Эндопротез позвонка с прилегающими к нему межпозвонковыми дисками Российский патент 2018 года по МПК A61F2/44 

Описание патента на изобретение RU2646580C2

Изобретение относится к медицинской технике и может быть использовано в вертебрологии и нейрохирургии при лечении травм, заболеваний и повреждений позвоночника.

В медицинской технике известны конструкции имплантатов в виде кейджей, применяемых при хирургическом лечении остеохондроза позвоночника, представляющие собой металлические вкладыши коробчатой формы с отверстиями и полостями различной конфигурации, элементами фиксации в виде зубцов на опорных поверхностях, предназначенных для внедрения в тела позвонков, между которыми он размещается взамен удаленного межпозвонкового диска (Патент Украины №41079 А от 15.10.2001, Бюл.№9; export @gmreis.com.br - Posterior Lumbar Spacer).

Основная отличительная особенность таких имплантатов заключается в том, что они жестко связывают два соседних позвонка, лишая их относительной подвижности во всех направлениях, ограничивая тем самым гибкость и функциональность позвоночного столба человека.

В случае повреждения позвонков (переломы, вывихи, опухолевые поражения) для межтеловой стабилизации применяются трубчатые перфорированные титановые имплантаты (ИПТ), устанавливаемые взамен поврежденных (удаленных) позвонков и двух прилегающих к нему межпозвонковых дисков. При этом концы имплантата закрепляются в прилегающих позвонках, что существенно ограничивает двигательные возможности человека (проспект «Детского нейрохирургического центра», CHILD'S NEUROSURGICAL CENTRE (CNC), г. Киев-50, ул. Мануильского, 32, тел/факс (044) 211-77-28).

Восстановление подвижности элементов позвоночника обеспечивают эндопротезы межпозвонковых дисков, состоящие из двух оппозитно и соосно расположенных опорных пластин из проницаемо пористого сверхэластичного материала, между которыми находится промежуточный элемент из фторопласта, соединенный с пластинами с помощью буферного слоя (Патент RU №2140229 от 27.10.1999).

Известна также конструкция эндопротеза (имплантата) межпозвонкового диска, содержащая две опорные пластины с элементами фиксации и расположенный между пластинами диск из обладающего упругими свойствами аллопластического материала. Элементы фиксации выполнены из материала с эффектом памяти, что позволяет при их нагреве обеспечить поворот фиксаторов относительно оси и закрепление пластин в телах позвонков (Патент RU №2080841, МПК A61F 2/44, 1997).

К недостаткам конструкции следует отнести: сложность установки; необходимость нагрева фиксаторов при установке, что неблагоприятно отражается на костной ткани позвонков; возникновение электрокоррозии из-за различных материалов частей эндопротеза, которая снижает надежность фиксации и вызывает его повышенный износ; низкую биоинертность из-за наличия никеля в материале фиксаторов, вызывающую токсическое действие на костную ткань и организм человека в целом; небольшой период времени до проведения ревизионных операций, связанных с заменой изношенного эндопротеза.

В качестве прототипа взята конструкция эндопротеза (имплантата) межпозвонкового диска (Патент RU №2200510 С1, МПК 7 A61F 2/44, 2003), содержащая две осесимметричные пластины и размещенный между ними диск из обладающего упругими свойствами аллопластического материала (силиконового каучука). Внутренние оппозитно расположенные поверхности опорных пластин имеют в центре вогнутость и фиксирующий кольцевой выступ, обеспечивающие поперечную фиксацию диска и возможность вращения вокруг оси. Механические свойства материала диска обеспечивают возможность угловых смещений и амортизацию пластин. Элементы фиксации относительно позвонков имеют копьеобразную форму и размещены с внешней стороны опорных пластин.

Основными недостатками данной конструкции эндопротеза (имплантата) являются:

- нестабильность относительного пространственного расположения и подвижности элементов эндопротеза из-за значительной эластичности силиконового диска и низкой износостойкости;

- малый срок службы из-за возможности попадания продуктов износа между подвижными элементами, что приводит к их замыканию между собой, т.е. к лишению их относительной подвижности;

- сложность установки, связанная с обеспечением соосности всех частей эндопротеза, в труднодоступном пространстве между телами позвонков;

- длительность оперативного вмешательства. Ожидаемыми от изобретения техническими результатами являются:

- обеспечение присущих позвоночнику двигательных функций;

- обеспечение целостности конструкции эндопротеза, позволяющей упростить манипуляции, связанные с его установкой;

- исключение попадания продуктов износа в ткани организма человека, а следовательно, отсутствие необходимости их удаления при проведении ревизионных операций;

- увеличение стабильности относительного расположения элементов эндопротеза;

- увеличение срока службы эндопротеза;

- сокращение длительности оперативного вмешательства.

Достижение указанных результатов осуществляется за счет того, что в эндопротезе позвонка с прилегающими к нему межпозвонковыми дисками, содержащем верхнюю и нижнюю осесимметрично и оппозитно расположенные опорные пластины с выполненными на их наружных поверхностях копьеобразными элементами фиксации в телах позвонков и установленный между ними опорно-центрирующий элемент, последний имеет стакан, цилиндрическую гофрированную упругую оболочку с кольцевыми воротничками по концам и плоские пружины, стакан выполнен с дном в виде прикрепленного к стенкам стакана диска из аллопластического материала с наружным выпукло-сферическим торцом, на внутренней стороне в центре нижней опорной пластины выполнен цилиндрический шип с вогнутой торцовой поверхностью, образующей с выпуклым торцом диска сферическое подвижное соединение, стакан размещен внутри упомянутой оболочки, а последняя одним кольцевым воротничком присоединена к наружной образующей цилиндрического шипа, а вторым - к верхней части стакана, в верхней пластине и в дне стакана выполнены радиальные прорези, расположенные на одной окружности с одинаковым окружным шагом для закрепления концов плоских пружин параллельно оси стакана, при этом образованная упомянутой оболочкой и наружными стенками стакана полость выполнена герметичной и заполнена биоинертной жидкостью с антифрикционными наночастицами немодифицированного углерода (фуллереном), а полость стакана с плоскими пружинами - упругим биоинертным силиконом.

Между совокупностью заявляемых признаков изобретения и ожидаемыми техническими результатами, обеспечиваемыми предлагаемым изобретением, существует причинно-следственная связь, заключающаяся в следующем.

Во-первых, конструкция эндопротеза обеспечивает все присущие здоровому позвоночнику двигательные функции, т.е. все четыре степени относительной подвижности (свободы) позвонков - три угловых и одно линейно-поступательное движение.

Во-вторых, отсутствие возможности попадания продуктов износа в организм человека вследствие размещения подвижного соединения с внешним трением в герметичной полости, что исключает необходимость их удаления из тканей организма при проведении ревизионных операций.

В-третьих, оболочка, стакан и плоские пружины, связывающие между собой опорные пластины, обеспечивают целостность конструкции, что упрощает установку эндопротеза в межпозвонковом пространстве, уменьшает время операции и не требует сложного дорогостоящего вспомогательного инструментария.

В-четвертых, упругодеформированное состояние гофрированной цилиндрической оболочки способствует стабилизации требуемого относительного расположения опорно-центрирующих элементов сферического подвижного соединения и опорных пластин, а следовательно, и позвонков, компенсируя дестабилизирующее действие на них статических и динамических нагрузок, возникающих в процессе осуществления человеком двигательных функций.

В-пятых, использование в качестве смазки подвижного соединеия с внешним трением биоинертной жидкости с наночастицами немодифицированного углерода (фуллерена), обладающей высокими антифрикционными свойствами, уменьшает коэффициент трения и износ, а следовательно, увеличивает срок службы эндопротеза.

В-шестых, применение в составе эндопротеза подвижного соединения с внутренним трением в виде пластинчато-цилиндрического торсиона обеспечивает угловую стабилизацию опорных пластин и характеризуется отсутствием размерного износа.

В-седьмых, с помощью данного эндопротеза можно осуществить за одну установку замену сразу трех частей позвоночника - одного позвонка и двух прилегающих к нему межпозвонковых дисков, что упрощает связанные с этим манипуляции и уменьшает опереционное время.

На фиг. 1 показана конструкция эндопротеза в разрезе; на фиг. 2 - вид по стрелке А на фиг. 1.

Конструкция эндопротеза позвонка с прилегающими к нему межпозвонковыми дисками (фиг. 1) включает в себя две оппозитно и осесимметрично расположенные опорные пластины, верхнюю 1 и нижнюю 2, между которыми установлена цилиндрическая гофрированная упругая оболочка (сильфон) 3 с кольцевыми воротничками 4 и 5 по концам. Воротничком 5 оболочка прикреплена к наружной цилиндрической поверхности шипа 6, выполненного в центре нижней опорной пластины 2. Торцовая поверхность шипа выполнена в виде вогнутой сферы и образует сферическое подвижное соединение с выпукло-сферическим торцом диска 7 из высокомолекулярного полимера «Chirulen» (перекрестно-связанный полиэтилен UHMWPE) (NEW POLYS FOR OLD: CONTRIBUTION OR CAVEAT / S. Greenwald, T.W. Bauer, M.D. Ries / American Academy of orthopaedic surgeons.-68th Annual meeting, February 28 - March 4, 2001, San Francisco, California), закрепленного на наружной поверхности донной части стакана 8, прикрепленного своей верхней частью к кольцевому воротничку 4 гофрированной оболочки. В полости стакана, параллельно его оси, расположены плоские пружины 9, закрепленные по концам в радиальных прорезях, выполненных с расположением на одной окружности и с одинаковым окружным шагом в донной части стакана 8 и в верхней опорной пластине 1 (фиг. 2), которые образуют пластинчато-цилиндрический торсион, обеспечивающий относительное упругое угловое перемещение опорных пластин.

Гофрированная оболочка и стакан образуют герметичную полость 10, заполненную биоинертной жидкостью с антифрикционными наночастицами немодифицированного углерода С60 (фуллереном) (Чурилов Г.Н. Фуллерены: Синтез и теория образования / Г.Н. Чурилов, Н.В. Булина, А.С. Федоров, Росс. акад. наук, Сиб. отделение, Новосибирск: Изд-во СОР АН, 2007.- 230 с.), предназначенной для смазки сферического подвижного соединения, способствующего уменьшению в 8…10 раз коэффициента трения (Lashneva V.V., Dubok V.A., Tkachenko Ju.G. Physiko - chemical properties of fullerene С60 based coatings // Book of abstract. VIII International Conference - ICHMS 2003, Sudak, Crimea, Ukraine, 14-20 Sept., 2003. - P. 718-721). Полость 11 стакана 8 с размещенными в ней плоскими пружинами 9 заполнена упругим медицинским силиконом, что, во-первых, повышает устойчивость пружин, находящихся под действием осевых статических и динамических нагрузок, а во-вторых, препятствует скоплению и застою тканевой жидкости.

Закрепление эндопротеза в телах позвонков осуществляется с помощью копьеобразных элементов фиксации 12, являющихся частями опорных пластин, отогнутых под прямым углом к их наружным поверхностям.

Все конструктивные элементы эндопротеза выполнены из биоинертных титановых сплавов, имеющих высокие упругие свойства.

Эндопротез имеет четыре степени подвижности, которые полностью воспроизводят двигательные функции позвоночника человека, а именно угловые перемещения (вращение) αx, αy, αz соответственно вокруг осей X, Y, Z и линейное перемещение δz вдоль оси Z (фиг. 1)

Установка эндопротеза осуществляется следующим образом.

Сначала удаляют несостоятельный позвонок и прилегающие к нему межпозвонковые диски (грыжа, травма). Затем, используя ранорасширитель, создают необходимое межтеловое пространство, вводят эндопротез, располагая его в центре позвонков, и внедряют копьеобразные фиксирующие элементы в костную ткань до контакта опорных пластин с телом позвонков с помощью ранее используемого устройства.

Последующее остеообразование, т.е. обрастание фигурных поверхностей копьеобразных фиксирующих элементов костной тканью, а также ее прорастание в вырезы опорных пластин, надежно фиксирует эндопротез в телах позвонков.

Похожие патенты RU2646580C2

название год авторы номер документа
ЖИДКОСТНЫЙ ЭНДОПРОТЕЗ МЕЖПОЗВОНКОВОГО ДИСКА 2015
  • Пашков Евгений Валентинович
  • Калинин Михаил Иванович
  • Поляков Александр Михайлович
RU2641980C2
ЖИДКОСТНО-ТОРСИОННЫЙ ЭНДОПРОТЕЗ МЕЖПОЗВОНКОВОГО ДИСКА 2015
  • Пашков Евгений Валентинович
  • Калинин Михаил Иванович
RU2646585C2
РЕВИЗИОННЫЙ ЭНДОПРОТЕЗ МЕЖПОЗВОНКОВОГО ДИСКА 2015
  • Пашков Евгений Валентинович
  • Калинин Михаил Иванович
RU2626134C2
ЖИДКОСТНЫЙ СПИНАЛЬНЫЙ ЭНДОПРОТЕЗ 2015
  • Калинин Михаил Иванович
  • Пашков Евгений Валентинович
  • Поляков Александр Михайлович
  • Гайнуллина Яна Николаевна
RU2646579C2
ЭНДОПРОТЕЗ МЕЖПОЗВОНКОВОГО ДИСКА 2016
  • Пашков Евгений Валентинович
  • Калинин Михаил Иванович
  • Байда Алексей Андреевич
RU2642722C2
МЕЖТЕЛОВОЙ ЭНДОПРОТЕЗ ПОЗВОНОЧНИКА 2016
  • Пашков Евгений Валентинович
  • Калинин Михаил Иванович
  • Пахалюк Владимир Иванович
  • Лозинский Николай Анатольевич
RU2653621C2
СПИНАЛЬНЫЙ ИМПЛАНТАТ ЗАКРЫТОГО ИСПОЛНЕНИЯ 2015
  • Пашков Евгений Валентинович
  • Калинин Михаил Иванович
  • Поляков Александр Михайлович
  • Пахалюк Владимир Иванович
RU2626139C2
МЕМБРАННО-ТОРСИОННЫЙ ЭНДОПРОТЕЗ МЕЖПОЗВОНКОВОГО ДИСКА 2016
  • Пашков Евгений Валентинович
  • Калинин Михаил Иванович
  • Лозинский Николай Анатольевич
RU2680917C2
ШЕСТИСТЕПЕННОЙ ЭНДОПРОТЕЗ МЕЖПОЗВОНКОВОГО ДИСКА 2015
  • Пашков Евгений Валентинович
  • Калинин Михаил Иванович
RU2653622C2
ТОРСИОННЫЙ ЭНДОПРОТЕЗ МЕЖПОЗВОНКОВОГО ДИСКА 2015
  • Пашков Евгений Валентинович
  • Калинин Михаил Иванович
RU2641854C2

Иллюстрации к изобретению RU 2 646 580 C2

Реферат патента 2018 года Эндопротез позвонка с прилегающими к нему межпозвонковыми дисками

Изобретение относится к медицине. Эндопротез позвонка с прилегающими к нему межпозвонковыми дисками содержит верхнюю и нижнюю осесимметрично и оппозитно расположенные опорные пластины с выполненными на их наружных поверхностях копьеобразными элементами фиксации в телах позвонков и установленный между ними опорно-центрирующий элемент. Опорно-центрирующий элемент имеет стакан, цилиндрическую гофрированную упругую оболочку с кольцевыми воротничками по концам и плоские пружины. Стакан выполнен с дном в виде прикрепленного к стенкам стакана диска из аллопластического материала с наружным выпукло-сферическим торцом. На внутренней стороне в центре нижней опорной пластины выполнен цилиндрический шип с вогнутой торцовой поверхностью, образующей с выпуклым торцом диска сферическое подвижное соединение. Стакан размещен внутри упомянутой оболочки, а последняя одним кольцевым воротничком присоединена к наружной образующей цилиндрического шипа, а вторым - к верхней части стакана. В верхней пластине и в дне стакана выполнены радиальные прорези, расположенные на одной окружности с одинаковым окружным шагом для закрепления концов плоских пружин параллельно оси стакана. Образованная упомянутой оболочкой и наружными стенками стакана полость выполнена герметичной и заполнена биоинертной жидкостью с антифрикционными наночастицами немодифицированного углерода (фуллереном), а полость стакана с плоскими пружинами - упругим биоинертным силиконом. Изобретение обеспечивает Изобретение обеспечивает присущие позвоночнику двигательные функции, упрощение манипуляций, связанных с установкой, исключение попадания продуктов износа в ткани организма человека, а следовательно, отсутствие необходимости их удаления при проведении ревизионных операций, увеличение срока службы и сокращение длительности оперативного вмешательства. 2 ил.

Формула изобретения RU 2 646 580 C2

Эндопротез позвонка с прилегающими к нему межпозвонковыми дисками, содержащий верхнюю и нижнюю осесимметрично и оппозитно расположенные опорные пластины с выполненными на их наружных поверхностях копьеобразными элементами фиксации в телах позвонков и установленный между ними опорно-центрирующий элемент, отличающийся тем, что опорно-центрирующий элемент имеет стакан, цилиндрическую гофрированную упругую оболочку с кольцевыми воротничками по концам и плоские пружины, стакан выполнен с дном в виде прикрепленного к стенкам стакана диска из аллопластического материала с наружным выпукло-сферическим торцом, на внутренней стороне в центре нижней опорной пластины выполнен цилиндрический шип с вогнутой торцовой поверхностью, образующей с выпуклым торцом диска сферическое подвижное соединение, стакан размещен внутри упомянутой оболочки, а последняя одним кольцевым воротничком присоединена к наружной образующей цилиндрического шипа, а вторым - к верхней части стакана, в верхней пластине и в дне стакана выполнены радиальные прорези, расположенные на одной окружности с одинаковым окружным шагом для закрепления концов плоских пружин параллельно оси стакана, при этом образованная упомянутой оболочкой и наружными стенками стакана полость выполнена герметичной и заполнена биоинертной жидкостью с антифрикционными наночастицами немодифицированного углерода (фуллереном), а полость стакана с плоскими пружинами - упругим биоинертным силиконом.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2018 года RU2646580C2

ЭНДОПРОТЕЗ МЕЖПОЗВОНКОВОГО ДИСКА 2001
  • Чертков А.К.
  • Кутепов С.М.
  • Южаков Д.И.
RU2200510C1
Эндопротез сегмента позвоночника 1988
  • Корж Николай Алексеевич
  • Пульбере Олег Петрович
  • Тимченко Ирина Борисовна
  • Лыгун Леонид Николаевич
  • Голухова Алла Георгиевна
SU1560184A1
АППАРАТ ДЛЯ БАЛЛОННОЙ КИФОПЛАСТИКИ ПОЗВОНКА 2010
  • Тома Александр Ильич
  • Владимир Александрович
  • Норкин Алексей Игоревич
  • Вилков Дмитрий Юрьевич
  • Тома Илья Александрович
  • Янкин Сергей Сергеевич
RU2437630C1
US 4932969 A, 12.06.1990
US 4932975 A1, 12.06.1990
US 5674294 A1, 07.10.1997
WO 2002085262 A1, 31.10.2002
US 8968407 B2, 03.03.2015
US 7563286 B2, 21.07.2009
US 20100204794 A1, 12.08.2010
US 9101486 B2, 11.08.2015.

RU 2 646 580 C2

Авторы

Пашков Евгений Валентинович

Калинин Михаил Иванович

Даты

2018-03-05Публикация

2015-09-10Подача