ФИКСИРУЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ТЕЛА ПОЗВОНКА ПОЗВОНОЧНОГО СТОЛБА
FIXING DEVICE FOR BODY OF VERTEBRAL COLUMN VERTEBRA

Изобретение относится к фиксирующему устройству для тела позвонка позвоночного столба и, в частности, относится к фиксирующему устройству для тела позвонка позвоночного столба с помещаемым в тело позвонка имплантатом и ножковым стержнем.
В обычном фиксирующем устройстве для тела позвонка позвоночного столба ножковый стержень (педикулярный стержень) жестко вставлен в имплантат, причем посредством фиксирующих приспособлений на соединительный стержень между двумя ножковыми стержнями, ориентация которых может быть жестко зафиксирована. Это конструктивное исполнение имеет недостаток в том, что имеет место жесткая стабилизация тела позвонка, вследствие чего ограничивается объем движений.
Поэтому задача изобретения состоит в том, чтобы создать фиксирующее устройство для тела позвонка позвоночного столба вышеназванного типа, которое позволяет устранить недостатки обычных фиксирующих устройств в отношении объема движений.
По первому аспекту предлагаемого изобретения эта задача в отношении упомянутого вначале фиксирующего устройства решается за счет того, что имплантат для подвижности ножкового стержня содержит полость, и ножковый стержень вставлен в полость, что обеспечивает постоянную подвижность ножкового стержня относительно имплантата. Это конструктивное исполнение имеет преимущество в том, что может быть достигнута динамическая сегментарная стабилизация с центром вращения в зоне физиологического центра вращения с вентральным доступом относительно плоскости ножки. Это обеспечивает преимущественно физиологический образ движения. Дополнительное преимущество состоит в том, что может быть достигнута эффективная защита от дегенерации соединения и поддержание большего объема движений.
Предпочтительным оказался вариант осуществления, в котором имплантат выполнен в форме гильзы, что позволяет упростить помещение имплантата в тело позвонка.
Предпочтительно ножковый стержень имеет упругую зону. Особенно предпочтительно, если упругая зона выполнена из материала, который выбран из группы, включающей металлы и, в частности, титан и его сплавы, сталь или CoCr, или пластмассы, в частности полиэтилен, полиуретан, полиэфирный эфиркетон, полимер, армированный углеродным волокном, или суперэластичный нитинол. Этот вариант осуществления имеет преимущество в том, что может быть легко обеспечена подвижность ножкового стержня относительно имплантата.
Далее, имплантат может содержать упругий элемент, который расположен на соединительной зоне между имплантатом и ножковым стержнем. Это конструктивное исполнение имеет преимущество в том, что за счет использования амортизирующего элемента может быть достигнута дополнительная стабилизация. С этой целью в полость между имплантатом и ножковым стержнем может быть помещен, например, полый цилиндр из поликарбонатуретана (ПКУ), при этом форму и геометрию можно варьировать, чтобы целенаправленно определить величину амортизации и стабилизации.
В предпочтительном примере осуществления имплантат имеет резьбовое закрепление в полости, а ножковый стержень - резьбовой участок, в результате чего может быть достигнуто жесткое и одновременно разъемное соединение между имплантатом и ножковым стержнем. Кроме того, допускаются также другие способы соединения, как, например, на клею, зажатием, сваркой, защелкиванием или фиксацией.
Кроме того, между имплантатом и ножковым стержнем может быть предусмотрено одноосное, двухосное или многоосное шарнирное соединение, вследствие чего может быть просто обеспечена подвижность, в частности флексия и экстензия, ножкового стержня относительно имплантата.
В фиксирующем устройстве для тела позвонка оказалось выгодным, если в задней зоне имплантат имеет упорную поверхность, а ножковый стержень - сопряженную упорную поверхность для ограничения подвижности между имплантатом и ножковым стержнем.
Предпочтительно ножковый стержень имеет в задней части вторичное закрывающееся гнездо под стержень. В этой связи оказалось особенно выгодным, если гнездо под стержень включает подвижный запорный элемент. Это конструктивное исполнение имеет преимущество в том, что изготовление соединения со стабильным углом может быть вторичным по отношению к чрескожному вмешательству и, например, при критических характеристиках кости обеспечивает вживление имплантата без нагрузки. Если вживление происходит успешно, дорсальное соединение может быть закрыто, например, чрескожно с местным обезболиванием, что активизирует динамическую или также жесткую сегментарную стабилизацию.
В фиксирующем устройстве для тела позвонка согласно предлагаемому изобретению предпочтительно, если ножковый стержень имеет овальное поперечное сечение. За счет овального поперечного сечения может быть повышен объем движений для флексий и/или экстензий при остающейся неизменной стабильности. Вследствие овального поперечного сечения момент сопротивления в различных плоскостях может отличаться по величине, так что флексия, например, может осуществляться легче, чем боковые сгибания. Далее, за счет этого повышается стабильность при вращениях.
Особое преимущество отмечается, если имплантат выполнен с уменьшающейся в задней части толщиной стенки.
Предпочтительно, в фиксирующем устройстве для тела позвонка имплантат имеет сзади на одной стороне участок удлинения, который для долгосрочной установки соединенного со вторым фиксирующим устройством соединительного элемента выполнен со средством сопряжения, в частности с гнездом под соединительный элемент. Это конструктивное исполнение особенно пригодно для многосегментарных динамических применений. Для достижения полной динамики, в частности флексии/экстензии, для нескольких сегментов требуется компенсировать появляющиеся здесь в зоне дорсальных соединительных элементов продольные изменения, так что подвижности отдельных сегментов могут суммироваться. Соединение между отдельными динамическими фиксирующими устройствами осуществляется таким образом, что соответственно ножковый стержень одного из фиксирующих устройств соединяется при помощи средства сочленения с краниально ближе расположенным имплантатом (гильзой) на участке удлинения. Таким образом, можно добиться стабилизации любой продолжительности. Это преимущество согласно предлагаемому изобретению для дорсальной системы фиксации с некоторым числом фиксирующих устройств указанного типа может быть достигнуто за счет того, что, по меньшей мере, первое фиксирующее устройство имеет соединительный элемент, который посредством крепежной части первого фиксирующего устройства соединен с ножковым стержнем первого фиксирующего устройства и посредством средства сочленения второго фиксирующего устройства - со вторым фиксирующим устройством.
По второму аспекту предлагаемого изобретения эта задача в отношении дорсальной системы фиксации решается за счет того, что предусмотрено первое фиксирующее устройство для тела позвонка, согласно одному из вышеназванных примеров конструктивного исполнения, и второе фиксирующее устройство для тела позвонка с соединительным элементом, который имеет первую крепежную часть с первым ножковым стержнем первого фиксирующего устройства и вторую крепежную часть со вторым ножковым стержнем второго фиксирующего устройства. Этот вариант осуществления имеет преимущество в том, что посредством установленного физиологически центра вращения в дорсальном отделе тела позвонка достигается лучшая сегментарная подвижность. С этой целью система может быть использована, например, также как протез межпозвоночного диска. Кроме того, на более поздней стадии возможно также комбинирование с заменителем суставного отростка (Facettengelenkersatz).
Предпочтительно, в первой системе фиксации выполнены первая крепежная часть и/или вторая крепежная часть с тем, чтобы стабильно фиксировать первый угол между соединительным элементом и первым ножковым стержнем первого фиксирующего устройства или соответственно второй угол между соединительным элементом и вторым ножковым стержнем второго фиксирующего устройства.
Альтернативно в дорсальной системе фиксации первая крепежная часть и/или вторая крепежная часть может быть выполнена с тем, чтобы фиксировать с возможностью варьирования первого угла между соединительным элементом и первым ножковым стержнем первого фиксирующего устройства или соответственно второго угла между соединительным элементом и вторым ножковым стержнем второго фиксирующего устройства.
В дорсальной системе фиксации выгодным оказалось, если соединительный элемент имеет телескопическую зону и/или упругую зону с тем, чтобы компенсировать появляющиеся в зоне дорсальных соединительных элементов продольные изменения.
Предпочтительно, дорсальная система фиксации имеет третье фиксирующее устройство для тела позвонка, и соединительный элемент посредством третьей крепежной части на третьем фиксирующем устройстве соединяется с третьим ножковым стержнем третьего фиксирующего устройства. Таким образом, может быть достигнута многосегментарная динамическая стабилизация.
Другое преимущество системы фиксации согласно изобретению состоит в том, что посредством соединительного элемента обеспечивается сегментная дистракция, чтобы, например, постоянно разгружать межпозвоночный диск.
Ниже изобретение поясняется более детально на представленных на чертежах примерах осуществления, при этом показаны:
фиг.1 - изображение в поперечном сечении фиксирующего устройства для тела позвонка позвоночного столба по первому примеру осуществления предлагаемого изобретения,
фиг.2 - изображение в поперечном сечении фиксирующего устройства для тела позвонка позвоночного столба по второму примеру осуществления предлагаемого изобретения,
фиг.3 - изображение в поперечном сечении фиксирующего устройства для тела позвонка позвоночного столба по третьему примеру осуществления предлагаемого изобретения,
фиг.4 - изображение в поперечном сечении фиксирующего устройства для тела позвонка позвоночного столба по четвертому примеру осуществления предлагаемого изобретения,
фиг.5 - изображение в поперечном сечении, аналогичное фиг.1-4, с ограниченными степенями свободы согласно обычному фиксирующему устройству,
фиг.6 - изображение в поперечном сечении ножкового стержня с задним соединительным элементом,
фиг.7 - изображение в поперечном сечении дорсальной системы фиксации с первым фиксирующим устройством для тела позвонка позвоночного столба и вторым фиксирующим устройством для тела позвонка позвоночного столба предлагаемого изобретения,
фиг.8 - изображение в поперечном сечении дорсальной системы фиксации для многосегментарных применений по второму примеру осуществления,
фиг.9 - изображение в поперечном сечении дорсальной системы фиксации с упругим соединительным элементом по третьему примеру осуществления,
фиг.10 - схематичное изображение возможностей движения дорсальной системы фиксации,
фиг.10а - более абстрагированное, относительно фиг.10, изображение дорсальной системы фиксации в состоянии покоя,
фиг.10b - соответствующее фиг.10а изображение, в смещенном в связи с движением состоянии,
фиг.11 - изображение в поперечном сечении дорсальной системы фиксации по четвертому примеру осуществления,
фиг.12 - изображение в поперечном сечении дорсальной системы фиксации по пятому примеру осуществления,
фиг.13 - изображение в поперечном сечении дорсальной системы фиксации по шестому примеру осуществления.
На фиг.1 показано фиксирующее устройство 20а для тела позвонка позвоночного столба по первому примеру осуществления предлагаемого изобретения. Фиксирующее устройство 20а включает имплантат 1 с полостью 3 и ножковым стержнем 2. Имплантат 1 имеет резьбовое крепление 4, в которое может быть помещен резьбовой участок 5 ножкового стержня 2, при этом предпочтительным показал себя диаметр от 4 мм до 5 мм для резьбового участка 5 ножкового стержня 2. Далее имплантат 1 может иметь в плане коническую форму с наружной резьбой, причем передний участок резьбы может быть выполнен тупым, чтобы обеспечить бикортикальное закрепление. В задней зоне наружная резьба может быть все более прямоугольной и острой, чтобы избежать срыва ножки. Предпочтительно поверхность имплантата снабжена покрытием. Толщина стенки имплантата 1 в задней части может быть уменьшена. Имплантат 1 может быть вставлен и транспедикулярно закреплен с заднего доступа в тело позвонка поясничного отдела, при этом наиболее благоприятной проявила себя конструкция имплантата 1 в форме гильзы. Закрепление в теле позвонка может осуществляться посредством поверхностной структуры (например, резьбой или нанесением покрытия) и/или путем изменения формы имплантата 1 (например, распором, сплющиванием или баллонированием).
Ножковый стержень 2 имеет, далее, динамическую зону 12, зону 14 закрепления и зону 13 ограничения движения, которая наложением упорной поверхности 7 ножкового стержня 2 на упорную поверхность 6 имплантата 1 приводит к ограничению движения. Следовательно, имплантат 1 и ножковый стержень 2 в задней зоне отформованы таким образом, что ограничение движения осуществляется в желательных пределах. Чтобы целенаправленно определить допустимый объем движения, можно выбрать соответствующую форму исполнения упорной поверхности 6 имплантата 1 и упорной поверхности 7 ножкового стержня 2.
Чтобы обеспечить лучшее соответствие величины динамики и центра вращения специфическим требованиям пациента, ножковый стержень 2 может иметь в динамической зоне 12 различный диаметр и/или различную форму исполнения. В показанном на фиг.1 фиксирующем устройстве 20а по первому примеру осуществления ножковый стержень 2 имеет в динамической зоне 12, по сравнению с резьбовым участком 5, по существу одинаковый диаметр, при этом в первом примере осуществления динамическая зона 12 ножкового стержня 2 расположена смежной с резьбовым участком 5 ножкового стержня 2. Следует обратить внимание, что в описании других примеров осуществления на последующих чертежах одинаковые элементы снабжены одинаковыми позициями, и во избежание повторений в последующих примерах осуществления детально излагаются лишь различия.
На фиг.2 показано фиксирующее устройство 20b для тела позвонка позвоночного столба по второму примеру осуществления предлагаемого изобретения, в котором ножковый стержень 2 в динамической зоне 12 имеет, по сравнению с резьбовым участком 5, уменьшенный диаметр, при этом во втором примере осуществления динамическая зона 12 ножкового стержня 2 расположена смежно с резьбовым участком 5 ножкового стержня 2.
На фиг.3 показано фиксирующее устройство 20с для тела позвонка позвоночного столба по третьему примеру осуществления предлагаемого изобретения, в котором ножковый стержень 2 в динамической зоне 12 имеет, по сравнению с резьбовым участком 5, уменьшенный диаметр, при этом в третьем примере осуществления между динамической зоной 12 ножкового стержня 2 и резьбовым участком 5 ножкового стержня 2 расположена прилегающая к имплантату 1 упрочняющая зона 17 с увеличенным диаметром.
На фиг.4 показано фиксирующее устройство 20d для тела позвонка позвоночного столба по четвертому примеру осуществления предлагаемого изобретения, в котором ножковый стержень 2 в динамической зоне 12 имеет, по сравнению с резьбовым участком 5, уменьшенный диаметр, при этом в четвертом примере осуществления динамическая зона 12 ножкового стержня 2 расположена смежной с резьбовым участком 5 ножкового стержня 2, и при этом между динамической зоной 12 ножкового стержня 2 и имплантатом 1 расположен дополнительно упругий элемент 10.
За счет различных вариантов осуществления динамической зоны может быть обеспечена, таким образом, оптимальная адаптация к специфическим потребностям конкретных пациентов. Кроме того, в системе может содержаться ригидный ножковый стержень, чтобы гарантировать жесткую стабилизацию или чтобы обеспечить вторичный переход от жесткой стабилизации к динамической стабилизации.
Для лучшего понимания предлагаемого изобретения на фиг.5 показано обычное фиксирующее устройство 200 для тела позвонка позвоночного столба. Обычное фиксирующее устройство 200 включает имплантат 1 и ножковый стержень 2, при этом не предусмотрена ни динамическая зона, ни зона для ограничения движения, так что может осуществляться лишь жесткое закрепление.
На фиг.6 показано изображение в поперечном сечении ножкового стержня 2 с задним соединительным элементом 11 для соединения с другим ножковым стержнем, при этом соединительный элемент 11 выполнен предпочтительно как соединительный штифт. Ножковый стержень 2 имеет в задней части закрывающееся гнездо 8 под штифт для соединительного элемента 11. Для активизации соединения может быть предусмотрен запорный элемент 9, который для активизации соединения может перемещаться в показанном на фиг.6 стрелкой направлении.
На фиг.7 показано изображение в поперечном сечении дорсальной системы 50 фиксации с первым фиксирующим устройством 21 для тела позвонка позвоночного столба по предлагаемому изобретению и вторым фиксирующим устройством 22 для тела позвонка позвоночного столба по предлагаемому изобретению с соединительным элементом 11, который имеет первую крепежную часть 15а для крепления с первым ножковым стержнем 2а первого фиксирующего устройства 21 и вторую крепежную часть 15b для крепления со вторым ножковым стержнем 2b второго фиксирующего устройства 22. Альтернативно в дорсальной системе фиксации по предлагаемому изобретению возможно также, что первое фиксирующее устройство 21 или второе фиксирующее устройство 22 заменено не показанным на фиг.7 обычным фиксирующим устройством для тела позвонка позвоночного столба с жестким ножковым стержнем. Таким образом, может быть достигнуто комбинирование жесткой и динамической стабилизации.
Далее, в показанном на фиг.7 примере осуществления дорсальная система фиксации 50 в первом фиксирующем устройстве 21 имеет первый центр вращения 16а и во втором фиксирующем устройстве 22 - второй центр вращения 16b. Первая крепежная часть 15а и/или вторая крепежная часть 15b могут быть выполнены с тем, чтобы стабильно фиксировать первый угол α между соединительным элементом 11 и первым ножковым стержнем 2a первого фиксирующего устройства 21 или соответственно второй угол β между фиксирующим элементом 11 и вторым ножковым стержнем 2b второго фиксирующего устройства 22. Альтернативно первая крепежная часть 15а и/или вторая крепежная часть 15b может быть выполнена так, чтобы фиксировать с возможностью варьирования первый угол α между соединительным элементом 11 и первым ножковым стержнем 2a первого фиксирующего устройства 21 или соответственно второй угол β между соединительным элементом 11 и вторым ножковым стержнем 2b второго фиксирующего устройства 22.
Далее, в дорсальной системе фиксации по предлагаемому изобретению число фиксирующих устройств для тела позвонка позвоночного столба не ограничено двумя, а могут быть использованы также большее число фиксирующих устройств.
На фиг.8 показано изображение в поперечном сечении дорсальной системы 50b фиксации для многосегментарных применений по второму примеру осуществления с фиксирующими устройствами 21, 22, 23. Фиксирующие устройства 21, 22, 23 имеют по соответствующему ножковому стержню 2a, 2b, 2с, на котором соответственно посредством соответствующей крепежной части 15а, 15b, 15с установлен соединительный элемент 11а, 11b, 11с. Далее, первый и второй соединительные элементы 11а, 11b соединены с краниально ближе расположенным имплантатом при помощи средств 18 сочленения на задних участках 17 удлинения соответствующих имплантатов 1. В этом примере осуществления физиологические центры вращения 31а, 31b, 31с находятся вблизи механических центров вращения 16а, 16b, 16с.
На фиг.9 показано изображение в поперечном сечении дорсальной системы 50с фиксации с эластичным соединительным элементом по третьему примеру осуществления. Конструкция схожа с примером осуществления, показанным на фиг.7, при этом соединительный элемент 11 имеет телескопическую зону 19 и упругую зону 30, которая в этом случае образована сужением соединительного элемента 11.
На фиг.10 показано схематичное изображение возможностей движения дорсальной системы фиксации при многосегментарном выполнении. Наряду с показанным стрелками вращательным движением возможно также поступательное перемещение. Кроме того, за счет разделения имплантата и ножкового стержня могут быть уменьшены возможные ослабления резьбового крепления, так как движения динамики передаются не посредством сопряжения кость/имплантат, а посредством сопряжения имплантат/ножковый стержень. Далее, посредством ножкового стержня и продольного носителя дорсально осуществляется дистракция, за счет чего поддерживается динамика (объем движения). Кроме того, может быть устранено образование кифоза, так что обеспечивается активное воздействие сагиттального профиля без ущерба объему движения.
На фиг.11 показано изображение в поперечном сечении дорсальной системы 50d фиксации по четвертому примеру осуществления, в котором физиологический центр вращения 31 находится с хвостового доступа (caudal) вблизи от механического центра вращения 16 имплантата. Таким образом, возможен жесткий соединительный элемент 11 и для второго и третьего фиксирующих устройств могут быть использованы обычные фиксирующие устройства, так как не требуется дополнительная подвижность. Следовательно, дорсальная система 50d фиксации по четвертому примеру осуществления включает одно заявленное и два обычных фиксирующих устройств.
На фиг.12 показано изображение в поперечном сечении дорсальной системы 50е фиксации по пятому примеру осуществления, в котором физиологический центр вращения 31 находится на большом удалении от механического центра вращения 16, так что необходимо второе движение. Этого требует динамический соединительный элемент 11. Как показано на фиг.12, это может быть достигнуто благодаря упругой зоне 30, которая образована, например, сужением. Кроме того, дорсальная система 50е фиксации по пятому примеру осуществления включает одно заявленное и два обычных фиксирующих устройств.
На фиг.13 показано изображение в поперечном сечении дорсальной системы 50f фиксации по шестому примеру осуществления с тремя заявленными фиксирующими устройствами, в котором три физиологических центра вращения 31а, 31b, 31с находятся с хвостового доступа (caudal) вблизи от трех механических центров вращения 16а, 16b, 16с. В отличие от моносегментарного выполнения, в котором достаточно двух зон движения, чтобы осуществить флексию и поступательное перемещение, в предлагаемом здесь многосегментарном выполнении необходимы дополнительные зоны движения, которые в предлагаемом на фиг.13 примере осуществления выполнены как сужения.
Перечень ссылочных позиций
1 Имплантат
1а Первый имплантат
1b Второй имплантат
1c Третий имплантат
2 Ножковый стержень
2а Первый ножковый стержень
2b Второй ножковый стержень
2c Третий ножковый стержень
3 Полость
4 Резьбовое закрепление в имплантате
5 Резьбовой участок ножкового стержня
6 Упорная поверхность имплантата
7 Сопряженная упорная поверхность ножкового стержня
8 Закрывающееся гнездо под штифт
9 Запорный элемент
10 Упругий элемент
11 Соединительный элемент
11a Первый соединительный элемент
11b Второй соединительный элемент
11c Третий соединительный элемент
12 Динамическая зона
13 Зона ограничения движения
14 Зона закрепления
15a Первая крепежная часть
15b Вторая крепежная часть
15c Третья крепежная часть
16а Первый механический центр вращения
16b Второй механический центр вращения
16с Третий механический центр вращения
17а Первый задний участок удлинения
17b Второй задний участок удлинения
17с Третий задний участок удлинения
18 Средство сочленения
19 Телескопическая зона соединительного элемента
20а Фиксирующее устройство по первому примеру осуществления
20b Фиксирующее устройство по второму примеру осуществления
20с Фиксирующее устройство по третьему примеру осуществления
20d Фиксирующее устройство по четвертому примеру осуществления
21 Первое фиксирующее устройство
22 Второе фиксирующее устройство
23 Третье фиксирующее устройство
31 Гибкая зона соединительного элемента
30 Физиологический центр вращения
31а Первый физиологический центр вращения
31b Второй физиологический центр вращения
31с Третий физиологический центр вращения
50а Дорсальная система фиксации по первому примеру осуществления
50b Дорсальная система фиксации по второму примеру осуществления
50с Дорсальная система фиксации по третьему примеру осуществления
50d Дорсальная система фиксации по четвертому примеру осуществления
50е Дорсальная система фиксации по пятому примеру осуществления
50f Дорсальная система фиксации по шестому примеру осуществления
200 Обычное фиксирующее устройство
α Первый угол между соединительным элементом и первым ножковым стержнем
β Второй угол между соединительным элементом и вторым ножковым стержнем