RU2077282C1

RU2077282C1 - Device for posterior sponiladesis

Info

Publication number: RU2077282C1
Application number: RU95108308A
Authority: RU
Inventors: Е.А. Давыдов; Д.Е. Давыдов; О.П. Шаболдо
Original assignee: Акционерное общество открытого типа "Имплант"
Priority date: 1995-05-19
Filing date: 1995-05-19
Publication date: 1997-04-20
Also published as: RU95108308A

Abstract

FIELD: medicine, can be used in neurotraumatology, orthopedics, vertbrology, at fractures of spinal column, vertebral dislocations, in particular, at fractures of the dentoid process - axis (CII) and posterior dislocation of the atlas (CI). SUBSTANCE: the device is made of material revealing the effect of shape memory at temperatures ranging from +37 to +55 deg. C with an interval between the direct and reverse transformations within 15 to 25 deg.; the device working part represents a wire loop, whose ends are S-shaped and parallel to each other. EFFECT: enhanced effectiveness. 4 dwg

Description

Изобретение относится к медицине и может быть использовано в нейротравматологии, ортопедии, вертебрологии при переломах позвоночника, вывихах позвонков, в частности при переломах зубовидного отростка аксиса (С II) и заднем вывихе атланта (С I). The invention relates to medicine and can be used in neurotraumatology, orthopedics, vertebrology for fractures of the spine, dislocations of the vertebrae, in particular for fractures of the dentate process of the axis (C II) and posterior dislocation of the atlas (C I).

Известны многочисленные устройства, предназначенные для фиксации и стабилизации позвонков при операциях на шейном отделе позвоночника [1] Основными недостатками известных устройств являются их громоздкость, трудность установки во время операции и опасность миграции, что вызывает повреждение мягких тканей, сосудов и нервов, других образований шеи, приводит ко вторичной деформации позвоночника и повторному травмированию спинного мозга. Как правило, известные устройства сложны в изготовлении, они не обеспечивают надежной внутренней стабилизации и поэтому нуждаются в дополнительной наружной жесткой фиксации. Указанных недостатков лишены устройства, выполненные из материала, проявляющего эффект памяти формы. Numerous devices are known for fixing and stabilizing the vertebrae during operations on the cervical spine [1] The main disadvantages of the known devices are their bulkiness, the difficulty of installation during surgery and the risk of migration, which causes damage to soft tissues, blood vessels and nerves, other neck formations, leads to secondary deformation of the spine and repeated trauma to the spinal cord. As a rule, known devices are difficult to manufacture, they do not provide reliable internal stabilization and therefore require additional external rigid fixation. The indicated drawbacks are devoid of devices made of material exhibiting a shape memory effect.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту является фиксатор для заднего атланто-аксиального спондилодеза выбранный авторами в качестве наиболее близкого аналога [2]
Известный фиксатор выполнен из материала, обладающего эффектом памяти формы и проявляющего его при температурах менее +37^oС. Для осуществления прямого фазового перехода (с целью придания устройству формы, удобной для его установки) фиксатор охлаждают хлорэтилом до температур -10^o -30^oС. Конструктивно фиксатор состоит из пластины с фиксирующими элементами на концах в виде вилки с загнутыми концами и остроконечным выступом и незамкнутого кольца. Между фиксирующими элементами пластина образует компенсационную петлю. Известный фиксатор осуществляет выравнивание вывиха атланта, позволяет сократить по сравнению с другими известными устройствами для спондилодеза время операции и уменьшить вероятность осложнений и несостоятельность спондилодеза.The closest in technical essence and the achieved effect is a fixator for posterior atlanto-axial spinal fusion selected by the authors as the closest analogue [2]
The known fixer is made of a material with a shape memory effect and exhibiting it at temperatures less than +37 ^o C. To effect a direct phase transition (in order to give the device a form convenient for its installation), the fixator is cooled with chlorethyl to temperatures of -10 ^o -30 ^o С Structurally, the latch consists of a plate with locking elements at the ends in the form of a fork with bent ends and a pointed protrusion and an open ring. Between the locking elements, the plate forms a compensation loop. The known fixer carries out the alignment of the dislocation of the atlas, allows to reduce the operation time in comparison with other known devices for spinal fusion and to reduce the likelihood of complications and the failure of fusion.

Однако фиксатор для заднего атланто-аксиального спондилодеза обладает рядом недостатков. However, the fixative for posterior atlanto-axial fusion has several disadvantages.

1. Фиксатор сложен в изготовлении и установке. Проблемы при установке связаны с тем, что требуется поочередное "срабатывание" разных частей установленного в организм фиксатора, изготовленного из материала, проявляющего эффект памяти формы при температурах ниже температуры человеческого тела (+37^oС).1. The latch is difficult to manufacture and install. Installation problems are associated with the fact that it is necessary to alternately “actuate” different parts of the latch installed in the body, made of a material exhibiting a shape memory effect at temperatures below the temperature of the human body (+37 ^o С).

2. При внедрении остроконечного выступа фиксатора в остистый отросток аксиса возможно разрушение костной ткани. 2. When introducing a pointed protrusion of the fixative into the spinous process of the axis, destruction of bone tissue is possible.

3. Конструкция фиксатора требует четкого совпадения геометрических параметров устройства с размерами различных частей позвонков и степенью смещения атланта, что практически обеспечить невозможно, а поэтому жесткость и надежность фиксации позвонков и их фрагментов не всегда бывает достаточной. 3. The design of the retainer requires a clear coincidence of the geometric parameters of the device with the sizes of various parts of the vertebrae and the degree of displacement of the atlas, which is practically impossible, and therefore the rigidity and reliability of fixation of the vertebrae and their fragments is not always sufficient.

Задачей изобретения является создание устройства, лишенного перечисленных недостатков, обеспечивающего вправление вывиха, надежную стабилизацию и фиксацию позвонков, более простого по конструкции, изготовлении и установке, снижающего травматичность и сокращающего продолжительность операции. The objective of the invention is to provide a device devoid of the above disadvantages, providing a reduction of dislocation, reliable stabilization and fixation of the vertebrae, more simple in design, manufacture and installation, reducing trauma and reducing the duration of the operation.

Поставленная задача решена за счет выполнения устройства в виде проволочной петли, концы которой параллельны и имеют S-образную форму, изготовленной из материала, проявляющегося эффект памяти формы при температуре +37^o +55^oС и с интервалом температур между прямым и обратным мартенситными превращениями (гистерезисом) 15^o 25^o. В рабочем состоянии после установки S-образные концы располагаются параллельно друг другу в сагиттальной плоскости, симметрично с обеих сторон от остистых отростков позвонков.The problem is solved due to the implementation of the device in the form of a wire loop, the ends of which are parallel and have an S-shape made of a material manifesting the shape memory effect at a temperature of +37 ^o +55 ^o С and with a temperature interval between direct and reverse martensitic transformations ( hysteresis) 15 ^o 25 ^o . In working condition after installation, the S-shaped ends are parallel to each other in the sagittal plane, symmetrically on both sides of the spinous processes of the vertebrae.

Изготовление устройства такой формы из материала с указанными характеристиками позволяет вправлять вывихи позвонков и устранять смещения их фрагментов, фиксировать поврежденный двигательный сегмент позвоночника (С I
С II) к двум другим cмежным позвонкам, используя принципиально иную систему установки с опорой не менее чем на 7 основных точек.The manufacture of a device of this form from a material with the specified characteristics allows you to correct dislocations of the vertebrae and eliminate the displacement of their fragments, to fix the damaged motor segment of the spine (C I
C II) to two other adjacent vertebrae, using a fundamentally different installation system with support of at least 7 major points.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где изображено устройство в рабочем состоянии, вид сбоку, на (фиг. 1) вид сзади (фиг. 2), а также два вида схемы установки сбоку (фиг. 3) и сзади (фиг. 4). The invention is illustrated by drawings, which shows the device in working condition, side view, in (Fig. 1) rear view (Fig. 2), as well as two types of installation diagrams on the side (Fig. 3) and rear (Fig. 4).

Устройство состоит из петли, концы которой представляют собой два S-образных элемента 1, расположенных симметрично и параллельно друг другу и соединенных между собой дугообразной перемычкой 2. Для изготовления устройства используются материалы, проявляющие эффект памяти формы при температурах +37^o +55^o и имеющие интервал температур между температурами прямого и обратного фазовых превращений (гистерезис) 15^o 25^o.The device consists of a loop, the ends of which are two S-shaped elements 1, located symmetrically and parallel to each other and interconnected by an arched jumper 2. For the manufacture of the device, materials are used that exhibit a shape memory effect at temperatures of +37 ^o +55 ^o and having the temperature range between the temperatures of the direct and reverse phase transformations (hysteresis) 15 ^o 25 ^o .

Применение при изготовлении устройства материала, проявляющего эффект памяти формы при температурах более +37^oС, делает возможным производить различные варианты деформирования устройства при его установке. Хирург не ограничен во времени, так как исключено самопроизвольное "срабатывание" по причине преждевременного восстановления формы устройством из-за низких температурных параметров.The use in the manufacture of a device of a material exhibiting a shape memory effect at temperatures above +37 ^° C makes it possible to produce various options for deforming the device when it is installed. The surgeon is not limited in time, since spontaneous “triggering” is excluded due to premature restoration of the shape by the device due to low temperature parameters.

Причем для перевода материала в низкотемпературное (мягкое) состояние не требуется специального охлаждения устройства, достаточно держать его при комнатной (+20^o +25^oС) температуре. Такой материал начинает проявлять эффект памяти формы и восстанавливать заданную ему ранее форму только при нагреве до температуры +37^oС. Увеличение температуры конца интервала проявления памяти формы более +55^oС нежелательно, поскольку может привести к ожогам тканей пациента.Moreover, to transfer the material to a low-temperature (soft) state, special cooling of the device is not required, it is enough to keep it at room temperature (+20 ^o +25 ^o C). Such a material begins to exhibit a shape memory effect and restore the previously set shape only when heated to a temperature of +37 ^o C. An increase in the temperature of the end of the interval of manifestation of a shape memory of more than +55 ^o C is undesirable, since it can lead to burns of the patient’s tissues.

В случае использования для устройства материала с более низкими значениями температур фазового перехода, например сплава ТН-10, ТН-IА, ТН-IК, возможно проявление материалом эффекта памяти формы в процессе установки, что помимо технических трудностей может привести к крайне нежелательным для исхода операции и для здоровья пациента последствиям. In the case of using a material with lower phase transition temperatures for the device, for example, ТН-10, ТН-IA, ТН-IК alloy, the material may manifest a shape memory effect during installation, which, in addition to technical difficulties, can lead to extremely undesirable outcomes of the operation and the health consequences of the patient.

Использование материала с малым гистерезисом (менее 15^o) может привести к тому, что устройство после зашивания раны при температуре +36^o +37^oС может находиться в двухфазном состоянии, что приведет к ухудшению его функциональных свойств. Увеличение гистерезиса более 25^o может привести к тому, что устройство не будет переходить в мягкое состояние при комнатной температуре.The use of material with a small hysteresis (less than 15 ^o ) can lead to the fact that the device after suturing a wound at a temperature of +36 ^o +37 ^o C can be in a two-phase state, which will lead to a deterioration in its functional properties. The increase in hysteresis of more than 25 ^o can lead to the fact that the device will not go into a soft state at room temperature.

Выполнение концов петли устройства в виде S-образных элементов, располагаемых параллельно друг другу и симметрично с обеих сторон от остистых отростков позвонков, направлено на обеспечение одновременной динамической фиксации трех позвонков, равномерного распределения сил и одинаковых перемещений правой и левой стороны поврежденного позвонка. Надежная фиксация и вправление вывихов обеспечивается конструкцией устройства и схемой его установки. The execution of the ends of the loop of the device in the form of S-shaped elements located parallel to each other and symmetrically on both sides of the spinous processes of the vertebrae, is aimed at providing simultaneous dynamic fixation of the three vertebrae, uniform distribution of forces and equal movements of the right and left sides of the damaged vertebra. Reliable fixation and reduction of dislocations is ensured by the design of the device and the scheme of its installation.

Предлагаемое устройство изготавливают из проволоки диаметром 2 3 мм из материалов, обладающих эффектом памяти формы, например сплавов на основе никелида титана, марок ТН-1, ТН-20 с незначительным избытком никеля. Придание устройству необходимой формы осуществляется при температуре +550^o +650^oС. Для обеспечения проявления эффекта памяти формы в интервале +37^o +55^oС и гистерезиса 15^o 25^o изделие подвергают термическим обработкам по известным режимам [3] Окончательная обработка проводится химическим травлением.The proposed device is made of wire with a diameter of 2 to 3 mm from materials having a shape memory effect, for example, alloys based on titanium nickelide, grades TN-1, TH-20 with a slight excess of nickel. Giving the device the desired shape is carried out at a temperature of +550 ^o +650 ^o C. To ensure the manifestation of the shape memory effect in the range +37 ^o +55 ^o C and hysteresis of 15 ^o 25 ^{o the} product is subjected to heat treatment according to known modes [3] Final processing is carried out by chemical etching.

Используется предлагаемое устройство следующим образом. The proposed device is used as follows.

Осуществляется обычный задний доступ к шейному отделу позвоночника. Устройство охлаждают до +20^oС и придают ему форму, удобную для установки. Обе S-образные части (концы петли) подводят под дужку С II позвонка, при этом они упираются снаружи в дужки С I и C III позвонков с обеих сторон остистых отростков, а самой петлей (перемычкой) устройство упирается на остистый отросток С III позвонка.Normal back access to the cervical spine is performed. The device is cooled to +20 ^o C and give it a shape convenient for installation. Both S-shaped parts (loop ends) are brought under the arch of the C II vertebra, while they abut outside the arches C I and C III of the vertebrae on both sides of the spinous processes, and the loop itself (jumper) of the device rests on the spinous process of the C III vertebra.

При прогреве устройства (например, подогретым стерильным физиологическим раствором) в интервале температур +37^o +55^oС оно восстанавливает первоначальную форму и верхние части правого и левого S-образных элементов одновременно перемещаются вперед, смещают С I позвонок, устраняют его вывих, смещая при этом зубовидный отросток С II позвонка, и фиксируют позвонки в нужном положении.When the device is heated (for example, with a sterile physiological saline solution) in the temperature range +37 ^o +55 ^o С, it restores its original shape and the upper parts of the right and left S-shaped elements simultaneously move forward, displace the C I vertebra, eliminate its dislocation, displacing when this tooth-like process from the II vertebra, and fix the vertebrae in the right position.

Применение предлагаемого устройства позволяет достичь надежной первичной послеоперационной стабильности и практически полностью восстановить функцию шейного отдела позвоночника, поскольку из движения исключается только один позвоночный сегмент С I С II. Устройство позволяет сократить продолжительность лечения, так при отсутствии неврологических нарушений пострадавший может приступить к работе уже через 3 месяца. The use of the proposed device allows to achieve reliable primary postoperative stability and almost completely restore the function of the cervical spine, since only one vertebral segment C I C II is excluded from the movement. The device allows to reduce the duration of treatment, so in the absence of neurological disorders, the victim can begin to work after 3 months.

Claims

1 Device for posterior fusion, including the working part, characterized in that the working part is made in the form of a wire loop, the ends of which are parallel to each other and have an S-shape, made of a material exhibiting the effect of thermomechanical shape memory at temperatures of 37 55 <198> С with an interval between direct and reverse transformation in the range of 15 25 <198> C.