВОНОЧНИКА 1994
  • Мусалатов Х.А.
  • Силин Л.Л.
  • Аганесов А.Г.
  • Бровкин С.В.
  • Лысиков А.В.
  • Козлов В.Л.
  • Иванов А.В.
  • Казарян М.А.
  • Надров Ю.А.
RU2054956C1
СПОСОБ И СИСТЕМА ДЛЯ СОЗДАНИЯ КОНТРОЛИРУЕМЫХ НЕОДНОРОДНОСТЕЙ СТРУКТУРЫ И МЕХАНИЧЕСКИХ НАПРЯЖЕНИЙ В ХРЯЩЕВЫХ ТКАНЯХ (ВАРИАНТЫ), А ТАКЖЕ СПОСОБ ВВЕДЕНИЯ ЛЕКАРСТВЕННЫХ И ДРУГИХ ПОЛЕЗНЫХ ВЕЩЕСТВ ДЛЯ КОНТРОЛИРУЕМОЙ АКТИВАЦИИ РЕГЕНЕРАЦИОННЫХ ПРОЦЕССОВ (ВАРИАНТЫ) 2006
  • Соболь Эмиль Наумович
  • Басков Андрей Владимирович
RU2422114C2
СПОСОБ ЛЕЧЕНИЯ СЕКВЕСТРИРОВАННОЙ ГРЫЖИ ДИСКА 2014
  • Простомолотов Максим Николаевич
  • Усанов Евгений Иванович
  • Устрехов Александр Валерьевич
  • Захматов Иван Геннадиевич
RU2549014C1
СПОСОБ ЛЕЧЕНИЯ ОСТЕОХОНДРОЗА ПОЗВОНОЧНИКА 2008
  • Тарасов Вадим Васильевич
  • Белозёрова Наталья Владимировна
RU2380126C1

Иллюстрации к изобретению RU 2 438 623 C1

Реферат патента 2012 года СПОСОБ ФОРМИРОВАНИЯ БИОСОВМЕСТИМОЙ СТРУКТУРЫ

Изобретение относится к медицине, а именно к травматологии, хирургии и нейрохирургии и может быть использовано для формирования биосовместимой структуры в межпозвонковых дисках и других тканях и органах внутри организма, например, для лечения остеохондроза позвоночника. С помощью пункционного доступа в диск вводится гель с частицами полимера и под воздействием электромагнитного излучения происходит формирование твердой трехмерной структуры. Способ повышает эффективность восстановления диска за счет меньшей травматизации и за счет того, что имплант не может быть выдавлен из межпозвонкового пространства. Способ позволяет сократить время, необходимое для достижения механической прочности диска за счет воздействия электромагнитного излучения. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

Формула изобретения RU 2 438 623 C1

1. Способ формирования биосовместимой структуры, при котором осуществляется доступ к пульпозному ядру, введение в диск геля с частицами полимера и формирование внутри диска твердой трехмерной структуры, отличающийся тем, что осуществляется пункционный доступ, а формирование твердой трехмерной структуры происходит под воздействием электромагнитного излучения.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве электромагнитного излучения используется лазерное излучение, которое подводится через световод.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что в гель с частицами полимера добавляются наночастицы углерода.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2012 года RU2438623C1

Кипятильник для воды 1921
  • Богач Б.И.
SU5A1
СПОСОБ СТАБИЛИЗАЦИИ МЕЖПОЗВОНКОВОГО СЕГМЕНТА 2005
  • Кавалерский Геннадий Михайлович
  • Макиров Серик Каллиулович
  • Слиняков Леонид Юрьевич
  • Коркунов Алексей Леонидович
  • Бровкин Сергей Сергеевич
RU2343861C2
СПОСОБ ПРОТЕЗИРОВАНИЯ МЕЖПОЗВОНКОВОГО ДИСКА НА ПОЯСНИЧНО-КРЕСТЦОВОМ УРОВНЕ 1996
  • Шелякин С.Ю.
  • Давыдов Е.А.
RU2147843C1
СПОСОБ ВОССТАНОВЛЕНИЯ ТЕЛА ПОЗВОНКА ПРИ КОМПРЕССИОННЫХ ПЕРЕЛОМАХ 2007
  • Тома Александр Ильич
  • Норкин Игорь Алексеевич
  • Тома Валерий Ильич
  • Сучков Сергей Германович
RU2353316C1
СБОРНЫЙ ТОРЦОВЫЙ АБРАЗИВНЫЙ КРУГ 2011
  • Худобин Леонид Викторович
  • Правиков Юрий Михайлович
  • Муслина Галина Рафаиловна
  • Бершадская Анастасия Алексеевна
RU2468908C2
US 2010047437 A1, 25.02.2010
SPINE J
et.al
Concepts in nuclear replacement
Spine J
Способ приготовления мыла 1923
  • Петров Г.С.
  • Таланцев З.М.
SU2004A1

RU 2 438 623 C1

Авторы

Антонов Евгений Николаевич

Баграташвили Виктор Николаевич

Борщенко Игорь Анатольевич

Попов Владимир Карпович

Даты

2012-01-10Публикация

2010-05-28Подача