Способ крепления пластины титанового импланта к костному основанию при проведении хирургической операции в области грудины
METHOD FOR ATTACHING A TITANIUM IMPLANT PLATE TO THE BONE BASE DURING A SURGICAL OPERATION IN THE STERNUM

Изобретение относится к медицине, а именно к проведению хирургических операций преимущественно опухолевых поражений в области грудины.
При таких операциях может быть произведено удаление части грудины и пораженных участков ребер с последующей установкой титановых имплантов для замены удаленных элементов костного скелета. Пациенту с опухолевым поражением грудной стенки проводится компьютерная томография с шириной шага менее 1 мм, далее инженерами проектируется индивидуальная модель для замещения дефекта. С помощью 3D принтера изготавливается модель на основе антропометрических данных пациента.
Изготовление происходит посредством 3D-печати на принтере из порошка титанового сплава, сертифицированного для изготовления медицинских имплантатов. Используемая технология - разновидность SLS (SelectiveLaserSintering)-технологии, послойное лазерное плавление металлопорошковых композиций.
Предоперационная подготовка занимает в среднем 14-21 день. Следующим этапом проводится хирургическое лечение в объеме резекции грудной стенки с пластикой дефекта индивидуальным титановым имплантом. Во всех случаях титановый каркас отделяется от плевральной полости синтетической пластиной из полиэстера (дакрона) с целью герметичности и предупреждения развития легочных грыж. К преимуществам титановых индивидуальных имплантов следует отнести точное сопоставление импланта под размер и особенности дефекта, индивидуальное моделирование позволяет повторить анатомические особенности пациента. Титановые импланты не вызывают отторжения, восполняют потерю жесткости в области дефекта, формируются индивидуально в зависимости от размера дефекта, эффективно предотвращают развитие парадоксального дыхания, обеспечивают каркасность и позволяют получить хороший косметический результат. Данная методика позволит снизить частоту осложнений, ускорить реабилитацию и улучшить качество жизни больных с опухолевым поражением грудной стенки. Послеоперационный период занимает 15-30 дней.
Пластины титанового импланта крепятся к костному основанию при помощи нескольких винтов, которые на резьбе закрепляются непосредственно в костном основании (см., например, «Первый опыт успешной тотальной экстирпации грудины с замещением дефекта индивидуальным 3D-имплантом и синтетической пластиной. Клинический случай»/ А.Г. Сальков, А.К. Валиев, Т.К. Харатишвили, Е.А. Сушенцов, Н.С. Петроченко, Р.Н. Бадыров, Д.К. Агаев, Э.П. Межецкий // Саркомы костей, мягких тканей и опухоли кожи. - 2020. - №1. - С. 62 - 67; Minh D. Tran, MD, Jason A. Varzaly, MBBS, Justin C.Y. Chan, MBBS, YugeshCaplash, MBBS, and Michael G. Worthington, MBChB. Novel Sternal Reconstruction With Custom. Three-Dimensional-Printed Titanium PoreStar Prosthesis. 2018; 13:309-311). Данный способ крепления принят нами за прототип.
Недостатком известного способа крепления является ослабление костного основания в месте расположения крепежного элемента, вследствие возникновения концентрации внутренних напряжений в местах расположения резьбы.
Технической задачей заявляемого способа является обеспечение надежного крепления титанового импланта к костному основанию за счет устранения очагов концентрации напряжения в местах установки крепежных элементов.
Технический результат, получаемый при использовании способа, заключается в повышении надежности крепления импланта за счет исключения узлов концентрации напряжения, возникающих в резьбовом отверстии костного основания, а также в упрощении процесса крепления импланта за счет достижения возможности регулировки его месторасположения в пространстве и месте крепления непосредственно в процессе проведения операции и соответственно в обеспечении значительного снижения времени и трудозатрат на подготовку и проведение операции.
Поставленная техническая задача решается тем, что способ крепления пластины титанового импланта к костному основанию (грудине) при проведении хирургической операции осуществляется с помощью, по меньшей мере, двух пластинок (верхняя пластинка и нижняя пластинка), изготовленных из сверхвысокомолекулярного полиэтилена высокой плотности (СВМПЭ), между которыми размещается пластина титанового импланта и костного основания. Пластинки связаны между собой посредством по меньшей мере двух крепежных элементов, каждый из которых выполнен в виде резьбовой пары винт - гайка. На пластине титанового импланта выполнен посадочный паз с регулировочным зазором для размещения в нем верхней пластинки, причем нижняя пластинка закреплена посредством гаек на костном основании.
Изобретение поясняется фигурами 1-6.
На фиг. 1 показан общий вид грудины с пластинами титанового импланта, закрепленными на костном основании (грудине).
На фиг. 2 показан узел крепления пластины титанового импланта к костному основанию (грудине).
На фиг. 3 представлена структура узла крепления в разрезе.
На фиг. 4 представлена компьютерная томография в аксиальной проекции (клинический пример).
На фиг. 5 представлена 3D модель компьютерной томографии с обозначенными границами резекции (клинический пример).
На фиг. 6 - представлена рентгенограмма (клинический пример).
Заявляемый способ осуществляется следующим образом.
При проведении операции по удалению пораженных участков костного скелета, удаленные костные ткани необходимо заменить пластинами титанового импланта, чтобы сохранить скелет.
После удаления пораженных тканей на место костных частей устанавливают предварительно изготовленные пластины титанового импланта и крепят к основанию грудины следующим образом: в пластину титанового импланта 1, закрепленному к костному основанию (грудине) 2 устанавливают в посадочный паз 3 с регулировочным зазором 4 верхнюю пластинку 5, изготовленную из СВМПЭ, которая имеет чуть большую высоту, чем пластина титанового импланта, для того чтобы создать люфт хождения пластины титанового импланта (ход пластины примерно 2 мм). Далее в верхнюю пластинку 5 устанавливают по меньшей мере два винта 6 (d=3 мм) в заранее просверленные сверлом каналы в костном основании (грудине) 2. Винты 6 вкручивают в нижнюю пластинку 7, изготовленную из СВМПЭ, которая необходима для распределения нагрузки при хождении пластины титанового импланта 1, далее навинчивают гайки 8 (d=3 мм). Винты 6 в области гаек 8 снабжены небольшим участком СВМПЭ для предотвращения раскручивания гаек 8 при эксплуатации.
В связи с тем, что из элементов крепления исключены применявшиеся в прототипе винты с силовой резьбой, нарезаемой в костном основании, исключаются концентраторы внутренних напряжений в костной ткани, возникающие в резьбовом отверстии в месте крепления импланта, что позволяет повысить прочность и надежность крепления импланта. Кроме того, установка верхней пластинки 4 в посадочном пазу 3, позволяет облегчить процесс установки и фиксации пластины титанового импланта в ходе проведения операции.
Клинический пример
Пациент К. 29 лет. Диагноз: Плеоморфная недифференцированная саркома мягких тканей грудной стенки справа. Состояние после комбинированного лечения в 2019-2020 г по м/ж. Рецидив (R1). Отрицательная динамика на фоне ПХТ в виде увеличения размеров опухоли (фиг. 4).
В передне-боковом отрезке 4 ребра справа определяется участок смешанной деструкции с преобладанием пластического компонента, с разрушением коркового слоя и периостальной реакцией в виде частых сливающихся спикул. Внекостный компонент определяется муфтообразно по окружности данного ребра со множественными оссификатами, расположенными вдоль 4 ребра, с распространением на мягкие ткани грудной стенки кпереди от 4 ребра на толщину 4.4 см и в грудную полость толщиной 1.6 см. Патологический перелом 4 ребра справа с поперечным смещением отломков на 0.3 см. При контрастировании опухолевые узлы накапливают контрастное вещество преимущественно по периферии. Общие размеры опухоли 6x10.8x9 см (размеры были 5.5x8.7x8.8 см).
Тактика лечения - резекция грудной стенки справа с пластикой дефекта индивидуальным титановым имплантом. Замещаемая часть - 3 и 5 ребра. По антропометрическим данным пациента произведено моделирование индивидуального импланта, изготовленного на 3D-принтере с использованием титанового порошка. Подготовка к операции составила 16 дней.
На фиг. 5 представлена 3D модель компьютерной томографии с обозначенными границами резекции.
Пациенту выполнена резекция грудной стенки с замещением дефекта индивидуальным титановым имплантом с креплением пластин импланта по заявляемому способу.
На фиг. 6 представлена рентгенограмма.
Пациент успешно выписан с улучшением под наблюдение онколога по месту жительства. Всего койко-дней 23, после операции 21 день. На момент выписки без признаков нестабильности узла крепления и других отдельных частей индивидуального импланта, без признаков поломки конструкции. Титановый имплант участвует в акте дыхания. Активность движений пояса верхних конечностей сохранена, соответствует тяжести и сроку оперативного лечения.