RU198660U1

RU198660U1 - INDIVIDUAL NAVIGATION GUIDE FOR IMPLANTATION OF SCREW SYSTEMS INTO THE SPINE

Info

Publication number: RU198660U1
Application number: RU2020112081U
Authority: RU
Inventors: Василий Андреевич Кашин; Владислав Юрьевич Черебилло; Роман Александрович Коваленко
Priority date: 2020-03-23
Filing date: 2020-03-23
Publication date: 2020-07-21

Abstract

Полезная модель относится к области медицины, а именно к устройствам для спинальной хирургии, и может быть использована в качестве индивидульного навигационного направителя для имплантации винтовых систем в позвоночник. С этой целью индивидульный навигационный направитель, создаваемый на основании данных компьютерной томографии позвоночника с помощью аддитивных технологий, содержащий каркас, соединяющий два билатерально расположенных опорных элемента, повторяющих рельеф планируемых зон сопоставления с позвонком, соединенных с тубусами-направителями, установленными соосно запланированной траектории имплантации винтовых систем, дополнительно содержит фиксирующий элемент, внутренняя поверхность которого повторяет рельеф остистого отростка позвонка, Фиксирующий элемент установлен на вершине каркаса. Устройство позволяет повысить надежность его фиксации, исключить возможность смещения в сагиттальной и аксиальной плоскостях, обеспечить сохранение запланированной траектории имплантации винтовых систем в позвоночник, исключить риск перфорации кости и повреждения окружающих анатомических структур, повысить безопасность оперативного вмешательстваThe utility model relates to the field of medicine, namely to devices for spinal surgery, and can be used as an individual navigation guide for implantation of screw systems into the spine. For this purpose, an individual navigation guide created on the basis of computed tomography of the spine using additive technologies, containing a frame connecting two bilaterally located supporting elements repeating the relief of the planned areas of comparison with the vertebra, connected to guide tubes installed coaxially with the planned trajectory of implantation of screw systems , additionally contains a fixing element, the inner surface of which repeats the relief of the spinous process of the vertebra, The fixing element is installed at the apex of the frame. The device allows to increase the reliability of its fixation, eliminate the possibility of displacement in the sagittal and axial planes, ensure the preservation of the planned trajectory of implantation of screw systems into the spine, eliminate the risk of bone perforation and damage to the surrounding anatomical structures, and increase the safety of surgery

Description

Полезная модель относится к области медицины, а именно к устройствам для спинальной хирургии, и может быть использована в качестве индивидуального навигационного направителя для имплантации винтовых систем в позвоночник.The utility model relates to the field of medicine, namely to devices for spinal surgery, and can be used as an individual navigational guide for implantation of screw systems into the spine.

Известен индивидуальный навигационный направитель для имплантации винтовых систем в позвоночник, созданный с помощью аддитивных технологий в виде цельной конструкции, содержащий каркас, соединяющий два опорных элемента, повторяющих рельеф планируемых зон сопоставления с позвонком, соединенных с тубусами-направителями, установленными соосно запланированной траектории имплантации винтовых систем, определяемыми на этапе проектирования индивидуального навигационного направителя (Guo F, Dai J, Zhang J, Ma Y, Zhu G, Shen J, Niu G. Individualized 3D printing navigation template for pedicle screw fixation in upper cervical spine. PLoS One. 2017; 12(2):e0171509. 2017, https://doi.org/10.1371/journal.pone.0171509).An individual navigation guide for implantation of screw systems into the spine is known, created using additive technologies in the form of a one-piece structure, containing a frame connecting two supporting elements repeating the relief of the planned zones of comparison with the vertebra, connected to guide tubes installed coaxially with the planned trajectory of implantation of screw systems determined at the design stage of an individual navigation guide (Guo F, Dai J, Zhang J, Ma Y, Zhu G, Shen J, Niu G. Individualized 3D printing navigation template for pedicle screw fixation in upper cervical spine. PLoS One. 2017; 12 (2): e0171509.2017, https://doi.org/10.1371/journal.pone.0171509).

Недостатком конструкции является возможность ее смещения после позиционирования навигационного направителя на позвонке в момент создания сверлом хода под винт, что влияет на изменение траектории имплантации, повышает риск перфорации кости и повреждения окружающих анатомических структур.The disadvantage of the design is the possibility of its displacement after positioning the navigation guide on the vertebra at the time the drill creates a path under the screw, which affects the change in the implantation trajectory, increases the risk of bone perforation and damage to the surrounding anatomical structures.

Техническим результатом полезной модели является повышение надежности фиксации навигационного направителя, исключение возможности его смещения за счет устранения сагиттального и аксиального смещений, сохранение запланированной траектории имплантации винтовых систем в позвоночник, исключение риска перфорации кости и повреждения окружающих анатомических структур, повышение безопасности конструкции.The technical result of the utility model is to increase the reliability of fixation of the navigation guide, exclude the possibility of its displacement by eliminating sagittal and axial displacements, preserving the planned trajectory of implantation of screw systems into the spine, eliminating the risk of bone perforation and damage to the surrounding anatomical structures, and increasing the safety of the structure.

Указанный технический результат достигается в индивидуальном навигационном направителе для имплантации винтовых систем в позвоночник, создаваемом на основании данных компьютерной томографии позвоночника с помощью аддитивных технологий, содержащем каркас, соединяющий два билатерально расположенных опорных элемента, повторяющих рельеф планируемых зон сопоставления с позвонком, соединенных с тубусами-направителями, установленными соосно запланированной траектории имплантации винтовых систем, в котором на вершине каркаса установлен фиксирующий элемент, внутренняя поверхность которого повторяет рельеф остистого отростка позвонка.The specified technical result is achieved in an individual navigation guide for implantation of screw systems into the spine, created on the basis of computed tomography of the spine using additive technologies, containing a frame connecting two bilaterally located supporting elements repeating the relief of the planned zones of comparison with the vertebra, connected to the guide tubes , installed coaxially with the planned trajectory of implantation of screw systems, in which a fixing element is installed at the apex of the frame, the inner surface of which repeats the relief of the spinous process of the vertebra.

Индивидуальный навигационный направитель проектируется на основании индивидуальной модели позвоночника,An individual guidance guide is designed based on an individual spine model,

На этапе проектирования индивидуального навигационного направителя планируют зоны сопоставления позвонков с двумя билатерально расположенными опорными элементами и направление траектории имплантации винтовых систем. Соосно направлению траектории имплантации винтовых систем устанавливают тубусы-направители. Дополнительно устанавливают фиксирующий элемент, внутренняя поверхность которого повторяет рельеф остистого отростка позвонка. Фиксация происходит благодаря сужению остистого отростка книзу, что при совмещении с фиксирующим элементом и продвижении его вниз позволяет как бы «защелкнуть» фиксирующий элемент на остистом отростке.At the stage of designing an individual navigation guide, the zones of vertebra comparison with two bilaterally located supporting elements and the direction of the implantation trajectory of screw systems are planned. Guide tubes are installed coaxially to the direction of the implantation trajectory of the screw systems. Additionally, a fixing element is installed, the inner surface of which repeats the relief of the spinous process of the vertebra. The fixation occurs due to the narrowing of the spinous process downward, which, when combined with the fixing element and moving it down, allows, as it were, to "snap" the fixing element onto the spinous process.

Проведенное исследование показало, что фиксирующий элемент, устанавливаемый на остистый отросток, позволяет устранить сагиттальное и аксиальное смещения индивидуального навигационного направителя и обеспечить запланированную траекторию имплантации.The study showed that the fixing element installed on the spinous process eliminates the sagittal and axial displacement of the individual navigation guide and provides the planned implantation trajectory.

Для оценки точности и безопасности имплантации использовались критерии, опубликованные S. Kaneyama и соавт. (Kaneyama S, Sugawara Т, Higashiyama N, Takabatake M, Sumi M, Mizoi K. The availability of the screw guide template system for insertion of mid-cervical pedicle screw - technical note. J Spine. 2013; 3:1000151. DOI:10.4172/2165-7939.1000151).To assess the accuracy and safety of implantation, the criteria published by S. Kaneyama et al. Were used. (Kaneyama S, Sugawara T, Higashiyama N, Takabatake M, Sumi M, Mizoi K. The availability of the screw guide template system for insertion of mid-cervical pedicle screw - technical note. J Spine. 2013; 3: 1000151. DOI: 10.4172 / 2165-7939.1000151).

Результаты оценки точности и безопасности имплантации показали: средняя девиация - 1,8±0,9 mm. SGT точность имплантации: класс 1 (<2 mm) - 35 (87,5%) винтов, класс 2 (2-4 mm) - 29 винтов (32,95%), класс 3 (>4 mm) - 2 винта (2,27%). SGT безопасность имплантации: степень 0 - 79 (89,77%), степень 1 - 5 (5,68%), степень 2 - 3 (3,41%), степень 3 - 1 (1,14%).The results of assessing the accuracy and safety of implantation showed: the average deviation is 1.8 ± 0.9 mm. SGT implantation accuracy: class 1 (<2 mm) - 35 (87.5%) screws, class 2 (2-4 mm) - 29 screws (32.95%), class 3 (> 4 mm) - 2 screws ( 2.27%). SGT implantation safety: grade 0 - 79 (89.77%), grade 1 - 5 (5.68%), grade 2 - 3 (3.41%), grade 3 - 1 (1.14%).

Сущность полезной модели иллюстрируется фиг., где представлен общий вид устройства.The essence of the utility model is illustrated in Fig., Which presents a general view of the device.

Индивидульный навигационный направитель содержит два билатерально расположенных опорных элемента 1, которые повторяют рельеф зон сопоставления с позвонком. Опорные элементы 1 соединены с соответствующими тубусами-направителями 2, которые выполнены в виде полых цилиндров, установленными соосно запланированной траектории имплантации. Каркас 3 соединяет опорные элементы 1 между собой и на его вершине установлен фиксирующий элемент 4. Внутренняя поверхность фиксирующего элемента 4 повторяет рельеф остистого отростка позвонка.The individual navigation guide contains two bilaterally located support elements 1, which repeat the relief of the areas of comparison with the vertebra. The supporting elements 1 are connected to the corresponding guide tubes 2, which are made in the form of hollow cylinders installed coaxially with the planned implantation path. The frame 3 connects the supporting elements 1 to each other and a fixing element 4 is installed on its top. The inner surface of the fixing element 4 repeats the relief of the spinous process of the vertebra.

Заявляемая полезная модель реализуется следующим образом.The claimed utility model is implemented as follows.

На этапе проектирования определяют оптимальные зоны сопоставления с позвонком для билатеральных опорных элементов будущего индивидуального навигационного направителя, а также планируемую траекторию имплантации винтов. На вершину остистого отростка помещают простой меш (куб или цилиндр) и позиционируют таким образом, чтобы в нем оказалась часть остистого отростка. Далее с помощью булевой операции «вычитание» из меша вычитают объем, который занимает остистый отросток и формируют идентичный рельеф. Затем на полученный рельеф применяют инструмент «равномерное утолщение» с показателем -0,5. Готовые элементы направителя (опорные и фиксирующий элементы, тубусы-направители и каркас) объединяют с помощью булевой операции «объединить».At the design stage, the optimal areas of alignment with the vertebra are determined for bilateral support elements of the future individual navigation guide, as well as the planned trajectory of screw implantation. A simple mesh (cube or cylinder) is placed on top of the spinous process and positioned so that part of the spinous process is in it. Then, using the Boolean operation "subtraction" from the mesh, the volume that the spinous process occupies is subtracted and an identical relief is formed. Then the “uniform thickening” tool with an index of -0.5 is applied to the resulting relief. The finished guide elements (supporting and fixing elements, guide tubes and frame) are combined using the Boolean operation "combine".

После проектирования индивидуальный навигационный направитель печатают с помощью аддитивных технологий (FDM, SLA, SLSh др.) из биосовместимого материала, который подвергают стерилизации (PLA, фотополимерные смолы, титан и др.).After design, an individual navigation guide is printed using additive technologies (FDM, SLA, SLSh, etc.) from a biocompatible material that is sterilized (PLA, photopolymer resins, titanium, etc.).

Полезную модель используют следующим образом.The utility model is used as follows.

Во время операции, после тщательного скелетирования задних структур позвонка, выполняют аппликацию индивидуального навигационного направителя к позвонку опорными элементами 1. Фиксирующий элемент 4, установленный на вершине каркаса 3, сопоставляют с остистым отростком позвонка и фиксируют на нем навигационный направитель, что позволяет предотвратить смещение в аксиальной и сагиттальной плоскостях. Убедившись в плотном сопоставлении навигационного направителя и позвонка, через тубусы-направители 2 высокооборотистой дрелью в позвонке формируют трассу для дальнейшего введения винта. Далее навигационный направитель извлекают и имплантируют винт в сформированный ход.During the operation, after careful skeletonization of the posterior structures of the vertebra, an individual navigation guide is applied to the vertebra with supporting elements 1. The fixing element 4, installed at the apex of the frame 3, is matched with the spinous process of the vertebra and the navigation guide is fixed on it, which prevents displacement in the axial and sagittal planes. After making sure that the navigation guide and the vertebra are tightly aligned, a route is formed in the vertebra through the guide tubes 2 with a high-speed drill in the vertebra for further screw insertion. Next, the navigation guide is removed and the screw is implanted into the formed course.

Сущность полезной модели подтверждается клиническим примером.The essence of the utility model is confirmed by a clinical example.

Пациент Б. 32 лет. Диагноз - динамическая атланто-аксиальная дислокация на фоне ревматоидного артрита. Пациенту выполнено оперативное вмешательство в объеме винтовой фиксации С1-С2 по методике Goel-Harms.Patient B. 32 years old. Diagnosis - dynamic atlanto-axial dislocation on the background of rheumatoid arthritis. The patient underwent surgery in the amount of C1-C2 screw fixation according to the Goel-Harms method.

Ход операции: положение лежа на животе, голова фиксирована в скобе Mayfield. Выполнен срединный доступ к краниовертебральному переходу, скелетированы зоны аппликации навигационного направителя на С2 позвонке. Выполнена аппликация навигационного направителя, фиксация на вершине остистого отростка. Через тубусы-направители высокооборотистой дрелью в позвонке сформированы трассы для дальнейшего введения винтов с двух сторон. Далее навигационный направитель извлечен и имплантированы винты в сформированные ходы. Выполнена установка винтов в боковые массы С1 позвонка. На двух стержнях выполнена редукция атлантоаксиальной дислокации, фиксированы двумя гайками. Активный дренаж под апоневроз. Послойный шов раны.The course of the operation: the prone position, the head is fixed in the Mayfield bracket. A median approach to the craniovertebral junction was made, the areas of application of the navigation guide on the C2 vertebra were skeletonized. The navigation guide was applied and fixed at the apex of the spinous process. Through the tubes-guides, a high-speed drill in the vertebra formed traces for the further introduction of screws from both sides. Further, the navigation guide was removed and screws were implanted into the formed passages. The screws were inserted into the lateral masses of the C1 vertebra. Reduction of the atlantoaxial dislocation is performed on two rods, fixed with two nuts. Active drainage under the aponeurosis. Layered suture of the wound.

Всего было проведено 72 операции в шейном и грудном отделах позвоночника с использованием заявляемого индивидуального навигационного направителя для имплантации винтовых систем в позвоночник. Во всех случаях был достигнут положительный результат, послеоперационных осложнений не отмечено.In total, 72 operations were performed in the cervical and thoracic spine using the claimed individual navigation guide for implantation of screw systems into the spine. In all cases, a positive result was achieved, no postoperative complications were noted.

Заявляемый индивидуальный навигационный направитель позволяет повысить надежность его фиксации, исключить возможность смещения в сагиттальной и аксиальной плоскостях, обеспечить сохранение запланированной траектории имплантации винтовых систем в позвоночник, исключить риск перфорации кости и повреждения окружающих анатомических структур, повысить безопасность оперативного вмешательства.The claimed individual navigation guide makes it possible to increase the reliability of its fixation, eliminate the possibility of displacement in the sagittal and axial planes, ensure the preservation of the planned trajectory of implantation of screw systems into the spine, eliminate the risk of bone perforation and damage to the surrounding anatomical structures, and increase the safety of surgery.

Claims

Individual navigation guide for implantation of screw systems into the spine, created on the basis of computed tomography of the spine using additive technologies, containing a frame connecting two bilaterally located supporting elements, repeating the relief of the planned zones of comparison with the vertebra, connected with guide tubes installed coaxially with the planned trajectory implantation of screw systems, characterized in that a fixing element is installed at the top of the frame, the inner surface of which repeats the relief of the spinous process of the vertebra.