Навигатор для транспедикулярной фиксации

Авторы патента:

Полезная модель относится к области медицины, а именно к травматологии и ортопедии, в частности, к устройствам, используемым в качестве механической системы навигации в хирургии для транспедикулярной фиксации при лечении повреждений и заболеваний позвоночника.

Навигатор для транспедикулярной фиксации, характеризующийся тем, что содержит направляющую, состоящую из двух планок, жестко соединенных между собой по центру вкладышем с винтами и двумя проставками по краям, с двумя подвижными узлами, в виде ползунов, причем ползуны установлены с возможностью определения угла конвергенции, изменения расстояния от центра навигатора, углов поворота вокруг оси, при этом ползуны зафиксированы гайками, кроме того, фиксатор снабжен прижимом с гайками и шайбами, с помощью которых осуществляется фиксация навигатора, снабжен стержнем с резьбой для перемещения по нему вкладыша с гайками и шайбами для фиксации вкладыша, также фиксатор снабжен кронштейном и узлом, обеспечивающим изменение угла наклона навигатора в сагитальной плоскости, а также жесткое перпендикулярное положение навигатора оси позвонка.

Основным методом стабилизации поясничного отдела позвоночника в настоящее время является транспедикулярная фиксация (ТПФ) (Бейдин В.Н. Компрессионные клиновидные переломы тел позвонков с повреждением краниовенгрального угла (автореферат на соискание ученой степени кандидата медицинских наук. - Новосибирск. - 1989; Пентелени Т. Ортопедия, травматология и протезирование. - N. - 1988. - С.9-15; Цивьян Я Л., Коржавин Г.М. Повреждения и заболевания позвоночника. - Ленинград. - 1986. - С.60-65. Akbarnia B.A., Fogarty J.P., Tayob A.A. Clin. Orthop.189, - 1985. - P. 186-194. Dick W. Hans Huber Publishers. Toronto, Lewiston N.Y., Bern, Stuttgart. - 1995. Magert F.P. et a /. Eur Spine J. - N.3. - 1994. - P.184-201. Weber B.G., MagerI F.P. Springer-Verfag. Berlin. Heidelberg N.Y., Tokyo. - 1985.)

ТПФ применяется при операциях по поводу всего спектра патологии позвоночника: дегенеративных поражений, спондилолистеза, травм, деформаций. Условие успешного применения стабилизации - правильное расположение имплантов, которое, в свою очередь, требует хорошего знания анатомии позвоночника. Существует наружная и внутренняя транспедикулярная фиксация позвоночного столба. Суть методов заключается в проведении через дужки в тела позвонков винтов или стержней, коррекция деформаций и фиксация их между собой с помощью пластин или продольных штанг. Установка винтов контролируется по анатомическим ориентирам, методом «пальпации» подготовленного для винта отверстия и с использованием электронно-оптического преобразователя (ЭОП). Недостаток метода заключается в том, что винт проходит через элементы позвонка, не выделяемые во время хирургического доступа и не видимые непосредственно во время операции. Применяемый как стандартный, метод контроля с помощью ЭОП дает только две проекции трехмерной структуры позвоночника.

Отсутствие параметров конечного трехмерного изображения приводит к необходимости «достраивать» изображение, основываясь на своих знаниях нормальной анатомии и практическом опыте. В результате по данным послеоперационных рентгенологических и КТ-исследований, винты были неправильно расположены примерно в 40% случаях, из них 5,7% больным потребовалось повторное вмешательство из-за экстрапедикулярного размещения винтов. Ссылки на данные исследований: Spinal pedicle fixation: reliability and validity of roentgenogram-based assessment and surgical factors on successful screw placement [Text] / J.N.Weinstein, K.F.Spratt, D.Spengler et al. // Spine. - 1988. - Vol.13. - P.1012-1018; Gertzbein S.D. Accuracy of pedicle screw placement in vivo [Text] / S.D.Gertzbein, S.Robbins // Spine. - 1990. - Vol.15. - P.11-14; Blumenthal S. Complications of the Wiltse pedicle screw fixation system [Text] / S.Blumenthal, K.Gill // Spine. - 1993. - Vol.18. - P.1867-1871; Accuracy of pedicle screw placement in lumbar fusions by plain radiographs and computed tomography [Text] / G.Farber; Комплексное обследование больных и тактика внутренней стабилизации при стенозах и деформациях поясничного отдела позвоночника» [Текст]: материалы научно-практ. конф. «Организация нейротравматологической помощи при спинальной травме». - Минск, 2004. - С.75-76.

Наиболее близким решением из известных по технической сущности является система компьютерной навигации, предназначенная для оптимизации проведения транспедикулярных фиксаторов (Spinal pedicle fixation: reliability and validity of roentgenogram-based assessment and surgical factors on successful screw placement [Text] / J.N.Weinstein, K.F.Spratt, D.Spengler et al. // Spine. - 1988. - Vol.13. - P.1012-1018; Опыт использования компьютерной навигации при транспедикулярной стабилизации поясничного отдела позвоночника [Текст] / А.В.Белецкий, А.Н.Мазуренко, С.В.Макаревич и др. // Медицинские новости. - 2010. - 3. - С.47-52).

Основной принцип компьютерной хирургической навигации - определять трехмерное (3-D) расположение и ориентацию в пространстве хирургических инструментов в зоне хирургического вмешательства и имплантов, а также их проекцию на предварительно выполненные компьютерную томограмму (КТ), магнитно-резонансную томограмму (МРТ) или интраоперационные рентгеновские изображения. Используемый в системе компьютерной навигации метод визуализации достаточно точен и позволяет, при правильной подготовке, безошибочно осуществлять имплантацию и работать на анатомических структурах. Недостатками этой системы является дороговизна оборудования и увеличение времени операции при повторной привязке рамы системы.

Техническая задача - упростить конструкции устройства для введения винтов при транспедикулярной фиксации позвонков, упростить процесс определения трехмерного расположения и ориентации в пространстве хирургических инструментов и имплантов при использовании их проекций изображения позвонков, и тем самым снизить затраты на оборудование и сократить время операции при повторной привязке рамы системы.

Технический результат - безошибочное осуществление имплантации, упрощение конструкции устройства для введения винтов при транспедикулярной фиксации позвонков, упрощение процесса определения трехмерного расположения и ориентации в пространстве хирургических инструментов и имплантов при использовании их проекций изображения позвонков, сокращение времени операции при повторной привязке рамы системы.

На рисунке (фиг.1) представлена схема определения основных параметров установки навигатора: расстояние от верхушки остистого отростка до центра горизонтальной детали навигатора - А; положение оптимальной точки введения стержня (согласно методическим рекомендациям, применяемой технологии или анатомическим особенностям) - B; положение точки схождения стержней для оптимальной возможности передачи тросика - C; положение линии введения стержня - CB; величины малого катета D и угол конвергенции - .

Сущность полезной модели поясняется рисунком (фиг.2) в двух проекциях (A - главный вид, B - вид сверху), где изображен предлагаемый навигатор.

Навигатор для транспедикулярной фиксации включает вкладыш (1), кронштейн (2), прижим (3), стержень (4), планка (5), планка (6), два ползуна (7), две гайки (8), две проставки (9), гайка (10), транспедикулярный винт (11), винт (12), гайка (13), гайка (14), шайба (15), шайба (16).

По сути, навигатор это изделие из металла, представляющее из себя направляющую, состоящую из двух планок (5, 6), жестко соединенных между собой по центру вкладышем (1) с винтами (12) и двумя проставками (9) по краям, с двумя подвижными узлами, в виде ползунов (7), способных жестко фиксироваться гайками (8) при выбранном положении. Ползуны (7) имеют возможность изменения углов поворота вокруг оси и расстояния от центра навигатора. Фиксация навигатора осуществляется за остистые отростки позвонков, с помощью прижима (3), жесткая фиксация положения которого выполняется затяжкой с двух сторон гаек (13) с шайбами (15), а изменение расстояния от остистых отростков до навигатора осуществляется перемещением вкладыша (1) по стержню (4) с резьбой и фиксацией нужного положения с помощью двух гаек (14) с шайбами (16). Кронштейн (2) совместно с узлом (10) обеспечивает изменение угла наклона навигатора в сагитальной плоскости, жесткое перпендикулярное положение навигатора оси позвонка. Ползуны (7) имеют сквозные боковые отверстия, осевая линия которых проходит через ось симметрии ползуна, что позволяет устанавливать угол конвергенции (), под которым происходит введение винтов (11) при транспедикулярной фиксации позвонков.

Сборка, настройка механического навигатора и монтаж стержней осуществляются вне позвонка, что сокращает время самой операции, т.к. не требует повторной привязки системы. Механический навигатор позволяет осуществить нужное направление введения стержней и винтов транспедикулярной фиксации в позвонке.