RU2238702C2

RU2238702C2 - Intervertebral disk endoprosthesis

Info

Publication number: RU2238702C2
Application number: RU2001124789/14A
Authority: RU
Inventors: Е.А. Давыдов (RU); Е.А. Давыдов; Д.Н. Монашенко (RU); Д.Н. Монашенко; О.П. Шаболдо (RU); О.П. Шаболдо; А.В. Омельченко (RU); А.В. Омельченко
Original assignee: Российский научно-исследовательский нейрохирургический институт им. проф. А.Л.Поленова
Priority date: 2001-09-07
Filing date: 2001-09-07
Publication date: 2004-10-27

Abstract

FIELD: medical engineering.

SUBSTANCE: prosthesis is manufactured from material possessing shape memory property as wire structure having ring-shaped member and fastening members. The fastening members have hooks having sharp pedicles oppositely curved to meet each other. The ring-shaped member is unclosed ring arranged in space between the hooks in the plane running in perpendicular to hooks plane.

EFFECT: reliable self-fastening on vertebral column; stability in fixing vertebrae; prevented dislocations of any kind and direction.

3 cl, 7 dwg

Description

Изобретение относится к медицине, а именно к нейрохирургии и травматологии, и может быть использовано при операциях на позвоночнике, связанных с удалением межпозвонкового диска.The invention relates to medicine, namely to neurosurgery and traumatology, and can be used for operations on the spine associated with the removal of the intervertebral disc.

Известен эндопротез межпозвонкового диска, выполненный из листового материала с памятью формы в виде шести- или восьмиконечной звезды (Патент РФ №2076656, А 61 В 17/70, А 61 F 2/44, 1997, Бюл. №10). Соседние вершины звезды изогнуты в противоположные стороны, перпендикулярно плоскости звезды. Недостатки аналога:Known endoprosthesis of the intervertebral disc made of sheet material with shape memory in the form of a six- or eight-pointed star (RF Patent No. 2076656, A 61 B 17/70, A 61 F 2/44, 1997, Bull. No. 10). The neighboring peaks of the star are bent in opposite directions, perpendicular to the plane of the star. The disadvantages of the analogue:

1) он достаточно трудоемок в изготовлении;1) it is quite laborious to manufacture;

2) при изгибании вершин звезды с малыми радиусами кривизны возможно образование трещин и даже разрушение материала;2) when bending the vertices of a star with small radii of curvature, cracking and even destruction of the material are possible;

3) эндопротез, выполненный из листа, достаточно массивен, поэтому требует либо существенного перегрева, либо длительного нагревания для проявления им эффекта памяти формы, что усложняет процедуру его установки.3) an endoprosthesis made of a sheet is quite massive, therefore, it requires either significant overheating or prolonged heating for it to manifest a shape memory effect, which complicates the procedure for its installation.

В качестве прототипа выбран эндопротез межпозвонкового диска (Патент РФ №2078551, А 61 F 2/44, 1997, Бюл. №13), как наиболее близкий по технической сущности к предлагаемому изобретению. Данный эндопротез, выполненный из проволочного материала, проявляющего эффект памяти формы в интервале температур 30-45°С, состоит из кольцевидного рабочего элемента в виде одновитковой спирали и двух фиксирующих заостренных на концах ножек, направленных в противоположные стороны вдоль прямой, параллельной оси спирали.As a prototype, an endoprosthesis of the intervertebral disc was selected (RF Patent No. 2078551, A 61 F 2/44, 1997, Bull. No. 13), as the closest in technical essence to the proposed invention. This endoprosthesis made of wire material exhibiting a shape memory effect in the temperature range of 30-45 ° C consists of a ring-shaped working element in the form of a single-turn spiral and two fixing legs pointed at the ends directed in opposite directions along a straight line parallel to the axis of the spiral.

Недостатки прототипаThe disadvantages of the prototype

1. Он не предотвращает от ротационных смещений позвонков, что требует использования дополнительных металлоконструкций, например скоб из материала с памятью формы.1. It does not prevent rotational displacements of the vertebrae, which requires the use of additional metal structures, such as staples made of material with shape memory.

2. Несимметричность эндопротеза относительно вертикальной оси (ножек) создает крутящий момент и может провоцировать в отдаленные сроки либо поворот позвонков, либо выворачивание эндопротеза.2. The asymmetry of the endoprosthesis relative to the vertical axis (legs) creates a torque and can provoke in the long term either a turn of the vertebrae or an inversion of the endoprosthesis.

3. Конструкция эндопротеза требует для его установки подготовки отверстий под ножки в телах смежных позвонков со стороны межпозвонкового пространства.3. The design of the endoprosthesis requires for its installation the preparation of openings for the legs in the bodies of adjacent vertebrae from the side of the intervertebral space.

Задачей изобретения является создание эндопротеза межпозвонкового диска, обеспечивающего надежную стабильную фиксацию позвонков, предотвращающую их смещение любых видов в любых направлениях, надежную самофиксацию эндопротеза на позвоночнике, упрощающего процедуру его установки, а также наиболее полное восстановление анатомического строения позвоночника и его функциональной способности в ранние сроки.The objective of the invention is the creation of an endoprosthesis of the intervertebral disc, providing reliable stable fixation of the vertebrae, preventing their displacement of any kind in any direction, reliable self-fixation of the endoprosthesis on the spine, simplifying the procedure for its installation, as well as the most complete restoration of the anatomical structure of the spine and its functional ability in the early stages.

Поставленная задача достигается тем, что в известном эндопротезе межпозвонкового диска, выполненном из материала с памятью формы в виде проволочной конструкции, включающем в себя кольцевидный и фиксирующие элементы, особенность заключается в том, что фиксирующие элементы выполнены в виде расположенных в одной плоскости двух крючьев с заостренными на концах ножками, изогнутыми навстречу друг другу, а кольцевидный элемент, выполненный в виде разомкнутого кольца, расположен в пространстве между крючьями в плоскости, перпендикулярной плоскости крючьев. Причем на кольце располагается цилиндрическая спираль, выполненная, в частности, из материала с памятью формы.The problem is achieved in that in the known endoprosthesis of the intervertebral disc made of a material with shape memory in the form of a wire structure, including ring-shaped and fixing elements, the feature is that the fixing elements are made in the form of two hooks with pointed points at the ends with legs curved towards each other, and an annular element made in the form of an open ring is located in the space between the hooks in a plane perpendicular to the plane bones of hooks. Moreover, a cylindrical spiral is located on the ring, made, in particular, of a material with shape memory.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1, 2, 3 изображен эндопротез в рабочем состоянии в трех видах; на фиг.4, 5 - эндопротез со спиралью на кольце; на фиг.6 - эндопротез после деформации в охлажденном состоянии со спиралью на кольце; на фиг.7 - схема установки эндопротеза на позвоночнике.The invention is illustrated by drawings, where figure 1, 2, 3 shows an endoprosthesis in working condition in three forms; figure 4, 5 - endoprosthesis with a spiral on the ring; figure 6 - endoprosthesis after deformation in a cooled state with a spiral on the ring; 7 is a diagram of the installation of an endoprosthesis on the spine.

Эндопротез выполнен из материала с памятью формы в виде проволочной металлоконструкции, состоящей из двух фиксирующих крючьев 1 с заостренными на концах ножками 2, изогнутыми навстречу друг другу, кольцевидного элемента в виде разомкнутого кольца 3, расположенного в пространстве между крючьями в плоскости, перпендикулярной плоскости крючьев. Кольцевидный элемент 3 может быть снабжен цилиндрической спиралью 4, в частности, выполненной из материала с памятью формы. Для изготовления эндопротеза применяются материалы, проявляющие эффект памяти формы при температурах, близких к температурам человеческого тела, что упрощает его установку и обеспечивает самофиксацию на позвоночнике.The endoprosthesis is made of a material with a shape memory in the form of a metal wire structure, consisting of two fixing hooks 1 with legs 2 pointed at the ends, curved towards each other, an annular element in the form of an open ring 3 located in the space between the hooks in a plane perpendicular to the plane of the hooks. The annular element 3 may be provided with a cylindrical spiral 4, in particular, made of a material with shape memory. For the manufacture of an endoprosthesis, materials are used that exhibit a shape memory effect at temperatures close to the temperatures of the human body, which simplifies its installation and ensures self-fixation on the spine.

Предлагаемое устройство используется следующим образом. Эндопротез своим кольцевидным элементом 3 устанавливают в межпозвонковое пространство, а крючьями 1 фиксируют за выше- и нижележащие позвонки путем внедрения в них заостренных изогнутых ножек 2. Кольцевидный элемент обеспечивает дистракцию позвонков и, тем самым, восстанавливает анатомическое строение, а крючья за счет внедрения ножек и эффекта памяти формы обеспечивают надежную самофиксацию эндопротеза, предотвращают позвонки от смещения любого вида и направлений. Подобное размещение эндопротеза на позвоночнике обеспечивается благодаря расположению кольцевидного элемента в пространстве между крючьями в плоскости, перпендикулярной плоскости крючьев. При большой толщине межпозвонкового диска для заполнения пространства между телами позвонков используют винтовую цилиндрическую спираль 4, расположенную на кольцевидном элементе 3. Она может быть изготовлена, в том числе и из материала с памятью формы, что облегчит установку эндопротеза.The proposed device is used as follows. The endoprosthesis with its ring-shaped element 3 is installed in the intervertebral space, and the hooks 1 are fixed for the upper and lower vertebrae by introducing pointed curved legs 2. The ring-shaped element provides distraction of the vertebrae and, thereby, restores the anatomical structure, and the hooks due to the introduction of the legs and shape memory effects provide reliable self-fixation of the endoprosthesis, prevent vertebrae from shifting any kind and directions. Such placement of the endoprosthesis on the spine is ensured by the location of the annular element in the space between the hooks in a plane perpendicular to the plane of the hooks. With a large thickness of the intervertebral disc, a helical cylindrical spiral 4 located on the annular element 3 is used to fill the space between the vertebral bodies. It can be made, including from a material with shape memory, which will facilitate the installation of the endoprosthesis.

Благодаря симметричности эндопротеза относительно плоскости крючьев (вертикальной оси), исключается поворот позвонков и выворачивание эндопротеза. Конструкция эндопротеза предусматривает подготовку отверстий для его установки с внешней (передней) стороны позвонков, что существенно упрощает проведение операции.Due to the symmetry of the endoprosthesis relative to the plane of the hooks (vertical axis), the rotation of the vertebrae and the inversion of the endoprosthesis are excluded. The design of the endoprosthesis involves the preparation of holes for its installation on the external (front) side of the vertebrae, which greatly simplifies the operation.

Предлагаемый эндопротез изготавливают из проволоки диаметром 2-3 мм из материалов, обладающих памятью формы при температуре, близкой к температуре человеческого тела, т.е. в интервале 30-40°С. Такими материалами являются сплавы на основе никелида титана типа ТН-1; ТН-10; ТН-20. Спираль изготавливают из проволоки диаметром 0,8-1,2 мм из титана или его сплавов, либо из никелида титана, обладающего памятью формы в указанном ранее температурном диапазоне.The proposed endoprosthesis is made of a wire with a diameter of 2-3 mm from materials having a shape memory at a temperature close to the temperature of the human body, i.e. in the range of 30-40 ° C. Such materials are alloys based on titanium nickelide type TN-1; TH-10; TH-20. The spiral is made of wire with a diameter of 0.8-1.2 mm from titanium or its alloys, or from titanium nickelide having a shape memory in the previously indicated temperature range.

Перед установкой устройство охлаждают физиологическим раствором до температуры 5-10°С и деформируют. А именно, разгибают крючья и сплющивают спираль, в случае ее изготовления из материала с памятью формы. При этом вертикальный размер кольцевидного элемента со спиралью уменьшается, что облегчает установку его в межпозвонковое пространство. Фиксирующие ножки крючьев легко внедряются в подготовленные отверстия. При прогреве устройства (произвольном или принудительном от теплого физиологического раствора) крючья изгибаются до прежних значений углов наклона, при этом ножки заклиниваются в отверстиях и происходит надежная самофиксация эндопротеза в телах позвонков. Спираль при этом также принимает прежний вид, т.е. цилиндрическую форму. Витки спирали при этом упираются в смежные поверхности позвонков.Before installation, the device is cooled with physiological saline to a temperature of 5-10 ° C and deformed. Namely, the hooks are unbent and flattened in a spiral, in the case of its manufacture from a material with shape memory. In this case, the vertical size of the annular element with a spiral decreases, which facilitates its installation in the intervertebral space. The locking legs of the hooks are easily inserted into the prepared holes. When the device is warming up (voluntary or forced from a warm saline solution), the hooks bend to the previous values of the angle of inclination, while the legs are jammed in the holes and there is a reliable self-fixation of the endoprosthesis in the vertebral bodies. The spiral also takes its former form, i.e. cylindrical shape. The turns of the spiral in this case abut against adjacent surfaces of the vertebrae.

Таким образом, применение заявляемого эндопротеза межпозвонкового диска обеспечивает надежную стабильную фиксацию позвонков, предотвращающую их смещение любых видов в любых направлениях, надежную самофиксацию эндопротеза на позвоночнике, упрощающего процедуру его установки, а также наиболее полное восстановление анатомического строения позвоночника и его функциональной способности в ранние сроки.Thus, the use of the inventive endoprosthesis of the intervertebral disc provides reliable stable fixation of the vertebrae, preventing their displacement of any kind in any direction, reliable self-fixation of the endoprosthesis on the spine, simplifying the procedure for its installation, as well as the most complete restoration of the anatomical structure of the spine and its functional ability in the early stages.

Claims

1. An endoprosthesis of the intervertebral disc made of a material with a shape memory in the form of a wire structure, including ring-shaped and fixing elements, characterized in that the fixing elements are made in the form of hooks located on the same plane with legs pointed at the ends, curved towards each other, and the annular element is made in the form of an open ring, located in the space between the hooks in a plane perpendicular to the plane of the hooks.

2. The endoprosthesis of the intervertebral disc according to claim 1, characterized in that a cylindrical spiral is located on the ring.

3. The endoprosthesis of the intervertebral disc according to claim 2, characterized in that the spiral is made of material with shape memory.