ПРОТЕЗ СПИННОГО ДИСКА
ARTIFICIAL DISC REPLACEMENT

Область изобретения
Настоящее изобретение относится к протезу межпозвонкового диска. Более конкретно, настоящее изобретение относится к состоящему из трех частей протезу межпозвонкового диска для полной замены межпозвонкового диска шейного и поясничного отделов позвоночника.
ПРЕДПОСЫЛКИ СОЗДАНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ
В состав протеза межпозвонкового диска входит, по крайней мере, нижняя пластина скольжения и верхняя пластина скольжения с анкерными конструкциями на сторонах, обращенных к соседним телам позвонков в случае протеза, состоящего из двух частей. Протез, состоящий из трех частей, включает в свой состав также промежуточную или среднюю пластину скольжения. Соседние пластины скольжения соединяются шарнирно посредством своих поверхностей, которые контактируют друг с другом. Таким образом, части протеза межпозвонкового диска сконструированы в виде элементов скольжения, при этом промежуточный элемент скольжения, расположенный между верхним и нижним элементами скольжения, выполнен в виде промежуточной пластины скольжения.
В заявке США 2009/0082867 А1 (авторы Буэно и др.) описан протез, состоящий, в основном, из 3-х элементов скольжения, в котором промежуточный элемент скольжения не выполняет функцию дистанционирования по центру между верхней и нижней пластинами скольжениями. Как верхний, так и нижний элементы скольжения снабжены сферическими выпуклыми внутренними поверхностями, которые идентичны за исключением того, что в верхнем выпуклом элементе выполнено отверстие, в которое вставляется шип нижнего элемента скольжения, при этом шип заканчивается сферой. Промежуточный элемент, в котором выполнено центральное отверстие, располагается между внутренними поверхностями верхнего и нижнего элементов скольжения. Поверхности промежуточного элемента, обращенные к внутренним поверхностям верхнего и нижнего элементов скольжения, выполнены вогнутой формы. Величина просвета между центральным отверстием промежуточного элемента и осью поворота нижнего элемента скольжения может иметь одно значение для передне-заднего направления позвоночного сегмента и другое значение для бокового направления позвоночного сегмента. В протезе по заявке США 2009/0082867 А1 не предусмотрены средства, ограничивающие поворот вокруг вертикальной оси тела, и в состав этого протеза входят только криволинейные шарнирно-соединенные поверхности. Кроме того, шип в отверстии непосредственно ограничивает зону расширения и изгиба, а также зону бокового изгиба в обе стороны.
Цели изобретения
Целью настоящего изобретения является создание функционального полного протеза межпозвонкового диска, обеспечивающего возможность регулировки физиологического движения вперед-назад и в обоих боковых направлениях, а также вращение вокруг вертикальной оси тела в первой области скольжения и поступательное движение вперед-назад во второй области скольжения, где предотвращается выскальзывание из промежуточной пластины скольжения.
КРАТКОЕ ИЗЛОЖЕНИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯ
В настоящем изобретении предлагается протез межпозвонкового диска для полной замены межпозвонкового диска шейного или поясничного отделов позвоночника, в состав которого входит верхняя пластина скольжения с выступающими вверх анкерными конструкциями, фиксирующими его по отношению к верхнему позвонку со стороны его верхней поверхности, и с нижней внутренней поверхностью, окруженной кромкой; нижняя пластина скольжения, снабженная выступающими вниз анкерными конструкциями, фиксирующими его по отношению к нижнему позвонку со стороны его нижней поверхности, и с плоской верхней внутренней поверхностью, окружающей направляющую канавку, идущую в направлении вперед-назад, с первым упором сзади и/или со вторым упором спереди; промежуточная пластина скольжения, расположенная между верхней и нижней пластинами скольжения с выпуклым образованием на ее верхней поверхности, форма которого отвечает или не отвечает вогнутому образованию на нижней внутренней поверхности верхней пластины скольжения, и с направляющим выступом с флангами на ее плоской нижней поверхности, идущим в направлении вперед-назад, отличающийся тем, что направляющая канавка нижней пластины скольжения охватывает направляющий выступ промежуточной пластины скольжения, что позволяет направляющему выступу скользить вперед-назад в пределах направляющей канавки, выполняя при этом поступательное движение, в то время как в области скольжения выпуклого образования промежуточной пластины скольжения и вогнутого образования промежуточной пластины скольжения ограничено расширение, сгибание, боковой изгиб вправо и влево, и осевое вращение в обе стороны.
Преимущество полного протеза диска по настоящему изобретению состоит в том, что направляющий выступ не может выйти из направляющей канавки что, предотвращает выскальзывание из промежуточной пластины скольжения, или так называемый вывих, без использования инструмента. Поверхность направляющего выступа прижимается к флангам направляющей канавки и направляющий выступ, таким образом, удерживается в направляющей канавке. Подвижное соединение между плоской верхней внутренней поверхностью нижней пластины скольжения и плоской нижней поверхностью промежуточной пластины скольжения обеспечивает ограниченное прямолинейное движение промежуточной пластины скольжения в дорсально-вентральном направлении, ограниченном первым упором и/или вторым упором, чтобы имитировать сагиттальное поступательное движение. В контексте описания данного изобретения и в формуле изобретения термин "сагиттальный вид" будет использоваться в качестве синонима "вид сбоку". Сагиттальный вид - это вид слева или справа на позвоночник, позвонки и полный протез диска.
Для того чтобы обеспечить определенное прямолинейное движение или задать прямолинейное направление используется направляющая "ласточкин хвост", имеющая V-образную конструкцию или конструкцию Т-образного сечения между направляющим выступом и направляющей канавкой. В соответствии с предпочтительным примером осуществления настоящего изобретения V-образная конструкция или конструкция Т-образного сечения устроена "вверх ногами" в нижней пластине скольжения.
По существу, размер торца направляющего выступа больше размера его ножки, которая непосредственно соединена с плоской нижней поверхностью промежуточной пластины скольжения, чтобы предотвратить выскальзывание направляющего выступа из направляющей канавки.
Преимуществом настоящего изобретения является то, что возможно комбинированное движение элементов скольжения, как результат ограниченного прямолинейного движения нижней поверхности промежуточной пластины скольжения и верхней внутренней поверхности нижней пластины скольжения, обеспечивающих поступательное скользящее движение в дорсально-вентральном направлении и ограниченное шарнирное сочленение между выпуклым образованием верхней поверхности промежуточной пластины скольжения и вогнутым образованием нижней внутренней поверхности верхней пластины скольжения. Таким образом, диапазон движения по трем осям тела можно регулировать в соответствии с положением соответствующего межпозвонкового пространства, в том числе как сочетанное движение. Другими словами, движение является результатом совмещения линейного поступательного скользящего движения в дорсально-вентральном направлении, и наклона, обеспеченного выпуклым образованием в сочетании с соответствующим вогнутым образованием, что приводит к искривлению, расширению, боковому изгибу и к осевому мягкому ограниченному повороту.
Преимуществом настоящего изобретения является то, что направляющий выступ выполнен заодно с промежуточной пластиной скольжения или соединен с промежуточной пластиной скольжения как отдельный элемент. Если направляющий выступ выполнен в виде отдельного элемента, это дает возможность изготавливать направляющий выступ из того же материала, что и промежуточную пластину скольжения, или из другого материала. Как и промежуточная пластина скольжения, направляющий выступ может быть изготовлен из материала, обеспечивающего небольшое трение при контакте с материалом нижней пластины скольжения. Направляющий выступ может быть соединен с промежуточной пластиной скольжения обычным способом, например, быстроразъемным снап-соединением (защелкой) или резьбовым соединением. В случае, если направляющий выступ выполнен заодно с промежуточной пластиной скольжения, оба компонента могут быть изготовлены на одном технологическом этапе, и направляющий выступ становится неотъемлемой частью промежуточной пластины скольжения.
Кроме того, можно использовать верхнюю пластину скольжения в качестве нижней пластины скольжения и соответственно нижнюю пластину скольжения в качестве верхней пластины скольжения так, что шарнирные элементы протеза диск а переворачиваются "вверх ногами". Кроме того предполагается, что части протеза изготовлены из другого материала или даже из того же материала с другими свойствами.
Еще один вариант отличается тем, что направляющая канавка находится в промежуточной пластине скольжения, а направляющий выступ находится в нижней пластине скольжения. Или же направляющий выступ находится в верхней пластине скольжения, при условии, что верхняя пластина скольжения имеет плоскую нижнюю внутреннюю поверхность, а промежуточная пластина скольжения имеет верхнюю плоскую поверхность с направляющей канавкой, и вогнутое образование выполнено на верхней внутренней поверхности нижней пластины скольжения, шарнирно соединенной с выпуклым образованием на нижней поверхности промежуточной пластины скольжения. Здесь также выбор различных материалов отдельных элементов может определить свойства скольжения протеза межпозвонкового диска.
Доказано, что лучше всего, если на сагиттальном виде промежуточная пластина скольжения, и/или верхняя пластина скольжения, и/или нижняя пластина скольжения будет находиться под углом. Угол наклона верхней пластины скольжения к нижней пластине скольжения может быть ограничен таким образом, как об этом будет сказано ниже. В случае, если верхняя пластина скольжения расположена под углом, то предпочтительно, чтобы вогнутое образование верхней пластины скольжения как можно больше окружало соответствующее выпуклое образование промежуточной пластины скольжения. Это приводит к большей стабильности протеза в области свободного движения между вогнутым и выпуклым образованиями. Кроме того, можно выбрать заранее определенные углы на сагиттальном виде для пластин, чтобы предотвратить сегментарный кифоз.
Кроме того, может быть предусмотрен упор или контрупор на поверхности промежуточной пластины скольжения для взаимодействия с контрупором или упором, предусмотренным на внутренней поверхности верхней пластины скольжения.
Для того, чтобы воссоздать движение функционального межпозвонкового диска как можно точнее, желательно, чтобы в промежуточной пластине скольжения было предусмотрено выпуклое образование, а в верхней пластине скольжения или нижней пластине скольжения соответствующее вогнутое образование с конструкцией поверхностей скольжения, обеспечивающей физиологический объем движений при расширении, сгибании, боковом изгибе направо и налево, а также при осевом вращении вправо и влево.
Кроме того, желательно, чтобы в протезе межпозвонкового диска было много направляющих канавок и соответственно много направляющих выступов. Это повышает устойчивость протеза, что особенно необходимо для протезов, вставляемых между поясничными позвонками. Кроме того, еще сильнее обеспечивается соединение между направляющим выступом и направляющей канавкой и, таким образом, еще лучше обеспечивается направленное движение промежуточной пластины скольжения.
Чтобы было можно оптимально адаптировать позвоночник к условиям выбранной позиции, желательно выпуклое образование и вогнутое образование сместить в дорсальном направлении, что приводит к смещению центра поворота в дорсальном направлении.
Желательно, чтобы промежуточная пластина скольжения была сменной. Это позволяет вставлять другую промежуточную пластину скольжения. Если направляющий выступ промежуточной пластины скольжения выполнен съемным, то ее можно заменить после вставки направляющего выступа в направляющую канавку. В случае, если направляющий выступ выполнен заодно с промежуточной пластиной скольжения, для ее удаления из нижней пластины скольжения или верхней пластины скольжения понадобится инструмент.
В качестве предварительного условия необходимо, чтобы материал промежуточной пластины скольжения и/или прорези в направляющем выступе обладал небольшой упругостью, что обеспечит соединение промежуточной пластины скольжения с нижней пластиной скольжения или верхней пластиной скольжения. В этом предпочтительном примером осуществления настоящего изобретения направляющий выступ может упруго деформироваться, чтобы создать надежное соединение между направляющим выступом и направляющей канавкой.
Желательно, чтобы в нижней пластине скольжения и/или в верхней пластине скольжения была выполнена, по крайней мере, одна, а в соответствии с предпочтительным примером осуществления настоящего изобретения, две направляющие для инструмента. Это облегчает работу хирурга при вставке протеза межпозвонкового диска между двумя телами позвонков. Другие известные протезы межпозвонковых дисков, такие как Мб-протез, должны быть разрушены перед их удалением. При наличии этих направляющих для инструмента можно удалять, а при необходимости и вставлять тот же самый протез межпозвонкового диска, не повреждая и не разрушая его.
Другие аспекты, признаки и преимущества настоящего изобретения очевидны из нижеследующего подробного описания и ясны просто из иллюстраций предпочтительных вариантов и реализации. Настоящее изобретение также допускает другие, и даже отличные от основного варианты осуществления настоящего изобретения, и его некоторые детали можно модифицировать разным образом, не допуская при этом отклонения от сущности и объема настоящего изобретения. Соответственно, чертежи и описания должны рассматриваться как иллюстрации, а не как ограничения. Дополнительные цели и преимущества настоящего изобретения будут изложены частично в описании, которое следует ниже, и частично будут очевидны из этого описания или могут быть понятны из практического использования настоящего изобретения.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Вышеуказанные и другие цели, признаки и преимущества станут более очевидными из следующего описания, которое, однако, не ограничивает описанных вариантов осуществления настоящего изобретения.
На фиг.1 представлен перспективный вид протеза межпозвонкового диска по настоящему изобретению;
На фиг.2 представлен вид спереди частично в виде сечения диска, изображенного на фиг.1;
На фиг.3 представлен сагиттальный вид частично в виде сечения части диска;
На фиг.4 представлен вид детали в масштабе, показанной на выноске IV фиг.2;
На фиг.4a-4f представлены такие же виды, как и на фиг.4, но иллюстрирующие различные варианты направляющих конструкций по настоящему изобретению;
На фиг.5 представлена внутренняя поверхность нижней пластины скольжения, в том числе первый упор сзади и второй упор спереди.
Подробное описание
Как показано на фигурах 1-5, в состав протеза межпозвонкового диска входит нижняя пластина скольжения 1 и верхняя пластина скольжения 2 с наружными поверхностями, направленными наружу к соответствующим фланговым (не показаны) позвонкам, при этом каждая пластина скольжения снабжена анкерными конструкциями 3. Между нижней пластиной скольжения 1 и верхней пластиной скольжения 2 предусмотрена промежуточная пластина скольжения 13. У промежуточной пластины скольжения 13 имеется выпуклое образование 4, которое обращено к вогнутому образованию нижней внутренней поверхности верхней пластины скольжения 2. Направляющий выступ 5, выдающийся вниз из промежуточной пластины скольжения 13, может смещаться вперед-назад или в дорсально-вентральном направлении в аналогично проходящей, но открытой вверх направляющей канавке 1, выполненной в нижней пластине скольжения 1.
Направляющий выступ 5 снабжен парой направленных в разные стороны боковых поверхностей или флангов 8, каждый из которых имеет выступающую наружу нижнюю кромку 9. Направляющая канавка 7 аналогичным образом снабжена парой направленных внутрь навстречу друг другу боковых поверхностей или флангов 6, каждый из которых имеет выступающую наружу верхнюю кромку 10. Таким образом, направляющий выступ 5 оказывается охваченным в направляющей канавке 7, и в то время как он может скользить вперед-назад в направляющей канавке 7, его нельзя вытянуть вверх из направляющей канавки 7.
На фиг.1 и 2 анкерные конструкции 3 выполнены в виде вертикально выступающих зубьев. Кроме того, наружные поверхности нижней пластины скольжения 1 и верхней пластины скольжения 2 снабжены открытыми сверху направляющими для инструмента 17, что позволяет устанавливать имплантат на инструмент четырехзубцового имплантата для его установки. С этими направляющими для инструмента 17 можно удалить, а при необходимости и повторно вставить тот же протез межпозвонкового диска без повреждения или даже разрушения. В этом варианте осуществления настоящего изобретения промежуточная пластина скольжения 13 и верхняя пластина скольжения 2 расположены под углом. Углы могут быть одинаковыми или разными.
На фиг.3 показано, что промежуточная пластина скольжения 13 снабжена направленным вверх выпуклым образованием 4 с гладкой верхней поверхностью 15, а верхняя пластина скольжения 2 снабжена вогнутым образованием 8 с ответной направленной вниз вогнутой поверхностью 16. Поверхности 15 и 16, если смотреть на сагиттальном виде, имеют одну и ту же форму или разные формы. Кроме того, поверхности 15 и 16 смещены относительно центров пластин 1 и 2 дорсально или назад (влево на фиг.3), и окружающие кольцевые поверхности 12 и 14, соответственно, выполнены радиально шире в вентральном направлении.
На сагиттальном виде верхняя поверхность верхней пластины скольжения 2 и нижняя поверхность нижней пластины скольжения 1 выполнены слегка выпуклыми в направлении к непоказанным телам позвонков, а на виде в плане они образуют практически круглый и, таким образом, компактный протез межпозвонкового диска.
Кроме того, протез межпозвонкового диска можно выполнить в форме почки или он может  иметь другую форму.
Что касается материала, то обычно для нижней пластины скольжения 1 и верхней пластины скольжения 2 используют титан, титановые сплавы или карбид титана, сплавы кобальта и хрома или других подходящих металлов, тантал или подходящие танталовые соединения, подходящие керамические материалы, пластмассы, алмаз, углерод или композиционные материалы. Часто внутренние поверхности нижней пластины скольжения 1 и верхней пластины скольжения 2 и поверхности промежуточной пластины скольжения 13 полируют до зеркального блеска, чтобы минимизировать износ. Однако, желательно, чтобы промежуточная пластина скольжения 13, включая ее выпуклое образование 4, и ее направляющий выступ 5, были изготовлены из полиэтилена, хотя можно использовать и другие упругодеформируемые материалы с аналогичными свойствами, или их комбинации.
По центру промежуточной пластины скольжения 13 находится углубление, в котором располагается, по крайней мере, один танталовый шарик 19 для облегчения выполнения рентгеновских изображений установленного имплантата. Шарик 19 может быть изготовлен также из любого другого нерентгенопрозрачного материала. В объем настоящего изобретения входит также то, что элементы протеза содержат другие рентгенопрозрачные теги для выполнения рентгеновских изображений. Кроме того, промежуточная пластина скольжения 13 сформирована по центру ее направляющего выступа 5 с открытой вниз и с проходящей в продольном направлении прорезью 18, что облегчает защелкивание упругодеформируемого направляющего выступа 5 в направляющую канавку 7 в более жесткой нижней пластине скольжения 1. Эта прорезь 18 может не использоваться, если материал, из которого изготовлен направляющий выступ 5, является достаточно сжимаемым, чтобы обеспечить сборку имплантата.
На фигурах 4а-4f показаны другие возможные соединения между направляющим выступом 5 и направляющей канавкой 7.
На фиг. 4а показан ласточкин хвост направляющего выступа 5 и дополнительный ласточкин хвост направляющей канавки 7.
На фиг. 4b показана выступающая внутрь верхняя кромка 10, выполненная Т-образной со скругленными углами, и расположенная на нижней пластине скольжения 1, входит своей верхней частью в ответную Т-образную направляющую канавку 11, выполненную в направляющем выступе 5.
На фиг. 4 с показана выступающая внутрь верхняя кромка 10, выполненная Т-образной с острыми краями, которая входит в ответную Т-образную направляющую канавку 11 направляющего выступа 5.
На фиг. 4d также показано, что соединение между направляющим выступом 5 и направляющей канавкой 7 может быть выполнено по-другому, что также подпадает под действие объема изобретения. Направляющая канавка 7 выполняется в промежуточной пластине скольжения 13, а соответствующий направляющий выступ 5 выполняется заодно с нижней пластиной скольжения 1 или отдельно от нее. Здесь, в промежуточной пластине скольжения 13 по бокам направляющего выступа 5 нижней пластины скольжения 1 выполнена пара рельефных прорезей 18, чтобы промежуточная пластина скольжения 13 защелкнулась на нем.
На фиг. 4е показана пара прорезей 18, выполненных в направляющем выступе 5 промежуточной пластины скольжения 13, при этом пара узких направляющих рельсов 20, выполненных в направляющей канавке 7 нижней пластины скольжения 1, входит в ответные направляющие пазы в направляющем выступе 5, чтобы обеспечить хорошее направление вперед-назад по мере сагиттального поступательного движения.
На фиг. 4f показана пара прорезей 18 в направляющем выступе 5 с соответствующими танталовыми шариками 19 над ними.
Часто используется довольно округлая, полукруглая или искривленная форма соединения направляющего выступа 5 с направляющей канавкой 7, так как углы и края этих соединений более восприимчивы к потерям стабильности с точки зрения материаловедения.
На фиг. 5 показана верхняя внутренняя поверхность нижней пластины скольжения 1 с направляющей канавкой 7. Окружение направляющей канавки выдается вперед, на что указывает пунктирная линия так, что окружение охватывает выступающие части направляющего выступа 5. На фигуре также показано, что сагиттальное поступательное движение ограничено первым упором 21 в дорсальном направлении или задним и вторым упором 22 в вентральном направлении или спереди. Эти упоры 21, 22 расположены на концах направляющей канавки 7 или образуют ее концы, и они взаимодействуют с направляющим выступом 5, который скользит по направляющей канавке 7.
Здесь также можно выполнить направляющую канавку 7 только с первым упором 21 или только со вторым упором 22. Затем, в передней или задней части нижней пластины скольжения 1 выполняется паз или отверстие, что обеспечивает более легкий монтаж промежуточной пластины скольжения 13 на нижней пластине скольжения 1. Это отверстие обеспечивает выход направляющей канавки 7 вперед, что также является преимуществом в случае удаления промежуточной пластины скольжения 13. Это происходит в случае повреждения промежуточной пластины скольжения 13, или если не подходит размер. Старая промежуточная пластина скольжения 13 может пройти через отверстие в передней части нижней пластины скольжения 1, а другая новая промежуточная пластина скольжения 13 может быть вставлена между нижней пластиной скольжения 1 и верхней пластиной скольжения 2.
Другим присущим преимуществом настоящего изобретения является использование промежуточной пластины скольжения 13, которая изготовлена не из упругодеформируемого материала, например, не из полиэтилена. Промежуточная пластина скольжения 13 может быть изготовлена из твердого материала, свойства которого изменят характер скольжения между промежуточной пластиной скольжения 13 и нижней пластиной скольжения 1 и/или между промежуточной пластиной скольжения 13 и верхней пластиной скольжения 2. Даже свойства нижней пластины скольжения 1 и/или верхней пластины скольжения 2 могут меняться, чтобы обеспечить другие, улучшенные сочетания материалов.
Для относительного поступательного движения между промежуточной пластиной скольжения 13 и нижней пластиной скольжения 1, достаточно, чтобы был предусмотрен минимальный просвет между поверхностями направляющего выступа 5 и направляющей канавки 7. При этом для обеспечения поступательного движения соответствующим образом формируется плоская нижняя поверхность промежуточной пластины скольжения 13 и плоская верхняя внутренняя поверхность нижней пластины скольжения 1.
Чтобы закрыть отверстие после введения промежуточной пластины скольжения 13, предусматривается заглушка. Эта заглушка может быть использована в качестве упора, который ограничивает поступательное движение направляющего выступа 5 по направляющей канавке 7. В соответствии с предпочтительным примером осуществления настоящего изобретения заглушка является съемной или удаляемой, и устанавливается на отверстие в нижней пластине скольжения обычным образом, например, на защелке или на резьбе.
Предшествующее описание предпочтительного примера осуществления настоящего изобретения было представлено в целях иллюстрации и описания. Оно не является исчерпывающим или ограничивающим настоящее изобретение, и поэтому возможны модификации и вариации в свете вышеприведенных идей, которые могут быть получены из практики применения изобретения.
Приведенный вариант настоящего изобретения был выбран и описан с целью объяснения принципов изобретения и его практического применения, чтобы позволить специалистам в данной области техники использовать изобретение в различных вариантах, которые подходят для конкретного использования. Предполагается, что объем изобретения определяется прилагаемой формулой изобретения и ее эквивалентами. Каждый из описанных выше документов включен сюда в качестве ссылки.