RU2250760C2

RU2250760C2 - Transpedicular device for fixing the vertebral column

Info

Publication number: RU2250760C2
Application number: RU2003113254/14A
Authority: RU
Original assignee: Галикеев Марат Фаритович
Priority date: 2003-05-05
Filing date: 2003-05-05
Publication date: 2005-04-27

Abstract

FIELD: medical engineering.

SUBSTANCE: device has ball and socket joint casings having cylindrical and supporting parts, transpedicular screws having spherical heads, axial rods and transverse tie rods. Lower unseparable lips are available on external surfaces of supporting parts of ball-and-socket joints. The upper lips are separable and they are mounted on cylindrical parts of the casings. Cylindrical grooves which radii are equal to the axial rod radii are available on opposite surfaces of the upper separable and lower unseparable lips of the ball-and-socket joints. External thread is available in cylindrical parts of the casings with fastening nuts mounted thereon for fixing the separable lips. Locking members controlling angular displacements of spherical heads along transpedicular screw axes are manufactured as fixing screws having ring-shaped cutting edge on contact side to enable one to introduce them into internal threaded openings of the cylindrical parts. The axial rods are manufactured as pivot levers having rod part on one end and bushings on the other end arranged in perpendicular to each other. Locking member for controlling bushings rotation of pivot levers relative to each other is manufactured as radial teeth on plug plane and locking screws for positioning in bushing holes.

EFFECT: rigid fixation of injured vertebral column segment; small-sized fixing members; reduced risk of traumatic complications.

6 dwg

Description

Изобретение относится к медицине, а именно к травматологии, ортопедии и нейрохирургии, и предназначено для хирургического лечения повреждений и заболеваний позвоночника.The invention relates to medicine, namely to traumatology, orthopedics and neurosurgery, and is intended for the surgical treatment of injuries and diseases of the spine.

Известно устройство остеосинтеза позвоночника, содержащее транспедикулярные винты, фиксаторы осевых стержней и транспедикулярных винтов, осевые стержни и поперечные стяжки (патент РФ №2176907, 2001 г., А 61 В 17/56).A device for spinal osteosynthesis is known, which contains transpedicular screws, fixators of axial rods and transpedicular screws, axial rods and transverse screeds (RF patent No. 2176907, 2001, A 61 B 17/56).

Недостатком данного устройства является то, что угловая адаптация костного винта в фиксаторе имеет пошаговый характер, равный величине шага зубьев шлицевого соединения, что не всегда обеспечивает необходимое положение винта относительно фиксатора, затрудняя их фиксацию, требует дополнительного сгиба осевых стержней для совмещения шлицев. Кроме того, использование данной конструкции не позволяет дозированно проводить редукцию позвонков в аксиальной плоскости монтажа устройства, фиксаторы стержней и костных винтов имеют большие размеры, что затрудняет их установку у пациентов со сниженной массой тела.The disadvantage of this device is that the angular adaptation of the bone screw in the retainer has a step-by-step character, equal to the step size of the teeth of the splined joint, which does not always provide the necessary position of the screw relative to the retainer, making them difficult to fix, requires additional bending of the axial rods to align the splines. In addition, the use of this design does not allow metered reduction of the vertebrae in the axial plane of the device’s installation, the clamps of the rods and bone screws are large, which makes it difficult to install them in patients with reduced body weight.

Известен фиксатор позвоночника, состоящий из транспедикулярных винтов, фиксаторов стержня и винта, гаек с отламывающейся головкой, поперечных стяжек (транспедикулярный фиксатор “TENOR” фирмы Medtronic Sofamor Danek)[1].Known retainer of the spine, consisting of transpedicular screws, retainer rods and screws, nuts with a breakaway head, transverse ties (transpedicular retainer "TENOR" company Medtronic Sofamor Danek) [1].

Недостатком данного устройства являются низкие консольные свойства системы при осевой нагрузке, особенно выраженные при наличии одновременного ротационного компонента.The disadvantage of this device is the low cantilever properties of the system under axial load, especially pronounced in the presence of a simultaneous rotational component.

Наиболее близким к заявляемому является транспедикулярный фиксатор позвоночника, состоящий из корпусов шаровых шарниров с цилиндрическими и опорными частями, транспедикулярных винтов с шаровыми головками, осевых стержней, поперечных стяжек [заявка США № 2003/0004512].Closest to the claimed is a transpedicular spine retainer, consisting of bodies of spherical joints with cylindrical and supporting parts, transpedicular screws with spherical heads, axial rods, transverse ties [US application No. 2003/0004512].

Недостатком данного устройства является недостаточная жесткость фиксации шаровых головок транспедикулярных винтов в фиксаторах осевых стержней и винтов при максимальном затягивании фиксирующих винтов, что снижает консольные свойства устройства в целом при осевых нагрузках, особенно у больных с высокой массой тела. Кроме того, при двух и более уровневой установке конструкции в местах физиологических искривлений позвоночника или при сохранении деформации оперируемого отдела позвоночника требуется сгибание осевых штанг при их несимметричности с посадочными местами в фиксаторах осевых стержней и транспедикулярных винтов, сами узлы фиксации винтов и осевых стержней имеют достаточно большие размеры в аксиальной плоскости монтажа конструкции, что затрудняет их установку у больных со сниженной массой тела.The disadvantage of this device is the insufficient rigidity of fixing the ball heads of transpedicular screws in the clamps of the axial rods and screws with maximum tightening of the fixing screws, which reduces the cantilever properties of the device as a whole under axial loads, especially in patients with high body weight. In addition, with two or more level installation of the structure in places of physiological curvature of the spine or while maintaining the deformation of the operated spine, bending of the axial rods is required when they are asymmetric with the seats in the retainers of the axial rods and transpedicular screws, the fixation nodes of the screws and axial rods themselves are quite large dimensions in the axial plane of installation of the structure, which complicates their installation in patients with reduced body weight.

Целью настоящего изобретения является создание устройства, которое позволило бы обеспечить жесткую, стабильную фиксацию поврежденного сегмента позвоночника с минимальным использованием сгиба осевых стержней при установке их в фиксаторах транспедикулярных винтов и осевых стержней, имело при этом небольшие размеры фиксирующих узлов в аксиальной плоскости монтажа конструкции.The aim of the present invention is to provide a device that would allow for rigid, stable fixation of the damaged segment of the spine with minimal use of bending of the axial rods when installing them in the retainers of the transpedicular screws and axial rods, while having small dimensions of the fixing nodes in the axial plane of the mounting structure.

Поставленная цель достигается тем, что в транспедикулярном фиксаторе позвоночника состоящем из корпусов шаровых шарниров с цилиндрическими и опорными частями, транспедикулярных винтов с шаровыми головками, осевых стержней, поперечных стяжек, согласно изобретению в опорных частях корпусов шаровых шарниров на наружной поверхности выполнены нижние неразъемные губки, верхние губки выполнены разъемными и устанавливаются на цилиндрические части корпусов, причем на обращенных друг к другу поверхностях нижних неразъемных и верхних разъемных губок корпусов шаровых шарниров выполнены цилиндрические канавки с радиусами, равными радиусам осевых стержней, в цилиндрических частях корпусов выполнена наружная резьба с устанавливаемыми на них крепежными гайками для фиксации разъемных губок, стопоры углового смещения шаровых головок по оси транспедикулярных винтов выполнены в виде фиксирующих винтов с кольцевой режущей кромкой на стороне контакта для установки во внутренние резьбовые отверстия цилиндрических частей, а осевые стержни выполнены в виде поворотных рычагов с расположенными перпендикулярно друг другу стержневой частью на одном конце и втулкой на другом, причем стопор поворота втулок поворотных рычагов относительно друг друга выполнен в виде радиальных зубьев на плоскости разъема и стопорных винтов для размещения в отверстиях втулок.This goal is achieved by the fact that in the transpedicular retainer of the spine consisting of bodies of spherical joints with cylindrical and supporting parts, transpedicular screws with spherical heads, axial rods, transverse couplers, according to the invention, in the supporting parts of the bodies of spherical joints on the outer surface there are lower one-piece jaws, upper the jaws are detachable and are installed on the cylindrical parts of the housings, moreover, on the surfaces of the lower one-piece and upper connectors facing each other of the sponges of the housings of the ball joints are made of cylindrical grooves with radii equal to the radii of the axial rods, in the cylindrical parts of the housings there is an external thread with fixing nuts installed on them for fixing the detachable jaws, the stoppers for the angular displacement of the ball heads along the axis of the transpedicular screws are made in the form of fixing screws with an annular cutting edge on the contact side for installation in the internal threaded holes of the cylindrical parts, and the axial rods are made in the form of rotary levers with races perpendicular to each other with a rod part at one end and a sleeve at the other, the stopper for turning the sleeves of the pivoting arms relative to each other is made in the form of radial teeth on the plane of the connector and locking screws for placement in the holes of the sleeves.

На фиг.1- показан общий вид устройства; на фиг.2 - вид устройства сбоку; на фиг.3 - вид устройства сзади; на фиг.4 - сечение А-А транспедикулярного фиксатора на фиг.2; на фиг.5 - фиксирующий винт, вид сбоку; на фиг.6 - осевые стержни с поворотными рычагами, вид сбоку.Figure 1 - shows a General view of the device; figure 2 is a side view of the device; figure 3 is a rear view of the device; figure 4 is a section aa of the transpedicular fixator in figure 2; figure 5 - fixing screw, side view; figure 6 - axial rods with pivoting levers, side view.

Транспедикулярный фиксатор позвоночника состоит из корпусов шаровых шарниров 1 с цилиндрическими 2 и опорными 3 частями, транспедикулярных винтов 4 с шаровыми головками 5, осевых стержней 6, поперечных стяжек 7. В опорных частях 3 корпусов шаровых шарниров 1 выполнены нижние неразъемные губки 8, верхние разъемные губки 9 устанавливаются на наружной резьбе 10 цилиндрических частей 2 корпусов 1 и фиксируются крепежными гайками 11. На нижних неразъемных 8 и верхних разъемных 9 губках корпусов шаровых шарниров 1 выполнены цилиндрические канавки 12 с радиусами, равными радиусам осевых стержней 6. Стопоры углового смещения шаровых головок 5 по оси транспедикулярных винтов 4 выполнены в виде фиксирующих винтов 13 с кольцевой режущей кромкой 14 на стороне контакта для установки во внутренние резьбовые отверстия 15 цилиндрических частей 2. Осевые стержни 6 выполнены в виде поворотных рычагов с расположенными перпендикулярно друг другу стержневой частью 16 на одном конце и втулкой 17 на другом. Стопор поворота втулок поворотных рычагов относительно друг друга выполнен в виде радиальных зубьев 18 на плоскости разъема и стопорных винтов 19 для размещения в отверстиях 20 втулок 17.The transpedicular retainer of the spine consists of bodies of spherical joints 1 with cylindrical 2 and supporting 3 parts, transpedicular screws 4 with spherical heads 5, axial rods 6, transverse couplers 7. In the supporting parts 3 of the bodies of the spherical joints 1 are made lower one-piece jaws 8, upper detachable lips 9 are installed on the external thread 10 of the cylindrical parts 2 of the housings 1 and are fixed with fixing nuts 11. On the lower one-piece 8 and upper detachable 9 jaws of the bodies of the ball joints 1, cylindrical grooves 12 with p the diameters equal to the radii of the axial rods 6. The stoppers for the angular displacement of the ball heads 5 along the axis of the transpedicular screws 4 are made in the form of fixing screws 13 with an annular cutting edge 14 on the contact side for installation in the cylindrical parts 2 of the threaded holes 15. Axial rods 6 are made in the form pivoting levers with the rod portion 16 perpendicular to each other at one end and a sleeve 17 at the other. The rotation stopper of the bushings of the pivoting arms relative to each other is made in the form of radial teeth 18 on the plane of the connector and the locking screws 19 for placement in the holes 20 of the bushings 17.

Предлагаемое устройство используется следующим образом. Открытым путем под наркозом скелетируются дужки и суставные отростки выше и ниже от пораженного позвонка. Если есть необходимость проводится ламинэктомия с ревизией дурального мешка, спинного мозга и корешков на уровне пораженного позвонка. В зависимости от клинической ситуации фиксируют между собой один, два или более позвонков выше и ниже от поврежденного. Введение транспедикулярных винтов 4 через корни дуг в тела позвонков осуществляют с помощью ЭОПа (электронно-оптический преобразователь) в стандартных точках с использованием предварительного расчета траектории введения винтов по данным магнитно-резонансной или рентгеновской компьютерной томографии с формированием каналов с помощью направляющего устройства, сверла, метчика. Перед вкручиванием в сформированные резьбовые каналы транспедикулярные винты 4 с шаровыми головками 5 вводятся в цилиндрические 2 и опорные части 3 корпусов шаровых шарниров 1 и в таком установочном положении транспедикулярные винты 4 попарно ввинчиваются в тела позвонков через корни дуг выше и ниже от поврежденного позвонка до шаровых головок 5, находящихся в опорных частях 3 корпусов шаровых шарниров 1. В цилиндрические канавки 12 нижних неразъемных губок 8 в опорных частях 3 корпусов шаровых шарниров 1 укладываются осевые стержни 6. В случае одноуровневой фиксации используются цилиндрические осевые стержни без поворотных рычагов. В случае двух и более уровневой фиксации используются осевые стержни 6 с поворотными рычагами, при этом втулки 17 поворотных рычагов располагают на уровне пораженного позвонка. Адаптируют стержневые части 16 поворотных рычагов к цилиндрическим канавкам 12 нижних неразъемных губок 8, при этом радиусы цилиндрических канавок и стержневых частей 16 поворотных рычагов совпадают. Устанавливают на цлиндрические части 2 корпусов шаровых шарниров 1 с наружной резьбой 10 верхние разъемные губки 9. Адаптируют соосно цилиндрические канавки 12 и стержневые части 16 осевых стержней 6 и в положении нежесткой фиксации прижимают их друг к другу крепежными гайками 11. Фиксирующие винты 13 вводятся во внутренние резьбовые отверстия 15 в цилиндрических частях 2 корпусов шаровых шарниров 1 до соприкосновения кольцевых режущих кромок 14 с шаровыми головками 5 без окончательного закручивания. Отверстия 20 втулок 17 поворотных рычагов совмещают по оси и закрепляют в положении временной фиксации стопорными винтами 19. По завершении временной фиксации всех транспедикулярных винтов 4 и втулок 17 поворотных рычагов осевых стержней 6 проводят окончательное закручивание фиксирующих винтов 13 с кольцевой режущей кромкой 14 во внутренних резьбовых отверстиях 15 цилиндрических частей 2 корпусов шаровых шарниров 1 с окончательной жесткой фиксацией шаровых головок 5 в опорных частях 3 корпусов шаровых шарниров 1 под заданным углом. Далее проводится компрессия, дистракция, редукция или угловая коррекция разных сегментов позвоночной конструкции относительно друг друга с помощью репонирующего устройства. Удерживая репонирующим устройством выбранную степень коррекции оперируемого отдела позвоночника, затягивают стопорные винты 19 в отверстиях 20 втулок 17 поворотных рычагов, при этом радиальные зубья 18 втулок 17 поворотных рычагов по плоскости разъема жестко сцепляются друг с другом под заданным углом, определяемым хирургом. Для придания дополнительной жесткости установленной конструкции накладывают две поперечные стяжки 7. Убедившись в прочности и стабильности фиксации устройством оперированого отдела позвоночника, ушивают операционную рану.The proposed device is used as follows. In an open way, under anesthesia, the arches and articular processes are skeletonized above and below the affected vertebra. If necessary, a laminectomy is performed with a revision of the dural sac, spinal cord and roots at the level of the affected vertebra. Depending on the clinical situation, one, two or more vertebrae are fixed between themselves above and below the damaged one. The introduction of transpedicular screws 4 through the roots of the arches into the vertebral bodies is carried out using an image intensifier tube (electron-optical transducer) at standard points using preliminary calculation of the screw insertion path according to magnetic resonance or X-ray computed tomography with channel formation using a guiding device, drill, tap . Before screwing into the formed threaded channels, transpedicular screws 4 with spherical heads 5 are inserted into the cylindrical 2 and supporting parts 3 of the body of the ball joints 1 and in this installation position, the pedicular screws 4 are screwed in pairs into the vertebral bodies through the roots of the arches above and below from the damaged vertebra to the ball heads 5 located in the supporting parts 3 of the ball joints 1. In the cylindrical grooves 12 of the lower one-piece jaws 8 in the supporting parts 3 of the bodies of the ball joints 1 axial rods are laid 6. In case single-level locking is used cylindrical pivots without the swivel arms. In the case of two or more level fixations, axial rods 6 with rotary levers are used, while the sleeves 17 of the rotary levers are located at the level of the affected vertebra. Adapt the rod parts 16 of the rotary levers to the cylindrical grooves 12 of the lower one-piece jaws 8, while the radii of the cylindrical grooves and the rod parts 16 of the rotary levers coincide. The upper detachable jaws 9 are mounted on the cylindrical parts 2 of the hinge joints 1 with an external thread 10. The cylindrical grooves 12 and the rod parts 16 of the axial rods 6 are aligned coaxially and are pressed against each other by fixing nuts 11. The fixing screws 13 are inserted into the internal threaded holes 15 in the cylindrical parts 2 of the bodies of the ball joints 1 until the annular cutting edges 14 come into contact with the ball heads 5 without final twisting. The holes 20 of the sleeves 17 of the rotary levers are aligned along the axis and secured in the temporary fixation position by the locking screws 19. After completing the temporary fixation of all transpedicular screws 4 and the sleeves 17 of the rotary levers of the axial rods 6, the fixing screws 13 are finally twisted with the annular cutting edge 14 in the internal threaded holes 15 cylindrical parts 2 of the bodies of the ball joints 1 with the final rigid fixation of the ball heads 5 in the supporting parts 3 of the bodies of the ball joints 1 at a given angle. Next, compression, distraction, reduction or angular correction of different segments of the vertebral structure relative to each other is carried out using a reponent device. Holding the selected degree of correction of the operated spine section with the reponent device, tighten the locking screws 19 in the holes 20 of the slewing arm bushings 17, while the radial teeth 18 of the turning arm bushings 17 on the connector plane are rigidly engaged with each other at a predetermined angle determined by the surgeon. To give additional rigidity to the installed structure, two transverse screeds are applied 7. After confirming the strength and stability of the fixation by the device of the operated spine, the surgical wound is sutured.

Применение предлагаемого устройства позволит:The application of the proposed device will allow:

- обеспечить жесткую, стабильную фиксацию поврежденного сегмента позвоночника с применением фиксирующих узлов небольших размеров, использование которых предотвращает избыточную травматизацию паравертебральных мышц, облегчает установку фиксатора у больных со сниженной массой тела,- to provide rigid, stable fixation of the damaged segment of the spine with the use of fixing nodes of small sizes, the use of which prevents excessive trauma to the paravertebral muscles, facilitates the installation of a fixator in patients with reduced body weight,

- минимально использовать сгиб осевых стержней при их установке в фиксаторах транспедикулярных винтов и осевых стержней.- minimally use the bending of the axial rods when installing them in the retainers of the transpedicular screws and axial rods.

Claims

A transpedicular spine retainer, consisting of ball joints housings with cylindrical and supporting parts, transpedicular screws with ball heads, axial rods, transverse couplers, characterized in that the lower integral lips are made in the supporting parts of the ball joints on the outer surface, the upper lips are made detachable and are installed on the cylindrical parts of the housings, and on the surfaces of the lower one-piece and upper detachable jaws of the bodies of the ball joints, facing each other cylindrical grooves with radii equal to the radii of the axial rods are not used; in the cylindrical parts of the housings, an external thread is made with fixing nuts installed on them for fixing the detachable jaws; the angular displacement stoppers of the ball heads along the axis of the transpedicular screws are made in the form of fixing screws with an annular cutting edge on the contact side for installation in the internal threaded holes of the cylindrical parts, and the axial rods are made in the form of pivoting levers with perpendicular to each other rzhnevoy part at one end and at the other sleeve, wherein the detent pivot arm sleeves relative to each other is in the form of radial teeth on the plane of the connector and locking screws for placement in sleeves holes.