Имплантат для восстановления дефекта грудного отдела позвоночного столба и частей ребер Российский патент 2024 года по МПК A61F2/28 A61B17/70 

Изобретение относится к медицине и может быть использовано в торакальной хирургии.

Известен имплантат грудной клетки, включающий базовое средство и гибкие продолговатые элементы, предназначенные для соединения с ребрами (1).

Данное техническое решение принято в качестве прототипа заявленного изобретения, поскольку является наиболее близким к нему по совокупности общих существенных признаков.

Недостатком известного технического решения, изготовленного по технологии 3D, является отсутствие упругости, хрупкость и недостаточная прочность имплантата грудной клетки. В пространстве имплантату грудной клетки сложно сохранить пространственную форму. Также сложно получить надежную продолжительную во времени изогнутость под большим углом.

Важно отметить, что в известном техническом решении между имплантатами восстанавливаемых частей ребер имеются значительные просветы и они контурируются (хорошо заметны) под кожей после установки.

Еще один недостаток состоит в том, что устройство не может быть разобрано. Однако в ряде случаев может возникнуть необходимость в разборке устройства, например, в один из гибких продолговатых элементов может попасть инфекция с образованием воспаления, что требует его замену.

Недостаток известного устройства состоит также в том, что вследствие того, что оно изготовлено по технологии 3D при дыхании человека происходит затрудненное растяжение гибких продолговатых элементов. Происходит простое растяжение упомянутых гибких продолговатых элементов.

Технической задачей заявленного устройства является повышение надежности и долговечности имплантата грудной клетки, снижение контурированности имплантата под кожей (чтобы был менее заметен под кожей), обеспечение возможности разобрать устройство и поменять его отдельные элементы, создать имплант грудной клетки более соответствующий естественному движении ребер при дыхании, а также расширение арсенала средств при проведении данного вида операций на грудной клетке.

Таким образом, в соответствии с поставленной технической задачей техническим результатом, достигаемым заявленным устройством, являются:

• повышение надежности и долговечности имплантата грудной клетки,

• снижение контурированности имплантата грудной клетки под кожей (чтобы был менее замечен под кожей),

• обеспечить возможность разобрать и собрать устройство с заменой отдельных его элементов (узлов),

• создать имплант грудной клетки более соответствующий естественному движению ребер при дыхании,

• а также расширение арсенала средств при проведении данного вида операций на грудной клетке.

Поставленная техническая задача и указанный технический результат достигаются заявленным имплантатом грудной клетки, включающем базовое средство и гибкие продолговатые элементы, предназначенные для соединения с ребрами, причем, согласно изобретению, базовое средство предназначено для крепления к позвонкам грудного отдела позвоночного столба и содержит транспедикулярные полиаксиальные винты, предназначенные для ввинчивания в сохранившиеся позвонки грудного отдела позвоночного столба выше и ниже дефекта позвоночного столба, в пазах головок которых смонтирована балка, к которой посредством фиксаторов присоединены концы гибких продолговатых элементов, другие концы которых выполнены в форме пластин и оснащены средствами для соединения с ребрами грудной клетки, причем каждый гибкий продолговатый элемент представляет собой изогнутую по непрерывной спирали упругую проволоку прямоугольной формы в поперечном сечении, причем ширина витков спирали в плане изменяется так, чтобы повторить контур в плане соответствующей восстанавливаемой части ребра, и при этом полость внутри каждого гибкого продолговатого элемента имеет эллипсообразную форму в поперечном сечении, характеризующуюся постепенным изменением размера имплантата восстанавливаемой части ребра вдоль продольной длины соответствующей восстанавливаемой части ребра с сохранением его формы в плане, объема и изогнутости в пространстве такой, чтобы соответствовать восстанавливаемой части ребра.

Приведенная совокупность общих существенных признаков представляет собой сущность заявляемого изобретения. Она необходима и достаточна во всех случаях его реализации.

Гибкий продолговатый элемент может быть изготовлен из упругого материала, например, титанового сплава.

Такое техническое решение по сравнению с прототипом характеризуется большей надежностью и долговечностью. Трубчатая конструкция, сплюснутая и изогнутая по форме ребер разной ширины, имеет зазоры между собой меньшей величины. По этой причине зазоры между гибкими продолговатыми пружинными элементами трубчатой формы будут менее заметны под кожей.

Таким образом, в соответствии с поставленной технической задачей техническим результатом, достигаемым заявленным устройством, являются:

• повышение надежности и долговечности имплантата грудной клетки,

• снижение контурированности имплантата под кожей (чтобы был менее замечен под кожей),

• обеспечение возможности разбирания и собирания устройства с заменой отдельных его элементов (узлов),

• создание имплантата грудной клетки более соответствующий естественному движению ребер при дыхании,

• расширение арсенала средств при проведении данного вида операций на грудной клетке.

Кроме того, применительно к заявленному изобретению заявитель считает необходимым выделить следующие развития и/или уточнения совокупности его существенных признаков, относящихся к частным случаям выполнения или использования.

Может быть различными конструкции транспедикулярных полиаксиальных винтов. Заявитель разработал их несколько вариантов.

Однако, по мнению заявителя, наиболее предпочтительна конструкция, согласно которой каждый транспедикулярный полиаксиальный винт содержит стержень и головку, стержень выполнен на одном конце с резьбой на рабочей части, а на другом конце со сферическим утолщением, имеющим шероховатости на наружной поверхности, головка выполнена со сквозным продольным цилиндрическим отверстием, имеющим с одной стороны внутреннюю резьбу для ввинчивания в верхнюю часть головки блокирующего винта и поперечный паз в стенке головки для установки в головку балки, а с другой стороны сквозное продольное отверстие выполнено зауженным с выступом для охвата помещенного в нее сферического утолщения стержня транспедикулярного полиаксиального винта, которое с противоположной стороны охвачено имеющей сквозное отверстие в центральной части втулкой, помещенной с возможностью продольного перемещения в сквозном продольном отверстии, причем сферическое утолщение стержня при повороте относительно втулки не выходит за ее противоположную сторону.

При такой конструкции транспедикулярного полиаксиального винта он может быть наиболее оптимально ввинчен в кость и остаться надежно соединенным с костью. С другой стороны, в пазах головок этих винтов может быть смонтирована балка. После затягивания блокирующих винтов обеспечивается получение прочной пространственной конструкции.

Конструкция фиксатора конца гибкого продолговатого элемента на балке может быть различной.

По мнению заявителя, наиболее целесообразна конструкция фиксатора, при которой он выполнен в виде хомута, охватывающего балку, концы которого по другую сторону балки выполнены со сквозными отверстиями, в которых установлен винт для стягивания концов хомута.

Ее преимуществом является надежность соединения и простота установки.

Каждый гибкий продолговатый элемент на стороне, предназначенной для крепления к ребрам, может иметь различные приспособления для надежного соединения с ребром.

По мнению заявителя наиболее предпочтительно, чтобы средство для соединения гибких продолговатых элементов с ребрами грудной клетки содержало бы винты для ввинчивания в ребра, установленные в сквозных отверстиях в пластинах на концах гибких продолговатых элементах, а также отрезки проволоки для прикручивания ребер к пластинам на концах гибких продолговатых элементах, размещенные в выемках по боковым сторонам пластин на концах гибких продолговатых элементов.

Возможны многочисленные другие модификации заявленного устройства.

Изобретение поясняется чертежом.

На фиг. 1 изображен имплантат грудной клетки в собранном виде, аксонометрия, вид со стороны позвоночника сбоку;

На фиг. 2 изображен гибкий продолговатый элемент, который представляет собой изогнутую по непрерывной спирали прямоугольную упругую металлическую ленту, эллиптической формы в сечении, с переменным диаметром, характеризующимся постепенным сужением и изменением размера полости внутри, выполненный приплюснутой формы вдоль плоскости соответствующего ребра с сохранением его формы в плане и изогнутости в пространстве, аксонометрия, сечение на части длины;

На фиг. 3 изображен вариант гибкого продолговатого элемента с другими параметрами, в частности, с иным размером полости внутри, иной приплюснутой формой вдоль плоскости соответствующего ребра, аксонометрия, сечение на части длины;

На фиг. 4 изображен еще один вариант гибкого продолговатого элемента с другими параметрами, в частности, с иным размером полости внутри, иной приплюснутой формой вдоль плоскости соответствующего ребра, аксонометрия, сечение на части длины;

На фиг. 5 изображена закрепленная на позвоночнике посредством транспедикулярных полиаксиальных винтов балка, на которой при помощи фиксаторов в виде хомутов смонтированы гибкие продолговатые элементы, аксонометрия, вид сбоку.

На фиг. 6 изображен гибкий продолговатый элемент, аксонометрия, вид сбоку;

На фиг. 7 изображен гибкий продолговатый элемент, закрепленный на балке при помощи фиксатора в виде хомута, аксонометрия, вид сбоку;

На фиг. 8 изображен имплантат грудной клетки в процессе монтажа в ходе проведения операции в момент, когда балку устанавливают на втулки в пазах головок транспедикулярных полиаксиальных винтов, аксонометрия, вид со стороны позвоночника сбоку;

На фиг. 9 изображен транспедикулярный полиаксиальный винт без блокирующего винта в положении, при котором продольные оси головки и стержня совпадают, продольное сечение;

На фиг. 10 - то же, в положении, при котором головка повернута относительно стержня, продольное сечение.

Имплантат 1 грудной клетки включает базовое средство 2 и гибкие продолговатые элементы 3 с зазорами 4 между ними, предназначенные для соединения с ребрами 5, причем базовое средство 2 предназначено для крепления к позвонкам 6 грудного отдела 7 позвоночного столба 8 и содержит транспедикулярные полиаксиальные винты 9, предназначенные для ввинчивания в сохранившиеся позвонки 10 и 11, соответственно, грудного отдела 7 позвоночного столба 8 выше и ниже дефекта позвоночного столба, в пазах 12 головок 13 которых смонтирована балка 14, к которой посредством фиксаторов 15 присоединены концы 16 гибких продолговатых элементов 3, другие концы которых выполнены в форме пластин 17 и оснащены средствами 18 для соединения с ребрами 5 грудной клетки (фиг. 1).

Гибкий продолговатый элемент 3 представляет собой изогнутую по непрерывной спирали упругую проволоку 19 прямоугольной формы в поперечном сечении причем ширина витков спирали в плане изменяется так, чтобы повторить контур в плане соответствующей восстанавливаемой части ребра, и при этом полость внутри каждого гибкого продолговатого элемента имеет эллипсообразную форму в поперечном сечении, характеризующуюся постепенным изменением размера имплантата восстанавливаемой части ребра вдоль продольной длины соответствующей восстанавливаемой части ребра с сохранением его формы в плане, объема и изогнутости в пространстве такой, чтобы соответствовать восстанавливаемой части ребра (более подробно см. далее).

Каждый транспедикулярный полиаксиальный винт 9 содержит стержень 20 транспедикулярного полиаксиального винта и, как отмечено выше, головку 13 (фиг. 5). Стержень 20 выполнен на одном конце с резьбой 21 на рабочей части, а на другом конце со сферическим утолщением 22, имеющим шероховатости 23 на наружной поверхности. Головка 13 выполнена со сквозным продольным цилиндрическим отверстием 24, имеющим с одной стороны внутреннюю резьбу 25 для ввинчивания в верхнюю часть головки 13 блокирующего винта 26, и поперечный паз 12 в стенке головки для установки в головку 13 балки 14, а с другой стороны сквозное продольное цилиндрическое отверстие 24 выполнено зауженным с выступом 27 для охвата помещенного в нее сферического утолщения 22 стержня 20 транспедикулярного полиаксиального винта 9, которое с противоположной стороны охвачено имеющей сквозное отверстие в центральной части втулкой 28, помещенной с возможностью продольного перемещения в сквозном продольном цилиндрическом отверстии 24, причем сферическое утолщение 22 стержня 20 при повороте относительно втулки 28 не выходит за ее противоположную сторону.

Заявитель считает необходимым отметить, что на наружной поверхности втулки 28 со стороны сферического утолщения 22 стержня 20 транспедикулярного полиаксиального винта 9 может быть выполнена шероховатость, которая обозначена позицией 29. Она предназначена для усиления фиксации транспедикулярного полиаксиального винта 9.

Фиксатор 15 каждого конца 16 гибкого продолговатого элемента 3 на балке 14 выполнен в виде хомута 30, охватывающего балку 14, концы 31 и 32 которого по другую сторону балки выполнены со сквозными отверстиями 33 и 34, в которых ввинчен винт 35 для стягивания концов хомута (фиг. 6).

Примечание: винтовые резьбы внутри сквозных отверстий 33 и 34, а также винтовая резьба на стержне винта 35 на фиг. 6 не показаны, чтобы не загромождать фигуру.

Средство 18 для соединения гибких продолговатых элементов 3 с ребрами 5 грудной клетки содержит винты для ввинчивания в ребра 5, установленные в сквозных отверстиях 36 в пластинах 17 на концах гибких продолговатых элементах 3, а также отрезки проволоки для прикручивания ребер 5 к пластинам 17 на концах гибких продолговатых элементах 3, размещенные в выемках 37 по боковым сторонам пластин 17 на концах гибких продолговатых элементов 3 (фиг. 1, фиг. 6, фиг. 8).

Для соединения сначала каждая пластина 17 гибкого продолговатого элемента 3 накладывается на соответствующее ребро 5 грудной клетки и после этого винты вкручиваются в сквозные отверстия 36 так, чтобы головки винтов прижали бы пластины 17 гибких продолговатых элементов 3 к ребрам 5.

Примечание: винты не показаны на фигурах, чтобы не загромождать чертеж.

Кроме того, для повышения надежности соединения каждая пластина 17 гибкого продолговатого элемента 3 после накладывания на соответствующее ребро 5 грудной клетки дополнительно прикручивается к ребру 5 отрезком проволоки, размещенным в выемках 37 по боковым сторонам пластины 17 гибкого продолговатого элемента 3.

Операцию проводят следующим образом.

После вскрытия раны выше и ниже дефекта позвоночного столба 8 в сохранившиеся позвонки 10 и 11 ввинчивают транспедикулярные полиаксиальные винты 9. Для этого используют шестигранное углубление 38 в сферическом утолщении 22, в который через сквозное продольное цилиндрическое отверстие 24 вводят конец инструмента, например, отвертки.

Затем берут балку 14 и с торца нанизывают на нее хомуты 30 гибких продолговатых элементов 3 (имплантатов ребер).

После этого балку 14 устанавливают на втулки 28 в пазах 12 головок 13 транспедикулярных полиаксиальных винтов 9 (см. фиг. 8). При этом поворачивают каждую головку 13 каждого транспедикулярного полиаксиального винта 9 относительно ее стержня 20. Балка 14 лежит на втулках 28, которые имеют возможность перемещаться продольно в сквозных продольных цилиндрических отверстиях 24, а головка может поворачиваться на сферическом утолщении 22. При повороте головки 13 относительно сферического утолщения 22 сферическое утолщение частично входит в сквозное отверстие 39 в центральной части втулки 28, однако не касается балки 14, оставаясь на поверхности втулки 28 (фиг.10). Это можно осуществить различным путем, например, увеличив толщину втулки 28.

Фиксируют балку 14 путем ввинчивания блокировочного винта 26 во внутреннюю резьбу 25 сквозного продольного цилиндрического отверстия 24 в каждой головке 13. Для этого используют шестигранное углубление 40 в блокировочном винте 26, в который вводят конец инструмента, например, отвертки. Сдвигают гибкие продолговатые пружинные элементы 3 трубчатой формы (имплантаты ребер) вдоль по балке 14 в положение, обеспечивающее их оптимальное соединение с соответствующими ребрами грудной клетки в пространстве и затягивают хомуты 30 винтами 35. Пластины 17 на противоположных концах каждого гибкого продолговатого пружинного элемента 3 трубчатой формы (имплантата ребра) фиксируют винтами и проволокой на соответствующем ребре 5.

Далее заявитель считает необходимым более подробно рассмотреть конструкцию гибкого продолговатого элемента 3.

Как отмечено выше, каждый гибкий продолговатый элемент 3 представляет собой изогнутую по непрерывной спирали упругую проволоку 19 прямоугольной формы 41 в поперечном сечении, причем ширина 42 витков 43 спирали в плане изменяется так, чтобы повторить контур в плане соответствующей восстанавливаемой части ребра, и при этом полость 44 внутри каждого гибкого продолговатого элемента имеет эллипсообразную форму в поперечном сечении, характеризующуюся постепенным изменением размера имплантата восстанавливаемой части ребра вдоль продольной длины соответствующей восстанавливаемой части ребра с сохранением его формы в плане, объема и изогнутости в пространстве такой, чтобы соответствовать восстанавливаемой части ребра.

В заявленном изобретении имеет место имитация естественного движения ребер у человека при дыхании. Это обусловлено тем, что при дыхании каждый гибкий продолговатый пружинный элемент 3 трубчатой формы изгибается в соответствии с изменением объема легких человека, поскольку он изготовлен из упругого титанового сплава.

В пластине 17 могут быть выполнены дополнительные сквозные отверстия малого диаметра (0,3-1 мм) для обеспечения прорастания в них кости (на фигурах не показаны, чтобы не загромождать чертеж).

Изобретение позволяет:

• повысить надежность и долговечность имплантата грудной клетки,

• снизить контурированность имплантата грудной клетки под кожей (чтобы был менее замечен под кожей),

• обеспечить возможность разобрать и собрать устройство с заменой отдельных его элементов (узлов),

• создать имплантат грудной клетки более соответствующий естественному движению ребер при дыхании,

• расширить арсенал средств при проведении данного вида операций на грудной клетке.

Источники информации, принятые во внимание:

1. Статья в Интернете: “Innovadora reconstruccion toracica con protesis 3D a medida”, 2020 год, https://hospitalprivado.com.ar/blog/actualidad/innovadora-reconstruccion-toracica-con-protesis-3d-a-medida.html (ближайший аналог).

Изобретение относится к медицине. Имплантат для восстановления дефекта грудного отдела позвоночного столба и частей ребер включает имплантаты восстанавливаемой части ребер и базовое средство, предназначенное для крепления к сохранившимся позвонкам грудного отдела позвоночного столба выше и ниже дефекта позвоночного столба, содержащее балку и транспедикулярные полиаксиальные винты для ввинчивания в сохранившиеся позвонки грудного отдела позвоночного столба, имеющие в головках паз для монтажа балки. Имплантаты восстанавливаемой части ребер выполнены в виде гибких продолговатых элементов, одни концы которых посредством фиксаторов имеют возможность фиксации к балке, а другие концы выполнены в форме пластин, оснащенных средствами для соединения с ребрами грудной клетки. Каждый гибкий продолговатый элемент имплантата восстанавливаемой части ребра представляет собой изогнутую по спирали упругую проволоку прямоугольной формы в поперечном сечении. Витки спирали в плане изменяются так, чтобы повторить контур в плане соответствующей восстанавливаемой части ребра. Полость внутри каждого гибкого продолговатого элемента имеет эллипсообразную форму в поперечном сечении, характеризующуюся постепенным изменением размера имплантата восстанавливаемой части ребра вдоль продольной длины, соответствующей восстанавливаемой части ребра. Изобретение обеспечивает повышение надежности и долговечности имплантата грудной клетки, снижение контурированности имплантата грудной клетки под кожей (чтобы был менее заметен под кожей), возможность разобрать и собрать устройство с заменой отдельных его элементов (узлов), создать имплантат грудной клетки, более соответствующий естественному движению ребер при дыхании, а также расширение арсенала средств при проведении данного вида операций на грудной клетке. 3 з.п. ф-лы, 10 ил.

1. Имплантат для восстановления дефекта грудного отдела позвоночного столба и частей ребер, включающий имплантаты восстанавливаемой части ребер и базовое средство, предназначенное для крепления к сохранившимся позвонкам грудного отдела позвоночного столба выше и ниже дефекта позвоночного столба, содержащее балку и транспедикулярные полиаксиальные винты для ввинчивания в сохранившиеся позвонки грудного отдела позвоночного столба, имеющие в головках паз для монтажа балки, имплантаты восстанавливаемой части ребер выполнены в виде гибких продолговатых элементов, одни концы которых посредством фиксаторов имеют возможность фиксации к балке, а другие концы выполнены в форме пластин, оснащенных средствами для соединения с ребрами грудной клетки, каждый гибкий продолговатый элемент имплантата восстанавливаемой части ребра представляет собой изогнутую по спирали упругую проволоку прямоугольной формы в поперечном сечении, причем витки спирали в плане изменяются так, чтобы повторить контур в плане соответствующей восстанавливаемой части ребра, и при этом полость внутри каждого гибкого продолговатого элемента имеет эллипсообразную форму в поперечном сечении, характеризующуюся постепенным изменением размера имплантата восстанавливаемой части ребра вдоль продольной длины соответствующей восстанавливаемой части ребра.

2. Имплантат по п. 1, отличающийся тем, что каждый транспедикулярный полиаксиальный винт содержит стержень и головку, стержень выполнен на одном конце с резьбой на рабочей части, а на другом конце со сферическим утолщением, имеющим шероховатости на наружной поверхности, головка выполнена со сквозным продольным цилиндрическим отверстием, имеющим с одной стороны внутреннюю резьбу для ввинчивания в верхнюю часть головки блокирующего винта и поперечный паз в стенке головки для установки в головку балки, а с другой стороны сквозное продольное отверстие выполнено зауженным с выступом для охвата помещенного в нее сферического утолщения стержня транспедикулярного полиаксиального винта, которое с противоположной стороны охвачено имеющей сквозное отверстие в центральной части втулкой, помещенной с возможностью продольного перемещения в сквозном продольном отверстии, причем сферическое утолщение стержня при повороте относительно втулки не выходит за ее противоположную сторону, а балка имеет возможность расположения на втулке и фиксации блокировочным винтом.

3. Имплантат по п. 1, отличающийся тем, что фиксатор конца гибкого продолговатого элемента на балке выполнен в виде хомута для охвата балки, имеющего концы со сквозными отверстиями под стягивающий винт.

4. Имплантат по п. 1, отличающийся тем, что средства для соединения с ребрами грудной клетки содержат винты для ввинчивания в ребра и отрезки проволоки для прикручивания ребер к пластинам, а в пластинах на концах гибких продолговатых элементов выполнены сквозные отверстия под винты для ввинчивания в ребра, а по боковым сторонам пластин на концах гибких продолговатых элементов выполнены пазы под отрезки проволоки для прикручивания ребер к пластинам.