Имплантат для реконструкции вентральных отделов позвоночника пациентов с остеопорозом

Полезная модель относится к медицине, а именно к лечению посттравматических дефектов тел позвонков поясничного отдела позвоночника при сниженной минеральной плотности костной ткани.
Известен протез тела позвонка (BY 7659, 2011) в виде пустотелого сетчатого цилиндра из биоинертного материала, который заполняется костными трансплантатами, обеспечивая сравнительно быстрое восстановление опороспособности вентральных отделов позвоночника, и создание костного блока между телами позвонков.
Однако если перелом позвонков произошел в условиях уменьшения минеральной плотности костной ткани, то прочностные характеристики системы «кость-имплант» снижаются, возможны прорезывание замыкательных пластинок тел позвонков краями протеза, миграция металлоконструкции, что приводит к уменьшению стабилизации позвоночника.
Известен сетчатый протез тел позвонков - система Mesh (Каталог продукции Медицинской компании «ОРФО», Екатеринбург. http://orfo-med.ru/catalog/mesh), представляющий собой пустотелый сетчатый цилиндр, выполненный из титана, который может быть заполнен любым остеокондуктором. Недостатком известного протеза является малая площадь опоры с поверхностью позвонков и составляет, например, для протеза Mesh ∅ 16 мм почти в 3,5 раза меньше по сравнению с полнотелым кейджем такого же размера. Поэтому в условиях сниженной минеральной плотности костной ткани позвонков уменьшение площади опоры может приводить к прорезыванию замыкательных пластинок позвонков и, как следствие, миграции металлоконструкции и рецидиву посттравматической деформации.
Известен оригинальный сетчатый имплантат (RU 156702, 2015), в виде сетчатого цилиндра из титана с загнутыми под углом 90° краями, увеличивающие площадь опоры имплантата на поверхность позвонков.
Однако имплантат имеет определенный ряд типоразмеров (по длине и диаметру), изготавливаемых в заводских условиях. При необходимости же моделирования конструкции в зависимости от величины ложа в телах позвонков, его укорочение и загибание концов конструкции осуществляется хирургом перед операцией, что достаточно трудоемко. От прилагаемых усилий на стенках цилиндра образуются сколы, могут возникнуть трещины, что провоцирует развитие воспаления окружающих тканей, усиление коррозии имплантата, что снижает стабильность фиксации имплантатом. Кроме того, размер ромбовидных отверстий сетчатого цилиндра не позволяет использовать костную крошку размерами, уступающую размерам отверстий - происходит вторичная миграция ауто-аллотрансплантатов через данные отверстия и костная крошка может легко попасть в позвоночный канал.
Техническая задача - повышение стабильности системы «кость-имплантат» при сниженной минеральной плотности костной ткани, за счет исключения технологических повреждений импланта, вторичной миграции ауто-аллотрансплантатов и индивидуализации конструкции под дефект резецируемого позвонка.
Для решения данной задачи имплантат для реконструкции вентральных отделов позвоночника пациентов с остеопорозом в виде пустотелого сетчатого цилиндра с зубчатыми загнутыми под углом 90° краями, выполнен со стороной ромбовидного отверстия 2 мм и зубчатыми краями сетчатого цилиндра длиной 5 мм, причем сетчатый имплантат выполнен с использованием аддитивной технологии из металлических порошков или металлопорошковых композиций и имеет размеры соответствующие размерам дефекта резецируемого позвонка.
Уменьшение размера ромбовидных отверстий (длина стороны ромба 2 мм) по сравнению с прототипом, как показали исследования авторов, позволяет для наполнения цилиндра использовать костную крошку различных размеров (от 2 мм), что предотвращает возможную вторичную миграцию ауто-аллотрансплантатов через отверстия имплантата.
При этом площадь контакта содержимого сетчатого имплантата (любой остеокондуктор) с костной тканью опорных позвонков обеспечивает получение прочного костного блока между телами позвонков.
Выполнение имплантата по заданным размерам позволяет индивидуализировать имплантат под размеры костного ложа в резецируемом позвонке, полученные в результате проведения компьютерной томографии.
Использование аддитивных технологий при изготовлении имплантата позволяет «вырастить» имплантат из металлопорошковых композиций по заданным размерам и необходимой конфигурации, без дополнительных манипуляций (в сравнении с прототипом), т.е. профилизация краев полого цилиндра - опорные площадки имплантата не имеют трещин и сколов, что является важным так как исключает развитие воспалений окружающих тканей и возникновение коррозии имплантата. Кроме того, сохраняется длина загнутого зубца (5 мм) по краям имплантата, так как не зависит от размера стороны ромбовидного отверстия сетчатого цилиндра (у прототипа длина зубца соответствует длине ромбовидного отверстия). Поэтому сохраняется площадь опорной поверхности имплантата, что исключает прорезывание замыкательных пластин тел смежных с поврежденным позвонков, уменьшается риск миграции имплантата, что важно при остеопорозе тел позвонков.
Таким образом предлагаемая конструкция сетчатого имплантата при реконструкции вентральных отделов позвоночника позволяет индивидуализировать размеры имплантата, повысить стабильность системы «кость-имплантат» в условиях сниженной минеральной плотности костной ткани.
На Фиг. 1 представлен имплантат для реконструкции вентральных отделов позвоночника пациентов с остеопорозом, изготовленный с применением аддитивных технологий: А - общий вид; Б - вид сверху.
Сетчатый имплантат выполнен из металлического порошка на основе Ti (Ti6-4 или CpTigr1) с использованием аддитивной технологии и представляет собой полый цилиндр ∅ 16 мм и длиной, которая выбрана по размерам костного ложа в резецируемом позвонке в результате проведения компьютерной томографии (анатомически до 200 мм). Стенки цилиндра выполнены в виде сетки с отверстиями ромбовидной формы, сторона которого имеет длину 2 мм. Торцевые зубчатые края цилиндра загнуты под углом 90° и имеют длину 5 мм.
Для изготовления имплантата применяют технологию селективного лазерного спекания - SLS-технология (Selective Laser Sintering, Selective Laser Melting) - плавка при помощи металлического порошка под воздействием лазерного луча. В качестве модельных материалов используется ряд металлических порошков на основе Ni и Со (CoCrMO, Inconel, NiCrMo), на основе Fe (инструментальные стали: 18Ni300, Н13; нержавеющая сталь: 316L), на основе Al (AlSi10Mg, AlSi12), в частности на основе Ti (Ti6-4, CpTigr1). Возможно применение послойного лазерного спекания (сплавления) металлопорошковых композиций. Для создания имплантата используют 3D принтеры печатающие по металлу, например для изготовления имплантата индивидуальных размеров используют 3D принтеры типа Pro.X100, sPro 140 или sPro 230.
Имплантат используют следующим образом.
г
вд
нд
импл
импл
г
вд
нд
По результатам компьютерной томографии определяют размер дефекта резецируемого позвонка: вычисляют высоту передней грани резецируемого позвонка (h) и высоту выше (h) и нижележащего (h) межпозвонкового диска, результаты суммируют, таким образом определяют высоту имплантата (Н), например Н.=h+h+h=45+15+10=76 мм. По результатам измерений на 3D принтере, с применением аддитивных технологий печатают имплантат высотой 76 мм необходимой конфигурации, а именно полый цилиндр ∅ 16 мм с длиной стороны отверстий ромбовидной формы 2 мм и зубчатыми краями цилиндра загнутыми под углом 90° длиной 5 мм.
Интраоперационно после выполнения дискотомии и формирования паза в теле поврежденного позвонка полость готового сетчатого имплантата заполняют алло- или аутотрансплантатом, полученным при формировании паза в позвонке в виде фрагментов или крошки и внедряют в подготовленное ложе на позвонках, так чтобы костные трансплантаты на торцах контактировали с кортикальными пластинками тел неповрежденных позвонков. Операцию заканчивают по общепринятым методикам. Обеспечивается восстановление высоты и опорности позвоночного сегмента.
Дооперационное моделирование позволяет индивидуально подобрать имплантат по размеру дефекта в позвонках. Использование сетчатого имплантата в качестве остеокондуктора алло- или ауто трансплантата, полученного при формировании паза в позвонке позволяет избежать операции по взятию аутотрансплантата из крыла подвздошной кости и достичь опорной реконструкции вентральной колонны позвоночника, что приводит к формированию полноценного костного блока между телами позвонков, повышается стабильность позвоночника, исключается риск развития воспалений окружающих тканей и возникновения коррозии имплантата.