RU2790470C2

RU2790470C2 - Medical press for creation of skull bone implants

Info

Publication number: RU2790470C2
Application number: RU2021119612A
Authority: RU
Inventors: Андрей Владимирович Морозов; Евгений Александрович Журбин; Даниил Юрьевич Цилуйко; Евгений Сергеевич Голубев; Роман Сергеевич Ершов; Елена Сергеевна Щелканова; Илья Владимирович Маркин
Original assignee: Федеральное государственное автономное учреждение "Военный инновационный технополис "ЭРА"
Filing date: 2021-07-05
Publication date: 2023-02-21

Abstract

FIELD: medical equipment.

SUBSTANCE: device for the manufacture of implants used in cranioplasty includes an individual mold, a platform, a stopper beam, angular racks, upper and lower angular supports of a matrix, parallel rails, and a pressing screw. The pressing screw is installed in a thread hole of the stopper beam with the possibility of compression of the individual mold to obtain an implant. The individual mold includes upper and lower replaceable matrices made on 3D printer. The stopper beam is located in an upper part of the device. At ends of the stopper beam, rectangular grooves are made for its fixation on parallel rails. Parallel rails are installed in angular racks. Angular racks are fixed at angles of the platform, lower angular supports of the matrix are placed on the platform, and guide rails for upper angular supports of the matrix are installed in lower angular supports.

EFFECT: increase in the accuracy of the finished model.

1 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к области краниопластики и челюстно-лицевой хирургии и предназначено для использования в хирургических центрах, специализированных на операциях по восстановлению дефектов черепа.The invention relates to the field of cranioplasty and maxillofacial surgery and is intended for use in surgical centers specialized in operations to restore skull defects.

Известен способ изготовления имплантата для замещения дефектов костей черепа с применением титановой сетки (В. Elephterios, N. Dobrin и соавт.Titanium meshcranioplasty for patients with large cranial defects - technical notes. - Romanian Neurosurgery Journal (2010) XVII 4: 456-460). Имплантат изготавливается из титановой сетки, имеющей стандартный размер 120×120 мм. Моделирование сетчатого имплантата происходит по месту дефекта во время операции. Для этого хирург вырезает необходимый по площади фрагмент изделия и моделирует его кривизну вручную с приложением минимальных усилий. Такой способ имеет ряд недостатков. Хирург не всегда может сформировать имплантат нужной конфигурации, поскольку во время оперативного вмешательства он видит лишь ограниченный участок черепа больного в области хирургического доступа и не всегда может иметь правильное представление о необходимой кривизне имплантата. Стандартный размер сетки 120×120 мм не позволяет использовать ее для закрытия гигантских дефектов, превышающих указанный размер. Пластичность сетки, позволяющая моделировать ее вручную с приложением минимальных усилий, свидетельствует о низкой защитной способности имплантата в случаях повторных травм головы. Само моделирование имплантата в период вмешательства увеличивает продолжительность операции.A known method of manufacturing an implant to replace defects in the skull bones using a titanium mesh (V. Elephterios, N. Dobrin et al. Titanium meshcranioplasty for patients with large cranial defects - technical notes. - Romanian Neurosurgery Journal (2010) XVII 4: 456-460) . The implant is made of a titanium mesh having a standard size of 120×120 mm. Modeling of the mesh implant occurs at the site of the defect during the operation. To do this, the surgeon cuts out a fragment of the product of the required area and models its curvature manually with minimal effort. This method has a number of disadvantages. The surgeon is not always able to form an implant of the desired configuration, since during surgery he sees only a limited area of the patient's skull in the area of surgical access and may not always have a correct idea of the necessary curvature of the implant. The standard mesh size of 120×120 mm does not allow it to be used to cover giant defects larger than the specified size. The plasticity of the mesh, which allows it to be modeled manually with minimal effort, indicates a low protective ability of the implant in cases of repeated head injuries. The very modeling of the implant during the intervention period increases the duration of the operation.

Известна пресс-форма состоящая из промежуточной гильзы для удержания матрицы в заневоленном состоянии (патент РФ на изобретение №2085337, заявка №95100440/02, 11.01.1995.), в промежуточной гильзе выполнены стыкующие пазы, стопорный элемент выполнен в виде штанги, нижняя плоскость которой выполнена с уклоном с возможностью осевого перемещения, нижняя плоскость паза промежуточной гильзы выполнена с уклоном, совпадающим с уклоном нижней плоскости штанги, при этом нижняя плоскость штанги имеет возможность контакта с нижней плоскостью паза промежуточной гильзы, а верхняя плоскость штанги имеет контакт с направляющими.A known mold consists of an intermediate sleeve for holding the matrix in a captive state (RF patent for invention No. 2085337, application No. 95100440/02, 11.01.1995.), in the intermediate sleeve, connecting grooves are made, the locking element is made in the form of a rod, the lower plane which is made with a slope with the possibility of axial movement, the lower plane of the groove of the intermediate sleeve is made with a slope coinciding with the slope of the lower plane of the rod, while the lower plane of the rod has the possibility of contact with the lower plane of the groove of the intermediate sleeve, and the upper plane of the rod has contact with the guides.

Недостатками данного устройства являются трудность выталкивания изделия после прессования, сложность засыпки наполнителя, невозможность использования биологически совместимых материалов в составе пресс формы, низкая биологическая совместимость материала пресс-формы, сложность конструкции, невозможность использования в клинической практике.The disadvantages of this device are the difficulty of ejecting the product after pressing, the difficulty of filling the filler, the impossibility of using biocompatible materials in the mold, the low biocompatibility of the mold material, the complexity of the design, and the inability to use in clinical practice.

Известна пресс-форма состоящая из матрицы в виде корпуса с центральным отверстием (патент РФ на изобретение №1533118, заявка №4408702/02, 11.04.1988), обоймы с конической внутренней полостью. В обойме размещен упругий кольцевой элемент, наружная поверхность которого выполнена с прогибом. Верхний и нижний пуансоны выполнены в виде центрального стержня. В крышке размещен амортизатор, контактирующий с обоймой. При распрессовке после снятия давления освобожденные от внешних сил кольцо и обойма за счет внутренних сил упругости возвращаются в исходное положение и тем самым освобождают сферическое изделие для извлечения его из матрицы.Known mold consisting of a matrix in the form of a body with a central hole (RF patent for invention No. 1533118, application No. 4408702/02, 11.04.1988), clips with a conical inner cavity. The holder contains an elastic ring element, the outer surface of which is made with a deflection. The upper and lower punches are made in the form of a central rod. The cover contains a shock absorber in contact with the clip. When pressing out after pressure is removed, the ring and clip released from external forces due to internal elastic forces return to their original position and thereby release the spherical product to remove it from the matrix.

Недостатками данного устройства являются трудность выталкивания изделия после прессования, сложность засыпки наполнителя, невозможность использования биологически совместимых материалов в составе пресс формы, низкая биологическая совместимость материала пресс-формы, сложность конструкции, невозможность использования в клинической практике, невозможность прессования нетканого титанового материала со сквозной пористостью.The disadvantages of this device are the difficulty of ejecting the product after pressing, the difficulty of filling the filler, the impossibility of using biocompatible materials in the composition of the mold, the low biocompatibility of the mold material, the complexity of the design, the impossibility of using in clinical practice, the impossibility of pressing a non-woven titanium material with through porosity.

Известна пресс-форма состоящая из цилиндрической матрицы, двух пуансонов с центральным каналом, цилиндрического стержня (патент РФ на изобретение №2477666, заявка №2011103372/02, 31.01.2011).Known mold consisting of a cylindrical matrix, two punches with a central channel, a cylindrical rod (RF patent for invention No. 2477666, application No. 2011103372/02, 31.01.2011).

Недостатками данного устройства являются трудность выталкивания изделия после прессования, сложность засыпки наполнителя, невозможность использования биологически совместимых материалов в составе прессформы, низкая биологическая совместимость материала пресс-формы, сложность конструкции, невозможность использования в клинической практике.The disadvantages of this device are the difficulty of ejecting the product after pressing, the difficulty of filling the filler, the impossibility of using biocompatible materials in the mold, the low biocompatibility of the mold material, the complexity of the design, and the inability to use in clinical practice.

Известен имплантат, применяемый при закрытии дефектов костей черепа акриловыми пластмассами или перфорированными металлическими пластинами (патент RU 2133113, US Pat 5814048).Known implant used in the closure of defects in the bones of the skull with acrylic plastics or perforated metal plates (patent RU 2133113, US Pat 5814048).

Изготовление имплантата происходит во время операции в соответствии с опытом хирурга, что далеко не всегда приводит к получению имплантата, обеспечивающего полноценное исправление косметического дефекта, так как не учитывается степень атрофии височной мышцы и кривизны конвекситальной поверхности черепа. Интраоперационное изготовление имплантата увеличивает срок проводимого оперативного вмешательства и значительно повышает риск инфицирования области хирургического вмешательства, что в последующем может привести к удалению имплантата.The manufacture of the implant occurs during the operation in accordance with the experience of the surgeon, which does not always lead to an implant that provides a complete correction of a cosmetic defect, since the degree of atrophy of the temporal muscle and the curvature of the convexital surface of the skull are not taken into account. Intraoperative manufacture of the implant increases the duration of the surgical intervention and significantly increases the risk of infection of the surgical area, which can subsequently lead to the removal of the implant.

Наиболее близким к заявляемому является способ изготовления индивидуальных имплантатов на основе предоперационного компьютерного моделирования (А.Н. Коновалов, А.А. Потапов и соавт. Реконструктивная и минимально инвазивная хирургия последствий черепно-мозговой травмы - М.: Т.А. Алексеева, 2012 с 129-138.). Способ заключается в следующем: на дооперационном этапе выполняется компьютерная томография головы пациента, на основе которой создаются трехмерные компьютерные модели черепа больного и имплантата, необходимого для замещения дефекта. Затем методом лазерной стереолитографии изготавливаются фрагмент черепа с дефектом и имплантат, закрывающий данный дефект, для проверки правильности дупликации имплантата, и разъемная пресс-форма, состоящая из двух частей, для отливки монолитных имплантатов из биосовместимых полимерных материалов - метилметакрилатов. После стерилизации пресс-формы выполняют отливку монолитного имплантата из биосовместимого метилметакрилата в стерильных условиях. Полученный имплантат строго индивидуален и не требует интраоперационной модификации. Использование вовремя операции готового имплантата сокращает продолжительность оперативного вмешательства. Однако изготовление имплантата с помощью пресс-формы вручную может отражаться на его точности. Литая структура имплантата также иногда требует доработки - высверливания отверстий для дренажа и интеграции мягких тканей, чтобы снизить риски возникновения гематом и послеоперационных и неврологических осложнений. Кроме того, данный способ требует изготовления промежуточных моделей (пресс-формы, фрагмента черепа больного в области дефекта и самого имплантата), которые в дальнейшем не используются и требуют утилизации после выполненного хирургического вмешательства.Closest to the claimed is a method of manufacturing individual implants based on preoperative computer modeling (A.N. Konovalov, A.A. Potapov et al. Reconstructive and minimally invasive surgery for the consequences of traumatic brain injury - M.: T.A. Alekseeva, 2012 pp. 129-138). The method consists in the following: at the preoperative stage, computed tomography of the patient's head is performed, on the basis of which three-dimensional computer models of the patient's skull and the implant necessary to replace the defect are created. Then, using laser stereolithography, a skull fragment with a defect and an implant covering this defect are made to check the correct duplication of the implant, and a detachable two-part mold for casting monolithic implants from biocompatible polymeric materials - methyl methacrylates. After mold sterilization, a monolithic implant is cast from biocompatible methyl methacrylate under sterile conditions. The resulting implant is strictly individual and does not require intraoperative modification. The use of a finished implant during the operation reduces the duration of the surgical intervention. However, making an implant using a mold by hand can affect its accuracy. The cast structure of the implant also sometimes requires reworking - drilling holes for drainage and integration of soft tissues in order to reduce the risk of hematomas and postoperative and neurological complications. In addition, this method requires the production of intermediate models (a mold, a fragment of the patient's skull in the area of the defect, and the implant itself), which are not used in the future and require disposal after the surgical intervention.

Задачей предлагаемого изобретения является разработка и создание устройства для получения имплантатов в области краниопластики и челюстно-лицевой хирургии, существенно повышающего точность готовой модели, а также упрощающего работу по созданию и постобработке данного изделия.The objective of the invention is the development and creation of a device for obtaining implants in the field of cranioplasty and maxillofacial surgery, which significantly increases the accuracy of the finished model, as well as simplifies the creation and post-processing of this product.

Claims

A device for the manufacture of implants used in cranioplasty, which includes an individual mold, characterized in that it contains a platform, a thrust beam, corner posts, upper and lower corner matrix supports, parallel rails and a clamping screw, while the clamping screw is installed in a threaded hole of the thrust beam with the possibility of compressing an individual mold to obtain an implant, an individual mold includes upper and lower interchangeable dies made on a 3D printer, the thrust beam is located in the upper part of the device, rectangular grooves are made at the ends of the thrust beam for its attachment to parallel rails, the parallel rails are installed in the corner posts, the corner posts are fixed at the corners of the platform, the lower corner supports of the matrix are placed on the platform, and the guides for the upper corner supports of the matrix are installed in the lower corner supports.