УСТРОЙСТВО И СПОСОБ ДЛЯ ВНЕОЧАГОВОГО ОСТЕОСИНТЕЗА ПОЗВОНОЧНИКА

УСТРОЙСТВО И СПОСОБ ДЛЯ ВНЕОЧАГОВОГО ОСТЕОСИНТЕЗА ПОЗВОНОЧНИКА


RU (11) 2115381 (13) C1

(51) 6 A61B17/56, A61B17/60 

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 
Статус: по данным на 18.07.2007 - прекратил действие, но может быть восстановлен 

--------------------------------------------------------------------------------

(14) Дата публикации: 1998.07.20 
(21) Регистрационный номер заявки: 96113284/14 
(22) Дата подачи заявки: 1996.07.04 
(45) Опубликовано: 1998.07.20 
(56) Аналоги изобретения: 1. SU 1711860 A1 (Курганский НИИ экспериментальной и клинической ортопедии и травматологии), 15.02.92, A 61 B 17/60. 2. RU 2028114 C1 (Клепач Н.С.) 09.02.95, A 61 B 17/60. 3. RU 2028115 C1 (Клепач Н.С.) 09.02.95, A 61 B 17/60. 
(71) Имя заявителя: Уральский научно-исследовательский институт травматологии и ортопедии 
(72) Имя изобретателя: Лавруков А.М.; Томилов А.Б.; Глазырин Д.И. 
(73) Имя патентообладателя: Уральский научно-исследовательский институт травматологии и ортопедии 

(54) УСТРОЙСТВО И СПОСОБ ДЛЯ ВНЕОЧАГОВОГО ОСТЕОСИНТЕЗА ПОЗВОНОЧНИКА 

Изобретение относится к травматологии и ортопедии, а именно к лечению повреждений и заболеваний позвоночника с использованием устройств внешней фиксации. Для захвата необходимого количества двигательных сигментов позвоночника при расширении диапазона коррекции применяют три и более дугообразных пластины. На одной дугообразной пластине фиксируют два смежных позванка, например поврежденный и нижележащий, создавая репозиционный момент сил на уровне наиболее поврежденного двигательного сегмента, причем транспедикулярную фиксацию позвонков дополняют фиксацией остистого отростка, а в поврежденный позвонок стержни вводят непосредственно в тело, минуя дужку. Свободные концы резьбовых стержней закрепляют на дугообразных пластинах с помощью компенсаторных шайб и гаек. Дугообразные пластины соединяют между собой через кронштейны боковыми винтовыми тягами, при этом опора тяг на кронштейны происходит через компенсаторные шайбы. Перемещение дугообразных пластин относительно друг друга можно производить в пределах 60o, что позволяет адекватно решать коррекцию положения позвоночника в сагиттальной и фронтальной плоскостях. После окончания монтажа устройства производят коррекцию деформации позвоночника. Прикладывая компрессионно-дистракционные усилия в местах фиксации боковой винтовой тяги к одной из дугообразных пластин при жесткой фиксации боковой винтовой тяги на другой дугообразной пластине, проводят исправление деформации поврежденного сегмента позвоночника. Коррекцию угловых деформаций позвоночника выполняют дистракционными усилиями на вогнутой стороне дуги деформации во время всего периода коррекции. Перемещение резьбовых стержней, введенных в тела позвонков в передне-заднем направлении однавременно, обеспечивает перемещение позванка в горизонтальной плоскости, а разнонаправленное перемещение стержней в горизонтальной плоскости дает возможность устранять ротационные смещения позвонков. Этому также способствует дугообразная форма пластины. Технический результат заключается в повышении прочности фиксации позвоночника, точности репозиции и эффективности управления коррекцией смещений и деформации позвонков во всех плоскостях. 2 с. и 2 з. п. ф-лы, 5 ил. 


ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ



Изобретение относится к медицине, а именно к травматологии и ортопедии, и касается лечения повреждений и заболеваний позвоночника с использованием устройств внешней фиксации.

Известно устройство для внеочаговой фиксации позвоночника (патент ФРГ N 2834891, кл. A 61 B 17/18, 1987), включающее опорные элементы, соединенные между собой винтовыми тягами, и резьбовые стержни, вводимые транспедикулярно в позвонки, которые крепятся на опорных элементах стопорными винтами. Стержни вводят в позвонки, расположенные выше и ниже уровня повреждения.

Недостатком известного устройства является то, что устройство позволяет производить только одномоментную коррекцию деформации позвоночника, невозможность коррекции деформации во всех плоскостях.

Известно устройство для фиксации и коррекции позвоночника (патент РФ N 2027416, кл. A 61 B 17/60), содержащее резьбовые стержни, продольные и поперечные штанги, стержнедержатели, сферические соединения, образующие многоугольную рычажную систему управления, состоящую из отдельных модулей коррекции позвонков во всех плоскостях.

Известно, что увеличение количества промежуточных элементов крепления ослабляет фиксационные свойства системы в целом. Достижение возможности управления устройством в нескольких плоскостях за счет отдельных модулей приводит к снижению стабильности фиксации позвоночника. Поэтому при использовании известного устройства необходимо производить фиксацию значительного количества смежных позвонков: двух-трех позвонков выше и двух-трех ниже поврежденного сегмента. Фиксация позвоночника в обход поврежденного сегмента значительно усложняет процесс коррекции деформации позвонка, так как устройство не может передавать усилия непосредственно к поврежденному или деформированному позвонку. Фиксация позвонка стержнем, введенным транспедикулярно, не может быть применена в случаях перелома ножек дужки и оскольчатых переломов позвонка, когда он наиболее показан. При множественных переломах двух-трех позвонков возможность коррекции деформации и стабилизации позвоночника еще более снижается за счет отдаления прилагаемых сил от зоны повреждения.

Наиболее близким к предлагаемому устройству является устройство для лечения переломов позвонков (А. с. СССР N 1711860, кл. A 61 B 17/60, 1992), включающее опорные дугообразные пластины, на которых установлены центральный резьбовой стержень с П-образной вилкой, шурупы (резьбовые стержни) и спицы. Дугообразные пластины соединены центральной и боковыми винтовыми тягами через кронштейны с возможностью перемещения только параллельно друг другу.

Недостатком устройства является то, что осуществление репозиции возможно только в одной из плоскостей сагиттальной и фронтальной. Причем для осуществления репозиционных усилий для каждой плоскости требуется перемонтаж устройства. Репозиция в горизонтальной плоскости и устранение ротации в данной конструкции невозможны. Невозможно также осуществить фиксацию позвонка с помощью П-образной вилки при его переломе или аплазии. Фиксация к пластине стержней и вилки производится без учета равномерности консольных нагрузок на них, что приводит к частым переломам остистого отростка и снижению фиксирующих свойств устройства. Кроме того, жесткое крепление стержней к пластине с помощью кронштейнов в заданном положении затрудняет введение стержней в тела позвонков, а при осложненных переломах делает эти манипуляции невозможными.

Известен способ фиксации позвоночника путем введения стержней через ножки дужек в тела позвонков в два-три позвонка выше и два-три ниже поврежденного сегмента с последующим закреплением их на опорных элементах устройства внешней фиксации (патент РФ N 2027416, кл. A 61 B 17/60).

Недостатком данного способа является необходимость фиксации до 6 двигательных сегментов позвоночника. Это повышает травматичность оперативного вмешательства, удлиняет время проведения оперативного приема и приводит к выключению позвоночника из двигательного акта на значительном протяжении.

Фиксация в обход поврежденного сегмента затрудняет процесс коррекции деформации позвоночника, так как невозможно прилагать усилия непосредственно к поврежденному или деформированному позвонку. Коррекция в горизонтальной плоскости становится невозможной. При переломах двух-трех позвонков возможность коррекции деформации и стабилизации позвоночника еще более снижается за счет отдаления прилагаемых сил от зоны повреждения.

Способ фиксации позвонка стержнем, введенным транспедикулярно, не может быть применен в случаях перелома ножек дужки и оскольчатых переломов позвонка, когда он наиболее показан.

Задача изобретения - повышение прочности фиксации позвоночника, точности репозиции и эффективности управления коррекцией смещений и деформаций позвонков во всех плоскостях.

Задача достигается следующим образом.

В устройстве для внеочагового остеосинтеза позвоночника, содержащем резьбовые стержни, опорные элементы в виде дугообразных пластин, центральную и боковые винтовые тяги, связывающие посредством кронштейнов, дугообразные пластины, и элементы крепления, согласно изобретению дугообразные пластины выполнены с радиусом кривизны 14010 мм с продольными прорезями, резьбовые стержни закреплены перпендикулярно плоскости дугообразной пластины, боковые тяги в кронштейнах, а резьбовые стержни в дугообразных пластинах размещены с помощью компенсаторных шайб для обеспечения возможности свободы движения в радиусе 30o резьбовых стержней по отношению к дугообразной пластине и суммарной свободы перемещения в радиусе 60o дугообразных пластин по отношению к центральной и боковым винтовым тягам, причем боковые тяги расположены в двух параллельных плоскостях, а центральная винтовая тяга выполнена с шарнирным соединением посередине. Возможно выполнение устройства по крайней мере с тремя опорными пластинами, а выполнение кронштейнов треугольной формы.

Повышение жесткости фиксации позвоночника достигается тем, что в устройстве нет промежуточных узлов крепления и резьбовые стержни закреплены с помощью компенсаторных шайб перпендикулярно плоскости опорной дугообразной пластины. А дугообразная пластина выполнена радиусом кривизны 14010 мм для выравнивания консольных нагрузок, прилагаемых к резьбовым стержням, введенным в тела позвонков и остистый отросток.

Экспериментальными исследованиями доказано, что адекватное воздействие и управляемая коррекция деформации позвоночника возможны при фиксации в опорном элементе двигательного сегмента позвоночника. Для этого опорная дугообразная пластина имеет три ряда продольных прорезей, что позволяет на одной пластине фиксировать сразу два позвонка, т.е. двигательный сегмент позвоночника. Ширина прорезей обеспечивает свободу движений резьбовым стержням, введенным в позвонки в радиусе 30o по отношению к дугообразной пластине. Полезность данного технического решения определяется тем, что резьбовые стержни в тела позвонков можно вводить наименее травматично согласно индивидуальным анатомическим особенностям, а не в жестких рамках заданного направления согласно прототипу. Монтаж опорных дугообразных пластин производится после проведения всех резьбовых стержней, что также упрощает выполнение операции.

Опорные дугообразные пластины соединяют между собой центральной и боковыми винтовыми тягами посредством кронштейнов. Опора винтовых тяг на кронштейны происходит с помощью компенсаторных шайб. Это дает возможность свободы движений опорной дуговой пластины в пределах 30o. Таким образом, суммарно амплитуда движений двух опорных дуговых пластин составляет 60o по отношению к центральной и боковым винтовым тягам, что вполне достаточно для осуществления репозиции любых видов переломо-вывихов позвонков и их деформаций другой этиологии и позволяет проводить репозицию более точно.

Расположение кронштейнов на опорной дугообразной пластине таково, что боковые винтовые тяги располагаются в двух параллельных плоскостях, создавая между собой момент сил. Величина усилия, необходимая для устранения деформации позвоночника, может изменяться путем увеличения длины центрально расположенных кронштейнов (применяя кронштейны короткие или длинные) от 2,0 до 8,0 см. В застарелых случаях, когда репозиционные усилия достигают максимальных величин используют кронштейн треугольной формы с двумя точками фиксации к опорной дугообразной пластине. Это дает возможность более точной передачи компрессионно-дистракционных усилий на опорную дуговую пластину и возможность более тонкого и точного управления коррекцией деформации позвоночника. С этой же целью применяют центральную винтовую тягу с шарнирным соединением посередине.

При лечении заболеваний с распространением процесса на значительном протяжении позвоночника диапазон коррекции расширяют путем применения трех и более опорных дугообразных пластин для захвата необходимого количества двигательных сегментов позвоночника.

Простая "конструкция" устройства для внеочагового остеосинтеза позвоночника с минимальным набором конструктивных элементов создает устройство с высокой жесткостью фиксации позвоночника и с широким диапазоном репозиционных возможностей, с осуществлением точной репозиции и использованием дозированных компрессионно-дистракционных усилий. Это позволяет применять устройство для лечения как свежих, так и застарелых повреждений позвоночника с различной степенью давности, а также других видов деформаций позвоночника на уровне грудного и пояснично-крестцового отделов позвоночника.

В способе внеочагового остеосинтеза позвоночника, осуществляемом с помощью заявленного устройства путем введения резьбовых стержней транспедикулярно в тела нескольких смежных позвонков с закреплением на внешней опоре, согласно изобретению резьбовые стержни вводят непосредственно в тело поврежденного позвонка, минуя дужку. Резьбовые стержни, введенные в тело сломанного позвонка и транспедикулярно в нижележащий позвонок с фиксацией стержнем его остистого отростка, крепят на одной опорной дуговой пластине, тем самым стабилизируя ближайший к поврежденному позвонку базовый двигательный сегмент.

Наиболее эффективно воздействовать на деформацию позвонков можно, беря за основу анатомическое строение позвоночника, состоящего из переднего и заднего опорного комплексов. Передний опорный комплекс представляет тела позвонков, диски и связки, а задний - суставные отростки, образующие дугоотросчатые суставы, остистые отростки и межостистые связки, и связки, укрепляющие суставы. Жесткость фиксации достигается введением резьбовых стержней в тела позвонков транспедикулярно. Этим достигается фиксация переднего опорного комплекса. Резьбовым стержнем, введенным в основание остистого отростка, добиваются фиксации заднего опорного комплекса, включающего межпозвонковые суставы и остистые отростки. Это позволяет адекватно передавать компрессионно-дистракционные усилия внеочагового устройства на все структуры, образующие двигательный сегмент позвоночника.

Исходя из основ ортопедии и травматологии вывиху, подвывиху или другим видам дислокации подвергается вышерасположенный позвонок, т.е. наиболее страдает проксимальный двигательный сегмент. Поэтому этот сегмент не фиксируют, осуществляя в нем основные репозиционные манипуляции. Далее резьбовые стержни вводят в два вышележащих позвонка, фиксируя их во второй опорной дугообразной пластине, достигая этим жесткой фиксации проксимального, не поврежденного двигательного сегмента и создавая значительный рычаг для воздействия на область перелома.

Особенностями такого способа фиксации позвоночника является необходимость создания точки вращения на уровне поврежденного позвонка и наиболее поврежденного двигательного сегмента позвоночника, что значительно снижает усилия, необходимые для управляемой коррекции деформации, потому что, как этого и требует основное правило вправления вывиха или перелома, репозиционные усилия должны повторять механизм травмы в обратном направлении (сгибательный механизм компрессионного перелома и подвывих вышележащего позвонка по касательной по отношению к сломанному позвонку). Такой способ внеочагового остеосинтеза позволяет фиксировать минимальное количество позвонков и двигательных сегментов позвоночника, которое при заявленном способе остеосинтеза позвоночника сокращается до двух сегментов.

Введение резьбовых стержней непосредственно в поврежденный позвонок позволяет с максимальной точностью передавать усилия устройства на позвонок. Предлагаемый способ фиксации позвонка, а именно, непосредственно вводя резьбовой стержень в тело позвонка у основания ножки дужки, дает возможность осуществлять точную его репозицию.

Такой способ фиксации позвонка единственно возможен при переломе дужки позвонка, его суставных отростков, а также в случаях аплазии поперечного отростка или его перелома, что часто встречается при травме, потому что основания поперечного отростка и суставных отростков являются основными ориентирами при любом виде транспедикулярной фиксации позвонков (открытой или закрытой). Этот способ также является необходимым при введении резьбовых стержней в другие позвонки в случаях наличия перелома поперечного отростка, которые являются частыми при тяжелых видах переломов позвоночника.

Предлагаемое техническое решение обеспечивает возможность введения резьбовых стержней в поврежденный позвонок с фиксацией на одной опорной дугообразной пластине с нижележащим позвонком для осуществления тонкой коррекции смещений и деформаций позвонков.

На фиг.1 представлен общий вид устройства для внеочагового остеосинтеза позвоночника; на фиг. 2 - узел крепления резьбового стержня к опорной пластине.

Устройство для внеочагового остеосинтеза позвоночника состоит из опорных дугообразных пластин 1 с продольными прорезями 2 в которых крепят через компенсаторные шайбы 3 (выпуклые и вогнутые) резьбовые стержни 4. Резьбовые стержни 4 крепят таким образом, чтобы одна опорная дугообразная пластина фиксировала два смежных позвонка (двигательный сегмент позвоночника). Опорные дугообразные пластины 1 через кронштейны 5 соединены между собой центральной винтовой тягой 6, состоящей из двух частей, соединенных шарниром 7 и двумя боковыми винтовыми тягами 8. Боковые винтовые тяги 8 связаны с кронштейнами 5 через компенсаторные шайбы 3.

Устройство используют следующим образом. Транспедикулярно вводят резьбовые стержни в тела двух вышележащих и одного нижележащего позвонка по отношению к сломанному. В сломанный позвонок резьбовой стержень при целости дужки позвонка, хотя бы с одной стороны, вводят также транспедикулярно. Но так как обычно нестабильные переломы позвонков характеризуются переломом ножек дужки или суставных отростков, предлагаемый способ позволяет в этих наиболее тяжелых случаях перелома позвонков осуществлять надежную фиксацию сломанного позвонка. Для этого резьбовой стержень вводят непосредственно в тело сломанного позвонка.

Способ введения резьбового стержня в тело позвонка, минуя дужку, осуществляют следующим образом. Конец стержня ведут до дужки и, соскальзывая по ней до упора, в задний край тела позвонка. Далее вращательными движениями под контролем рентгеновского ЭОП вводят в тело позвонка. Также вводят резьбовой стержень на противоположной стороне позвонка.

Свободные концы резьбовых стержней 4 закрепляют на опорных дугообразных пластинах 1 с помощью компенсаторных шайб 3 и гаек 10. Опорные дугообразные пластины 1 соединяют между собой через кронштейны 5 боковыми винтовыми тягами 8, при этом опора этих тяг на кронштейны 5 происходит через компенсаторные шайбы 3. Перемещение опорных дугообразных пластин 1 относительно друг друга можно производить в пределах 60o, что позволяет адекватно решать коррекцию положения позвоночника в сагиттальной и фронтальной плоскостях.

После окончания монтажа устройства производят коррекцию деформации позвоночника. Прикладывая компрессионно-дистракционные усилия в местах фиксации боковой винтовой тяги 6 к одной из дугообразных пластин при жесткой фиксации боковой винтовой тяги 8 на другой дугообразной пластине, проводят исправление деформации поврежденного сегмента позвоночника. Затем проводят репозицию поврежденного позвонка и все соединения устройства жестко фиксируют (схема репозиции перелома позвонков показана на фиг. 3, 4). Коррекцию угловых деформаций позвоночника выполняют дистракционными усилиями на вогнутой стороне дуги деформации во время всего периода коррекции (фиг. 5). Перемещение резьбовых стержней введенных в тела позвонков в передне-заднем направлении одновременно, обеспечивает перемещение позвонка в горизонтальной плоскости, а разнонаправленное перемещение резьбовых стержней в горизонтальной плоскости дает возможность устранять ротационные смещения позвонков. Этому также способствует дугообразная форма опорной пластины.

Пример. Больная М. , И.Б. N 85403, поступила в отделение вертебрологии УНИИТО через 21 день после травмы с жалобами на боли в поясничном отделе позвоночника, усиливающиеся при движении. Диагноз - многооскольчатый взрывной нестабильный перелом тела LIII позвонка, травматический ретролистез LIII позвонка, стабильный компрессионный перелом тела LII позвонка.

Больной произведена операция внеочагового остеосинтеза позвоночника заявленным устройством и способом. Под наркозом в положении больной на животе под контролем ЭОП в тела первого, второго и четвертого позвонков транспедикулярно введены резьбовые стержни. Один резьбовой стержень введен в остистый отросток четвертого поясничного позвонка. В третий позвонок в связи с переломом ножек дужки резьбовые стержни вводили непосредственно в тело позвонка. Свободные концы резьбовых стержней пропустили через соответствующие продольные прорези двух опорных дугообразных пластин и фиксировали компенсаторными шайбами и гайками. Дугообразные пластины скрепили между собой боковыми и центральной винтовыми тягами. Проведена закрытая коррекция деформации поясничного отдела позвоночника. В связи с поздним обращением и формированием к этому времени фиброзных связей в месте перелома полностью устранить деформацию тела третьего позвонка не удалось. Достигнуто уменьшение клиновидной деформации тела и величины кифоза, устранено смещение тела третьего позвонка кзади. С первых суток после операции исчезли боли в области перелома позвоночника. На третий день после операции больная поднята в вертикальное положение и ей разрешена ходьба с двумя костылями. На третьи сутки начата дистракция во внеочаговом аппарате темпом 1,0 мм в сутки. Через три недели достигнуто полное исправление деформации третьего поясничного позвонка, но учитывая значительное разрушение позвонка, больной в условиях сохранения фиксации позвонков внеочаговым устройством произведена операция переднего спондилодеза LII-LIII-LIV тел позвонков аутотрансплантатом, взятым из крыла подвздошной кости. На третьи сутки после операции больная поднята в вертикальное положение. Послеоперационный период протекал без осложнений. Деформация поясничного отдела позвоночника устранена. Через четыре месяца достигнут костный блок LII-LIII-LIV позвонков. Устройство для внеочагового остеосинтеза демонтировано. Жалоб нет. Утраты достигнутой коррекции позвонков нет. Прочная фиксация позвоночника внеочаговым аппаратом согласно предложенному устройству и способу позволила сократить сроки формирования костного блока вдвое по сравнению с общепринятыми сроками.

Таким образом, предлагаемое изобретение - устройство и способ для внеочагового остеосинтеза позвоночника - обеспечивает жесткость фиксации позвонков, повышение эффективности управляемой коррекции, что повышает точность репозиции и позволяет производить лечение всех видов деформаций и повреждений позвоночника с ранней активизацией больного. Достоинства и новизна предлагаемого изобретения позволяют повысить эффективность лечения пострадавших и значительно сократить продолжительность как оперативного приема, так и общего срока лечения, а также сроки нетрудоспособности больных. 


ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ



1. Устройство для внеочагового остеосинтеза позвоночника, содержащее резьбовые стержни, опорные элементы в виде дугообразных пластин, центральную и боковые винтовые тяги, связывающие посредством кронштейнов дугообразные пластины, и элементы крепления, отличающееся тем, что дугообразные пластины выполнены с радиусом кривизны (140 10) мм и продольными прорезями, резьбовые стержни закреплены перпендикулярно плоскости дугообразной пластины, боковые тяги в кронштейнах, а резьбовые стержни в дугообразных пластинах размещены с помощью компенсаторных шайб для обеспечения возможности свободы движения в радиусе 30o резьбовых стержней по отношению к дугообразной пластине и суммарной свободы перемещения в радиусе 60o дугообразных пластин по отношению к центральной и боковым винтовым тягам, причем боковые винтовые тяги расположены в двух параллельных плоскостях.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что оно выполнено по крайней мере с тремя дугообразными пластинами.

3. Устройство по пп.1 и 2, отличающееся тем, что кронштейны выполнены треугольной формы для обеспечения двух точек фиксации на дугообразной пластине, а центральная винтовая тяга выполнена с шарнирным соединением посередине.

4. Способ внеочагового остеосинтеза позвоночника путем введения резьбовых стержней транспедикулярно в тела нескольких смежных неповрежденных позвонков с закреплением на внешней опоре, отличающийся тем, что транспедикулярную фиксацию позвонков дополняют фиксацией остистого отростка, а в поврежденный позвонок стержни вводят непосредственно в тело, минуя дужку, и на одной опорной пластине фиксируют два смежных позвонка, например поврежденный и нижележащий, создавая репозиционный момент сил на уровне наиболее поврежденного двигательного сегмента позвоночника.