УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОТКРЫТОЙ ИНТРАОПЕРАЦИОННОЙ ЦЕМЕНТНОЙ ВЕРТЕБРОПЛАСТИКИ ПРИ РЕВИЗИОННЫХ ВМЕШАТЕЛЬСТВАХ НА ПОЗВОНОЧНИКЕ

Полезная модель относится к медицине, в частности к инструментарию для травматологии, нейрохирургии, вертебрологии, и может быть использована для цементного усиления опорных винтов фиксирующей системы при ревизионных вмешательствах на позвоночнике в условиях выраженного разрушения костной ткани (остеолиза) вокруг ранее установленного винта.
Повышение прочности фиксации винта в губчатой кости тела позвонка является актуальной проблемой хирургии позвоночника, особенно при уменьшении минеральной плотности костной ткани в результате остеопороза [1, 2, 3]. Для решения этой задачи в клинической практике используется ряд технологий, в том числе использование винтов большего диаметра, конвергенция пары винтов в теле позвонка или увеличение протяженности фиксации [4, 5]. Однако применение указанных технологий (способов) имеет ограничения, связанные с размерами корня дуги позвонка, через который устанавливается винт, а также с нежелательностью увеличения травматичности оперативного вмешательства. Поэтому в настоящее время для достижения обсуждаемой цели в указанных клинических ситуациях наиболее часто используется цементное усиление винтов за счет введения в тело позвонка костного цемента, которое обеспечивает сравнительно лучшие биомеханические результаты фиксации [6, 7, 8, 9].
Использование специально разработанного перфорированного винта, через который непосредственно производится введение цемента, дает еще более значительную прочность фиксации [10, 11, 12, 13]. Помимо цементного усиления существуют технологии, предполагающие анкерную фиксацию за счет различных видов саморасширяющихся винтов [14, 15, 16, 17]. Однако использование описанных технологий при ревизионных вмешательствах на позвоночнике имеет ряд недостатков. В условиях выраженного остеолиза вокруг ранее установленного винта размеры образовавшейся костной полости могут быть значительными и превышать максимальный диаметр выпускаемых винтов, в том числе с учетом их возможного расширения. Использование костного цемента в таких случаях нередко приводит к его вытеканию вдоль винта в операционную рану, а создаваемого давления при введении цемента оказывается недостаточно для полноценного его проникновения в губчатое вещество кости и качественной адгезии.
Известны также устройства для баллонной кифопластики [18, 19], включающие такие конструктивные элементы из упругого растяжимого материала, как гибкую трубку и раздуваемый баллон. Однако они не могут быть использованы для проведения ревизионных операций на позвоночнике с последующей установкой опорных винтов для транспедикулярной фиксации, так как конструктивные особенности указанных устройств не позволяют установить раздуваемый баллон на выходе из костного канала для транспедикулярного винта и вводить костный цемент без удаления баллона. При этом важно отметить, что отсутствие расширенного баллона на выходе из полости не предотвращает выход вводимого цемента в операционную рану, что крайне нежелательно.
Задача полезной модели состоит в разработке устройства для открытой интраоперационной цементной вертебропластики при ревизионных вмешательствах на позвоночнике, лишенного вышеперчисленных недостатков.
Технический результат полезной модели состоит в герметизации костной полости и канала для введения транспедикулярного винта раздуваемым баллоном из упругого растяжимого материала для предотвращения вытекания вводимого в них костного цемента в операционную рану снаружи от введенного тубуса троакара с последующей установкой опорных транспедикулярных винтов, за счет чего происходит увеличение зоны цементной мантии вокруг винта, лучшее ее проникновение в губчатое вещество позвонков и, соответственно, усиление прочности фиксации винта.
Результат полезной модели достигается за счет того, что устройство состоит из У-образного катетера с баллоном, выполненного из упругого растяжимого материала, и введенного в его прямой канал троакара; баллон выполнен на рабочем конце катетера за счет удвоения его стенок и имеет полость между ними, которая сообщается с полостью бокового катетера, на входе которого выполнен клапан; полости каналов катетера не сообщаются.
Выполнение катетера с важными конструктивными особенностями: прямым рабочим и боковым каналами, полости которых не сообщаются, позволяет выполнять необходимые манипуляции во время обсуждаемых операций с устройством, не удаляя раздутый баллон и тубус троакара из имеющейся костной полости и подготовленного троакаром канала для введения транспедикулярного винта.
Выполнение баллона за счет удвоения стенок рабочего конца катетера, в котором имеется прямой рабочий канал для введения тубуса троакара, позволяет выполнять необходимые манипуляции через его прямой канал, не сдувая баллон и не нарушая необходимую герметизацию имеющейся костной полости и канала.
Кроме того, выполнение клапана на входе бокового канала позволяет пропускать, перекрывать и регулировать поток воздуха или жидкости через полость бокового канала в полость раздуваемого баллона, а сам указанный клапан обеспечивает герметичное присоединение ко входу бокового канала специального инструмента (шприца) для введения воздуха или жидкости под необходимым давлением.
На фигурах изображены:
Фигура 1 - Схематичное изображение устройства в сборе (в разрезе), баллон в нерабочем положении, клапан открыт.
Фигура 2 - Схематичное изображение устройства (в разрезе), баллон в рабочем положении, клапан закрыт.
Устройство состоит из троакара 1 и катетера 2 с баллоном 3 (фиг. 1). Троакар 1 содержит полый тубус 4 и введенный в него 4 обтюрирующий стилет 5, выполненные из металла. Катетер 2 выполнен из упругого растяжимого материала, например, латекса, и имеет вид У-образной трубки с рабочим прямым каналом 6, через который введен троакар 1, и боковым каналом 7. На рабочем конце катетера 2 выполнен образованный удвоением его стенок баллон 3. Боковой канал 7 на входе содержит клапан 8, а на другом конце сообщается с полостью баллона 3 и служит для его 3 раздувания. При этом полости каналов 6 и 7 катетера 2 не сообщаются (Фиг. 2).
Устройство работает следующим образом.
Из тела позвонка удаляют расшатанный винт, измеряют глубину образовавшейся полости с каналом. Далее подготавливают устройство, вводя обтюрирующий стилет 5 в тубус 4 троакара 1, который вводят в прямой канал 6 катетера 2. Затем подготовленное устройство вводят в имеющийся костный канал таким образом, чтобы его конец 1 упирался в дно полости, а раздуваемый баллон 3 закрывал вход в костный канал. Таким образом, расположение в костном канале раздуваемого баллона 3 по отношению к острому концу троакара 1 определяется глубиной имеющейся костной полости и длиной канала. При этом необходимо, чтобы при раздувании баллон 3 перекрывал костный канал у его начала (входа) в корне дуги позвонка, чем достигается герметизация имеющейся костной полости и канала с целью предупреждения вытекания вводимого костного цемента в операционную рану.
Далее к клапану 8 на входе бокового канала 7 подсоединяют стандартный шприц, заполненный воздухом или жидким рентген-контрастным препаратом, и через канал 7 раздувают баллон 3, который закрывает вход в костную полость и канал, чем и достигается их надежная герметизация. После надежной герметизации костного канала раздутым баллоном 3 указанный шприц отсоединяют и закрывают клапан 8.
На следующем этапе из троакара 1 извлекают стилет 5, затем через оставшийся в канале 6 катетера 2 тубус 4 заполняют полость и канал костным цементом при помощи специального шприца или других промышленно выпускаемых устройств для его введения. После полимеризации цемента клапан 8 открывают, баллон 3 сдувают, устройство извлекают и производят установку транспедикулярного винта в зацементированный канал и костную полость.
Список литературы.
1. Докиш М.Ю., Усиков В.Д., Пташников Д.А., Фадеев Е.М., Магомедов Ш.Ш., Смекалёнков О.А., Карагодин Д.Ф., Михайлов Д.А. Варианты хирургического лечения патологических переломов позвоночника у пациентов пожилого возраста с сопутствующим системным остеопорозом. Травматология и ортопедия России. 2008. №3. С. 80-81.
2. Тихилов Р.М., Карагодин Д.Ф., Пташников Д.А., Усиков В.Д., Магомедов Ш.Ш. Остеосинтез позвоночника при патологических переломах на фоне распространенного метастатического поражения в сочетании с лучевой и химиотерапией. Травматология и ортопедия России. 2010. №1 (55). С. 14-20.
3. Soshi S, Shiba R, Kondo H, Murota K. An experimental study on transpedicular screw fixation in relation to osteoporosis of the lumbar spine. Spine. 1991. Vol. 16. P. 1335 1341.
4. Усиков В.Д., Пташников Д.А., Докиш М.Ю. Варианты остеосинтеза позвоночника в условиях сниженной минеральной плотности кости. Травматология и ортопедия России. 2010. №3 (57). С. 28-34.
5. Bianco RJ, Arnoux PJ, Wagnac E, Mac-Thiong JM, Aubin CE. Minimizing pedicle screw pullout risks: A detailed biomechanical analysis of screw design and placement. J. Spinal Disord Tech. 2017 Apr; 30(3): E226-E232
6. Wittenberg R.H., Lee K.S., Shea M., White A.A., Hayes W.C. Effect of screw diameter, insertion technique, and bone cement augmentation of pedicular screw fixation strength. Clin. Orthop. 1993. N 296. P. 278-287.
7. Sarzier J.S., Evans A.J., Cahill D.W. Increased pedicle screw strength with vertebroplasty augmentation in osteoporotic spines. J. Neurosurg. 2002. Vol. 96. P. 309 312.
8. Burval DJ, McLain RF, Milks R, Inceoglu S. Primary pedicle screw augmentation in osteoporotic lumbar vertebrae: biomechanical analysis of pedicle fixation strength. Spine 2007; 32: 1077-1083.
9. Афаунов A.A., Усиков В.Д., Пташников Д.А., Тахмазян К.К., Докиш М.Ю. Экспериментальное изучение стабильности бесцементной и цементной имплантации транс-педикулярных винтов в позвонки с пониженной минеральной плотностью костной ткани. Травматология и ортопедия России. 2010. №2. С. 97-101.
10. Нигай В.А. Транспедикулярный винт для выполнения стабилизирующих операций на позвоночнике при недостаточности минеральной плотности костной ткани, патент на изобретение RUS 2452424 01.10.2010
11. Усиков В.Д., Пташников Д.А., Михайлов Д.А., Магомедов Ш.Ш. Способ перкутанной транспедикулярной фиксации позвоночника с пункционной вертебропластикой в лечении пациентов с распространенным остеопорозом и множественными метастатическими поражениями позвоночника. Патент на изобретение RUS 2479274 23.12.2011
12. Chen LH, Tai CL, Lee DM, Lai PL, Lee YC, Niu CC, et al. Pullout strength of pedicle screws with cement augmentation in severe osteoporosis: a comparative study between carmulated screws with cement injection and solid screws with cement pre-filling. BMC Musculoskelet. Disord. 2011; 12:33
13. Charles YP, Pelletier H, Hydier P, Schuller S, Garnon J, Sauleau EA, et al. Pullout characteristics of percutaneous pedicle screws with different cement augmentation methods in elderly spines: an in vitro biomechanical study. Orthop Traumatol Surg Res. 2015; 101: 369-374
14. Рахматиллаев Ш.Н., Рерих В.В., Садовой М.А. Транспедикулярный винт для фиксации позвоночника. Патент на изобретение RUS 2475205 08.12.2010
15. Zhao С, Currier B.L., An K.N., Schultz F., Neale P., Expandable screw apparatus and method thereof. Patent US 6668688 30.12.2003
16. Tai C.L., Tsai T.T., Lai P.L., Chen Y.L., Liu M.Y., Chen L.H. A Biomechanical Comparison of Expansive Pedicle Screws for Severe Osteoporosis: The Effects of Screw Design and Cement Augmentation. PLoS One. 2015 Dec 31; 10(12):e0146294
17. Kiner DW, Wybo CD, Sterba W, Yeni YN, Bartol SW, Vaidya R. Biomechanical analysis of different techniques in revision spinal instrumentation: larger diameter screws versus cement augmentation. Spine (Phila Pa 1976). 2008 Nov 15; 33(24): 2618-22.
18. RU 71534, Заявка №2007145112 от 06.12.2007 г. Устройство для восстановления высоты тела позвонка. Патентообладатели: Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Саратовский государственный университет им. Н.Г. Чернышевского" (RU), Федеральное государственное учреждение "Саратовский научно-исследовательский институт травматологии и ортопедии Федерального агентства по высокотехнологичной медицинской помощи" (ФГУ "СарНИИТО Росмедтехнологий") (RU), авторы: Тома А.И., Сучков С.Г., Норкин И.А., Тома В.И., Чомартов А.Ю., Тома А.С.
19. RU 2437631, Заявка 2010134840 от 23ю08.2010 г. Аппарат баллонной кифопластики позвонка (варианты). Патентообладатель: Тома А.И. (RU), авторы: Тома А.И., Ёлкин В.А., Норкин И.А., Вилков Д.Ю., Тома И.А., Янкин С.С.